基于4G无线通信与嵌入式技术的双处理器架构车联网终端设计

发布时间：2020-11-21 15:11

　　 汽车工业作为工业化进程中的一个关键组件,在现阶段已经面临着汽车数量骤增而带来的交通阻塞、能源消耗和环境污染等社会问题。最近十年,国家对于新能源汽车的研究投入了大量资源,对混合动力以及氢燃料等进行了探索。同样地,对于智能交通领域的研究也在如火如荼的进行中,而车联网技术正是该领域的一个重要研究方向。车载终端作为车联网系统(Internet of Vehicles Systems,简称IOVS)的重要组成部分,其主要功能是采集车辆实时信息,包括车辆静态数据和行驶数据,并通过网络将信息发送至后台服务中心,服务中心对信息进行汇总、分析后,再将情况转发至驾驶员使其了解行车状况,方便驾驶员及时做出行车规划。本文主要应用嵌入式技术、互联网技术和通信技术,设计了一种稳定度较高、运行效率较优秀的车联网终端系统。由于系统结构采用双处理器架构,既能够满足产品的高性能需求,又具备了实现较低功耗的条件,考虑了系统使用成本的合理性,也使系统的实时性得到了保障。论文主要研究工作如下:1.对车联网系统的结构进行阐述,分析了车载终端的功能需求,并对终端的总体结构和功能进行设计。2.对车载终端研究过程中采用的关键技术进行了研究,包括CAN_BUS通信技术、汽车诊断技术、TCP/IP通信技术以及μC/OS-II和Linux技术相关内容。3.针对市场上对车载终端的需求,在原有产品的基础上,对终端系统硬件电路进行设计,对核心处理器和外围电路相关器材进行选择,本文在以富士通Mb91f526芯片(MCU)及飞思卡尔i.MX6UL芯片(CPU)作为双主控模块的架构的基础上,同时采用华为4G通讯模块作为数据传输媒介,进行硬件的设计与实现,在硬件设计过程中要求高度集成化,使之足够轻便,便于安装,不仅减少产品对车内空间的占用,同时提高了产品安全系数,使得车载终端在车内与无线通讯网之间交互更加稳定,降低了由于车内复杂环境变化对终端硬件设备干扰所带来的信号衰减与不稳定因素的影响。4.进行嵌入式系统的配置和软件设计。MCU(Microcontroller Unit)方面,进行μC/OS-II内核的移植,完成相关驱动、系统任务资源配置,搭建系统平台,分配任务逻辑,并通过程序编写实现具体功能。CPU(Central Processing Unit)方面,首先完成交叉编译器、超级终端、NFS的安装与配置。并进行嵌入式Linux开发平台的搭建,主要包括bootloader、内核以及根文件系统的编译、移植。最后根据软件的不同功能需求,分解为多个模块编程实现具体功能。5.创建QT集成开发环境,完成图形界面设计。开展终端系统总体调试工作,通过终端与后台服务中心通信过程的测试,以及基于Labview设计的整车CAN报文数据监测翻译软件对终端采集到的车身数据准确性的测试,对系统功能做出验证。经过总体测试,本文设计的车联网终端系统在性能方面的指标达到预期目标,能够使人与车的交互过程更加便利、快捷,证明了论文所展开工作的正确性与实际应用价值。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6
【部分图文】：

目标背景，本文研究设计了一种基于μC/OS-II、Linux 两种操作系统下的。能够通过 GPS 数据采集模块获取车辆位置信息，通过车身 CAN 总线参数，之后同步传输到 MCU 进行处理，MCU 同时也负责整个系统的逻数据传递给 CPU，CPU 将数据存储在 DDR3 SDRAM 中，并由 CPU 控行，主要用于数据记录和协议转换。通过 4G 通信模块与 TSP（Telem服务平台通信，实现数据传输和车网互联工作。我们基于 QT 设计了实现用户和车的交互。TSP 平台对接收到的数据进行分析、汇总，结路状况，向驾驶者提供合理的行车路线以及车速控制等建议，实现了网模式。终端概念图如图 1-2 所示。

2-1 终端总体结构设计1 所示，终端系统内部主要模块为：器：包括 MCU 处理器芯片 MB91f526 和 CPU 处理器芯片 i．MX6 通信模块 ME909s 系列26 芯片设计提供的具体功能如下：车内接口：iscrete I/Onalog I/ON 协议栈端系统电源管理车 CAN 交互速度传感器、语音解码、实时时钟芯片交互

图 2-2 专用线路模式输方式明显无法适应复杂的车辆组织架构，而第二种模式则能够满足息通过最多两条线路，即 CAN 数据总线，在控制单元间进行交换，说的 CAN 总线系统，如图 2-3 所示。
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本文编号：2893193