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混合动力客车数据采集与无线传输系统开发

2020-12-11阅读(353)

混合动力客车数据采集与无线传输系统开发

论文摘要

随着能源短缺、环境污染日益严重和汽车尾气排放法规越来越严格，混合动力汽车，特别是城市混合动力客车的出现显得尤为重要。在国家有关政策法规的推动下，国内自主研发的混合动力客车已经进行了示范运行，然而在运行过程中，出现了诸多问题。为了方便研究人员和维修人员及时发现问题并解决问题，就需要实时跟踪车辆并获知车辆的运行参数和故障信息，为此本文开发的混合动力客车数据采集与无线传输系统就应运而生。根据系统的实际需求，本文设计出了混合动力客车数据采集与无线传输系统的总体结构方案，并确定了所要采集的参数和无线传输网络。基于模块化的设计方法，本系统主要分为两大模块：数据采集模块和无线传输模块。数据采集模块的硬件设计主要包括：供电模块电路设计、CAN（控制器局域网络）通信接口电路设计、信号处理模块电路设计和RS-232（异步传输标准）通信接口电路设计。供电模块电路为系统各个模块提供稳定可靠的直流电源。数据采集模块以XC164CS单片机作为主控制器芯片，XC164CS内部集成CAN总线控制器，可以方便地扩展出CAN通信接口电路，来实现与整车的CAN通讯。信号处理模块电路为解析车辆CAN信号和控制各个外围接口电路提供硬件功能支持。通过RS-232通信接口电路对主控制器芯片的进行电平转换，来实现串口通信的硬件功能。无线传输模块采用的主芯片是S3C2440A，该芯片不含有FLASH存储器和DRAM存储器，为此本文分别设计出了FLASH和DRAM存储器接口电路。FLASH存储器实现了系统内核程序和应用程序的存储，DRAM存储器满足了系统运行空间和数据存储。为了使得数据传输的高速性和可靠性，本文选择了凌创科技的WgBoard3G高性能联网模块，并设计了相应的接口电路与S3C2440A处理之间进行通信。在软件开发方面，从系统的功能出发，需要对CAN模块和串口进行参数化配置，该过程是实现整个系统通讯功能的基础。接着设计出了协议解析程序，该程序可以将识别车辆CAN总线上的所需的数据帧ID号码，并将该数据取出并按照一定的格式存放，通过串口发送给下位机无线传输模块。在实现无线通信前，需要对3G模块初始化，本文给出了相应的初始化程序。为了实现3G（第三代移动通信技术）网络与Internet之间进行通讯，设计出了TCP/IP（传输控制协议/因特网互联协议）模式下的数据传输。为了验证本系统各部分功能的实现，本论文分别对数据采集模块和无线传输模块进行测试。测试结果表明：系统能实现CAN通信功能、串口通信功能和无线传输功能。本文开发的混合动力客车数据采集与无线传输系统已经应用于城市混合动力客车的道路试验中。在试验过程中，该系统运行良好，抗干扰能力强，采样频率较高。对采集的数据进行统计分析，包括：车速、加速踏板位置、发动机运行状态、电机运行状态、电池运行状态和整车功率分配数据统计分析，结果发现本系统对研究开发混合动力客车和优化整车控制策略具有较高的实用价值。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 数据采集与无线传输系统国内外研究现状
  • 1.3 研究内容和意义
  • 第二章 数据采集与无线传输系统总体设计及相关技术
  • 2.1 数据采集与无线传输系统总体设计
  • 2.2 系统技术要求
  • 2.3 系统采集参数的确定
  • 2.3.1 影响混合动力客车整车经济性的主要因素
  • 2.3.2 与整车经济性相关的采集参数确定
  • 2.4 无线传输网络的选择
  • 2.5 CAN 总线技术
  • 2.5.1 CAN 总线的特性
  • 2.5.2 CAN 总线的报文传输
  • 2.5.3 监控车辆的 CAN
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 数据采集与无线传输系统硬件开发
  • 3.1 数据采集模块硬件开发
  • 3.1.1 数据采集供电模块电路设计
  • 3.1.2 数据采集 CAN 通信模块电路设计
  • 3.1.3 数据采集信号处理模块电路设计
  • 3.1.4 RS-232 通信接口电路设计
  • 3.2 无线传输模块硬件开发
  • 3.2.1 S3C2440A 处理器
  • 3.2.2 电源管理电路设计
  • 3.2.3 外围存储接口电路设计
  • 3.2.4 3G 模块电路设计
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 数据采集与无线传输系统软件开发
  • 4.1 开发环境介绍
  • 4.2 CAN 信号的采集与串口发送
  • 4.3 无线传输软件实现
  • 4.3.1 AT 命令
  • 4.3.2 3G 通讯功能总述
  • 4.3.3 串口通讯编程
  • 4.3.4 3G 模块初始化
  • 4.3.5 TCP/IP 模式下的数据传输
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 数据采集与无线传输系统测试及实验数据分析
  • 5.1 数据采集模块的测试分析
  • 5.2 无线传输模块的测试分析
  • 5.3 系统试验
  • 5.4 实验数据分析
  • 5.4.1 车速数据统计分析
  • 5.4.2 加速踏板位置数据统计分析
  • 5.4.3 发动机运行数据统计分析
  • 5.4.4 电机运行数据统计分析
  • 5.4.5 电池运行数据统计分析
  • 5.4.6 整车功率分配数据统计分析
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 全文总结与工作展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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