本發(fā)明涉及控制技術(shù)，尤其涉及一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，在汽車工程、國(guó)防科技等領(lǐng)域已越來(lái)越重視用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與理論技術(shù)對(duì)比來(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化理論模型，從而設(shè)計(jì)出更完善的產(chǎn)品，因此對(duì)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試需求也越來(lái)越大。當(dāng)前市面上的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)主要采用PC分析軟件+數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模式，如設(shè)計(jì)具有USB接口的測(cè)試模塊與PC配合構(gòu)成完整的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)；也有設(shè)計(jì)出具有PCI或PCIe總線接口的采集板卡，將其內(nèi)置在PC主板上，使PC具備系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的能力。這些解決方案的共同特點(diǎn)是體積較大、靈活性差，不便于個(gè)人攜帶和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析；而已有的一體化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試儀則是相關(guān)公司開(kāi)發(fā)的專用設(shè)備，與通用型數(shù)據(jù)采集卡兼容性差，不利于標(biāo)準(zhǔn)化或系統(tǒng)集成。

本發(fā)明所述的一種可用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置通用性強(qiáng)、外設(shè)接口豐富、體積小且功耗低。該主控板集成了常見(jiàn)存儲(chǔ)模塊、通信接口，易于擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)采集卡，可配合無(wú)線便攜式移動(dòng)終端方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置及方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置，包括：ARM處理器、OLED顯示模塊、DDR3 SDRAM、SPI Flash存儲(chǔ)模塊、eMMC存儲(chǔ)模塊、SD卡存儲(chǔ)模塊、GPS定位模塊、有線通信模塊、無(wú)線通信模塊、充放電管理模塊、供電電源模塊以及外設(shè)模塊，其中：所述ARM處理器與OLED顯示模塊、DDR3 SDRAM、SPI Flash存儲(chǔ)模塊、eMMC存儲(chǔ)模塊、SD卡存儲(chǔ)模塊、GPS定位模塊、有線通信模塊、無(wú)線通信模塊、充放電管理模塊、供電電源模塊以及外設(shè)模塊分別耦接；所述充放電管理模塊管理電池充放電，根據(jù)系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)切換外部AC適配器供電和電池供電路徑。

可選的，所述有線通信模塊包括以太網(wǎng)模塊、USB模塊和CAN總線模塊。

可選的，所述無(wú)線通信模塊包括WIFI模塊。

可選的，所述ARM處理器型號(hào)為SAMA5D27，包括多個(gè)外設(shè)接口；所述SPI Flash存儲(chǔ)模塊型號(hào)為AT25DF321，作為系統(tǒng)程序和配置參數(shù)的存儲(chǔ)介質(zhì)；所述GPS定位模塊型號(hào)為VK1613U7M3，用于解析天線接收的信號(hào)得到高精度的位置信息。

可選的，所述以太網(wǎng)模塊型號(hào)為KSZ8081RNB，所述USB模塊采用ARM集成的USB控制器，所述CAN總線模塊采用ARM基礎(chǔ)的CAN控制器，所述主控板通過(guò)USB模塊、以太網(wǎng)模塊與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述主控板還通過(guò)CAN總線模塊與標(biāo)準(zhǔn)CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

可選的，WIFI模塊型號(hào)為RT5370WIFI芯片，主控板接收到數(shù)據(jù)后在ARM處理器控制下，寫入SD卡存儲(chǔ)模塊的同時(shí)通過(guò)WIFI模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

可選的，所述外設(shè)模塊包括但不限于SSI總線和I2C總線。

可選的，所述充放電管理模塊型號(hào)為ACT8945A，對(duì)電池充放電進(jìn)行管理；所述供電電源模塊型號(hào)為BQ24250芯片，該芯片為高度集成的鋰離子電池充電器和系統(tǒng)電源路徑管理器件。

可選的，所述主控板通過(guò)I2C總線控制外部數(shù)據(jù)采集卡，所述SSI總線將數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)傳輸給主控板。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制方法，包括：主控板上電后，從板載eMMC存儲(chǔ)模塊中加載linux系統(tǒng)至DDR3 SDRAM中；在linux系統(tǒng)控制下，ARM處理器通過(guò)I2C控制外部數(shù)據(jù)采集卡，包括采集參數(shù)設(shè)置、開(kāi)始采集和停止采集；通過(guò)SSI總線接收數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)；ARM處理器接收到數(shù)據(jù)后緩存在內(nèi)存中；以及通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置及方法，解決了目前主控與數(shù)據(jù)采集卡兼容性差的問(wèn)題，可方便與現(xiàn)有高精度通用型數(shù)據(jù)采集卡兼容。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的所述一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明的所述一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明DDR3 SDRAM模塊的示意圖；

圖4為本發(fā)明SPI Flash存儲(chǔ)模塊的示意圖；

圖5為本發(fā)明eMMC存儲(chǔ)模塊的示意圖；

圖6為本發(fā)明SD卡存儲(chǔ)模塊的示意圖；

圖7為本發(fā)明GPS定位模塊的示意圖；

圖8為本發(fā)明CAN總線模塊的示意圖；

圖9為本發(fā)明以太網(wǎng)模塊的示意圖；

圖10為本發(fā)明的充放電管理模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

如在說(shuō)明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮盏恼`差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問(wèn)題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過(guò)其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說(shuō)明書后續(xù)描述為實(shí)施本申請(qǐng)的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明本申請(qǐng)的一般原則為目的，并非用以限定本申請(qǐng)的范圍。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制裝置。該裝置提供物理連接，通過(guò)I2C控制采集卡的工作時(shí)序、通過(guò)SSI總線接收數(shù)據(jù)、對(duì)采集數(shù)據(jù)的進(jìn)行存儲(chǔ)及通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)還負(fù)責(zé)為各個(gè)功能模塊供電。

本發(fā)明的用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制包括：ARM處理器101、有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)顯示模塊102、DDR3SDRAM103、SPI Flash存儲(chǔ)模塊104、eMMC存儲(chǔ)模塊105、SD卡存儲(chǔ)模塊106、GPS定位模塊107、有線通信模塊108、無(wú)線通信模塊109、充放電管理模塊111、供電電源模塊112以及外設(shè)模塊110，其中：

ARM處理器101與OLED顯示模塊102、DDR3 SDRAM103、SPI Flash存儲(chǔ)模塊104、eMMC存儲(chǔ)模塊105、SD卡存儲(chǔ)模塊106、GPS定位模塊107、有線通信模塊108、無(wú)線通信模塊109、充放電管理模塊111、供電電源模塊112以及外設(shè)模塊110分別耦接；

充放電管理模塊111管理電池充放電，根據(jù)系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)切換外部AC適配器供電和電池供電路徑。

其中，為了方便管理所有外設(shè)模塊，采用Atmel公司的ARM芯片SAMA5D27作為主控MCU。SAMA5D27具有豐富的外設(shè)，包括百兆以太網(wǎng)端口、2x高速USB端口、雙CAN、SDIO/SD/MMC、UART、SPI、I2C、軟件調(diào)制解調(diào)器、12位ADC和32位定時(shí)器，它提供多種具有不同外設(shè)組合的型款，以便最好地匹配終端系統(tǒng)需求。為提高系統(tǒng)可靠性，將linux系統(tǒng)文件存放在板載eMMC MTFC4GLDEA-0M WT上，此外MTFC4GLDEA-0M WT接口基于SDIO 3.0協(xié)議，最高速度可達(dá)100Mbps，能夠加快linux系統(tǒng)的啟動(dòng)速度。

多用途低功耗控制主控板不但要控制采集數(shù)據(jù)，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，如測(cè)試參數(shù)的保存和修改，采集數(shù)據(jù)的保存等，這些都需要系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)非易失存儲(chǔ)能力，考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)移動(dòng)的便捷性，SPI Flash存儲(chǔ)模塊104采用閃速存儲(chǔ)器AT25DF321作為系統(tǒng)程序和配置參數(shù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，而將采集到的數(shù)據(jù)存放在可拆卸的SD卡模塊內(nèi)。

其中，為方便控制主控板與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，控制主控板配置了有線通信模塊和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊。有線通信模塊包括有線通信模塊108包括以太網(wǎng)模塊、USB模塊和CAN總線模塊。，其中以太網(wǎng)模塊選用KSZ8081RNB作為以太網(wǎng)PHY芯片，它是一款單電源供電的10M/100M以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，支持RMII接口；USB模塊采用ARM集成的USB控制器，并配合最新的USB typeC接口，提供與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信能力，可通過(guò)USB接口方便地將主控板中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PC中；CAN總線模塊采用ARM基礎(chǔ)的CAN控制器，配合SN65HVD230CAN總線驅(qū)動(dòng)器使主控板具備與其他CAN總線節(jié)點(diǎn)通信的能力。

無(wú)線通信模塊109包括WIFI模塊，采用帶有USB2.0總線接口的RT5370WIFI芯片，該芯片工作于2.45GHz頻段，內(nèi)部集成802.11n協(xié)議，通信速率可達(dá)150Mbps，具有WiFi AP能力，此外它還集成了先進(jìn)的電源管理單元，在系統(tǒng)不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)關(guān)閉內(nèi)部功能模塊，降低系統(tǒng)功耗。主控板100接收到數(shù)據(jù)后在ARM處理器101控制下，寫入SD卡存儲(chǔ)模塊106的同時(shí)通過(guò)WIFI模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

GPS定位模塊107型號(hào)為VK1613U7M3，用于解析天線接收的信號(hào)得到高精度的位置信息。VK1613U7M3GPS模塊是一個(gè)低功耗主芯片的超小外型GPS接收模組，它采用了新一代U-blox芯片，超高靈敏度，具備全方位功能，能滿足專業(yè)定位的嚴(yán)格要求，它的水平精度可達(dá)2.5m，速度最高可達(dá)515m/s，更新頻率可達(dá)10Hz，耗電量最大為25mA。

其中，外設(shè)模塊110包括但不限于SSI總線和I2C總線。主控板100通過(guò)I2C總線控制外部數(shù)據(jù)采集卡，SSI總線將數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)傳輸給主控板100。

其中，供電電源模塊112采用可充電鋰電池作為供電電源，為鋰電池充放電管理和系統(tǒng)電源路徑智能管理選用的是TI的BQ24250芯片，該芯片是高度集成的鋰離子電池充電器和系統(tǒng)電源路徑管理器件，這些器件主要是針對(duì)空間有限且含有高容量電池的便攜式應(yīng)用。電源路徑管理特性使得BQ24250能夠在對(duì)電池進(jìn)行獨(dú)立充電的同時(shí)從一個(gè)高效恒定頻率DC-DC轉(zhuǎn)換器為系統(tǒng)供電，該充電器一直監(jiān)視電池電流并在系統(tǒng)負(fù)載所需電流高于輸入電流限值時(shí)減少充電電流。此外，當(dāng)外接電源不能提供系統(tǒng)峰值電流時(shí)，此電源路徑管理架構(gòu)允許電池補(bǔ)充系統(tǒng)電流需要。

其中，充放電管理模塊111型號(hào)為ACT8945A，它是一款低成本、高效率的電源管理方案，能夠?qū)︿囯姵爻浞烹娺M(jìn)行管理。它對(duì)SAMA5D系列芯片的供電做了優(yōu)化，具有3路DC-DC輸出、4路LDO輸出和I2C控制接口，能滿足SAMA5D27上電和斷電順序和供電要求。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制方法，圖2為用于動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的多用途低功耗控制方法的流程圖，包括：

步驟201：主控板100上電后，從板載eMMC存儲(chǔ)模塊中加載linux系統(tǒng)至DDR3 SDRAM中；

步驟202：在linux系統(tǒng)控制下，ARM處理器101通過(guò)I2C控制外部數(shù)據(jù)采集卡，包括采集參數(shù)設(shè)置、開(kāi)始采集和停止采集；

步驟203：通過(guò)SSI總線接收數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)；

步驟204：ARM處理器101接收到數(shù)據(jù)后緩存在內(nèi)存中；以及

步驟205：通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

軟件完成各外設(shè)的初始化，監(jiān)視硬件運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件主要是linux操作系統(tǒng)和相關(guān)的外設(shè)管理驅(qū)動(dòng)，它們主要用來(lái)管理處理器和其外設(shè)模塊，監(jiān)視硬件工作狀態(tài)并將信息送入OLED顯示模塊，同時(shí)為應(yīng)用軟件提供平臺(tái)支撐；應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，與各個(gè)外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信：解析上位機(jī)的命令對(duì)硬件進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的配置，接收采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)、回放和上傳。

以上實(shí)施例的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。