基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计制造技术

本发明专利技术专利公开了一种基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，该嵌入式网关使4G网络和FlexRay车载总线两种异构的网络连接起来，并能通过无线终端(如手机)的Web浏览器实现对车载设备的监控；该设计模块包括：基于Cortex TM‑A8内核的S5PV210微处理器模块、TJA1080总线控制器和4G模块构成；S5PV210微处理器模块主要由S5PV210微处理器、DDR2 RAM存储器、NAND FLASH存储器、USB接口、串口、复位电路以及电源控件组成；本发明专利技术专利主要考虑到目前车内环境的移动性，系统采用4G无线通信方式，并以此为基础结合Web互联网技术完成了包括软硬件在内的系统总体方案设计，用户只需通过打开终端，输入云服务器对应的IP地址和端口号，便可以实现对车载设备的实时监控。

Design of Embedded Gateway Based on 4G and FlexRay bus

The invention discloses a design of embedded 4G gateway based on FlexRay bus and the 4G network, the embedded gateway and FlexRay bus two heterogeneous network connection, and through the wireless terminal (mobile phone) to monitor the vehicle equipment Web browser; the design module includes a Cortex TM the A8 kernel S5PV210 microprocessor module, TJA1080 bus controller based on S5PV210 microprocessor and 4G module; module consists of S5PV210 microprocessor, DDR2 NAND RAM memory, FLASH memory, USB interface, serial port, reset circuit and power supply control component; the invention patent is mainly considering the car environment mobility, wireless communication system based on 4G the way, based on Web Internet technology to complete the overall design of the system including software and hardware, users only need to By opening the terminal and inputting the corresponding IP address and port number of the cloud server, the real-time monitoring of the on-board equipment can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计
本专利技术专利属于车联网(智能交通)领域，涉及一种基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计。
技术介绍
随着网络通信技术的发展，在汽车内部组建汽车网络和使用无线网络对汽车进行监控受到越来越多的重视。近年来汽车电子技术和智能交通技术的发展，汽车内部电子元器件设备数量急剧增加。传统模式下电子设备间一对一的通信方式已无法满足当前客户对高舒适性、高安全性的功能需求，车载网络系统应运而生。为了实现车载网络中车辆行驶信息、汽车电子设备状态信息与互联网服务终端的共享，车载网络与互联网终端的互联就成为当务之急。当前广泛应用的车载总线技术(如CAN、VAN、LIN等)由于缺少确定性、同步性及容错机制等并不能满足要求。同时，伴随着车联网技术的深入发展，无人车、自动驾驶等相关技术的深入研究，对车载数据进行实时监控已成为不可或缺的一部分，就目前车载监控系统主要采用GPRS以及3G技术，速度与通信质量存在一定的不足，无法进一步满足车辆监控系统的需求。随着越来越多的电子控制单元(ElectronicControlUnit,ECU)通过车载总线网络连接到汽车上，传统的车载总线已无法满足对未来的发展要求。为了有效的掌握车载信息，需要对汽车内部信息进行实时监控，提高车辆行驶过程中安全性。同时，对车辆的相关信息进行管理，能够给汽车用户提供贴心的信息服务。所以，基于FlexRay总线与4G技术的远程监控系统的研究成为未来车联网技术发展的一个重要环节。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是将4G网络和FlexRay车载总线两种异构网络连接起来，并通过无线终端实现对车载设备的监控。车主可以借助4G网络，随时随地使用无线客户端更方便、快捷的对车载设备的查看。为解决上述问题，本专利技术专利是通过如下技术方案实现的：一种基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，包括TJA1080总线控制器、基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块和4G通信模块构成。所述的通信系统中的FlexRay总线及其设备与TJA1080总线控制器进行电气连接；TJA1080总线控制器又与基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块进行电气连接；其中S5PV210微处理器模块主要由S5PV210微处理器、USB接口、DDR2RAM存储器、复位电路、电源控件、串口单元以及NANDFLASH存储器组成，并且USB接口、DDR2RAM存储器、复位电路、电源控件、串口单元以及NANDFLASH存储器分别和中央处理芯片S5PV210微处理器进行电气连接；而基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块与4G通信模块进行电气连接；4G通信模块与4G网络进行无线连接；4G网络和无线终端进行无线连接。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：嵌入式系统首先搭建了软件的开发平台，包括Linux操作系统的移植、创建交叉编译环境、定制编译Linux内核和定制嵌入式文件系统等。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：采用恩智浦半导体公司的TJA1080总线控制器，通过串口与嵌入式处理器连接，其可以实现与FlexRay总线互联。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：所述基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块采用的是三星公司生产的S5PV210微处理器为核心，加上外围的USB接口、DDR2RAM存储器、复位电路、电源控件、NANDFLASH存储器以及串口单元组成的中央处理单元。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：4G通信模块采用华为公司的ME909s-821LTE模块，通过串口与嵌入式处理器连接。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：嵌入式网关通过4G相连的无线终端采用的是可以连接4G的笔记本电脑、平板电脑或手机。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：FlexRay总线上挂载各车载ECU(车载电控单元)。上述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，要实现通过移动客户端随时随地监控车载总线设备的功能，本地服务器已经满足不了需求，需要一个云端服务器提供公网IP，使得只要能联网的用户都能随时随地的访问云端数据，本专利技术专利选用的是阿里巴巴公司的云服务器阿里云。上述的4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计的用户Web浏览器工作原理是：当用户在无线客户端的Web浏览器中输入网关的IP地址后，浏览器页面会自动弹出编写好的用户登录界面。本专利技术专利的有益效果是：在4G环境下，无线终端(笔记本电脑或手机)与嵌入式网关实现网上连接，嵌入式网关又与FlexRay总线相连。用户可以通过无线终端接入4G网络通过嵌入式网关对FlexRay总线上的设备进行方便快捷、实时地无线监控。本专利技术专利的优点在于：1)本专利技术通过嵌入式网关实现4G网络和FlexRay总线系统的有效连接，充分利用了现有资源，有效地扩大了监控的灵活性和距离，使对车载设备的监控更加灵活、多样，操作更加方便，人性化；这也是车联网技术发展的必然趋势，有利于进一步推广。2)打开Web浏览器，输入云服务器对应的IP地址和端口号，便捷地对FlexRay总线上的设备进行实时监控和管理，简洁化的界面易于工作人员操作，符合当前系统开发简洁化与方便化的发展潮流。3)该嵌入式网关，可以实现对系统提供一定的安全保障，同时其占用资源低，具有广泛的应用价值。附图说明通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容,并且随着对本专利技术专利的更全面理解,本专利技术专利的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为本专利技术专利中嵌入式网关的硬件整体结构示意图；图2为本专利技术专利中嵌入式网关中央处理单元基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块硬件结构框图；图3为基于4G与FlexRay总线完成车辆监控的整体结构示意图。其中：1-TJA1080总线控制器，2-基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块，3-4G通信模块，4-S5PV210微处理器，5-USB接口，6-DDR2RAM存储器，7-复位电路，8-电源控件，9-串口单元，10-NANDFLASH存储器,11-基站，12-云服务器，13-嵌入式微处理器S5PV210模块，14-FlexRay总线，15-车载ECU，16-下达命令，17-接收数据，18-4G网络。具体实施方式为了加深对本专利技术专利的理解，下面将结合实施例对本专利技术专利作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术专利，并不构成对本专利技术专利保护范围的限定。如图1，2所示，基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：包括TJA1080总线控制器1、基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块2和4G通信模块3构成。所述的通信系统中的FlexRay总线及其设备与TJA1080总线控制器1进行电气连接；TJA1080总线控制器1又与基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块2进行电气连接；其中S5PV210微处理器模块2主要由S5PV210微处理器4、USB接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：包括TJA1080总线控制器(1)、基于Cortex TM‑A8内核的S5PV210微处理器模块(2)和4G通信模块(3)构成；所述的通信系统中的FlexRay总线及其设备与TJA1080总线控制器(1)进行电气连接；TJA1080总线控制器(1)又与基于Cortex TM‑A8内核的S5PV210微处理器模块(2)进行电气连接；其中S5PV210微处理器模块(2)主要由S5PV210微处理器(4)、USB接口(5)、DDR2 RAM存储器(6)、复位电路(7)、电源控件(8)、串口单元(9)以及NAND FLASH存储器(10)组成，并且USB接口(5)、DDR2 RAM存储器(6)、复位电路(7)、电源控件(8)、串口单元(9)以及NAND FLASH存储器(10)分别和中央处理芯片S5PV210微处理器(6)进行电气连接；而基于Cortex TM‑A8内核的S5PV210微处理器模块(2)与4G通信模块(3)进行电气连接；4G通信模块(3)与4G网络进行无线连接；4G网络和无线终端进行无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：包括TJA1080总线控制器(1)、基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块(2)和4G通信模块(3)构成；所述的通信系统中的FlexRay总线及其设备与TJA1080总线控制器(1)进行电气连接；TJA1080总线控制器(1)又与基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块(2)进行电气连接；其中S5PV210微处理器模块(2)主要由S5PV210微处理器(4)、USB接口(5)、DDR2RAM存储器(6)、复位电路(7)、电源控件(8)、串口单元(9)以及NANDFLASH存储器(10)组成，并且USB接口(5)、DDR2RAM存储器(6)、复位电路(7)、电源控件(8)、串口单元(9)以及NANDFLASH存储器(10)分别和中央处理芯片S5PV210微处理器(6)进行电气连接；而基于CortexTM-A8内核的S5PV210微处理器模块(2)与4G通信模块(3)进行电气连接；4G通信模块(3)与4G网络进行无线连接；4G网络和无线终端进行无线连接。2.根据权利要求1所述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：TJA1080总线控制器(1)采用恩智浦半导体公司的TJA1080总线控制器，通过串口与嵌入式处理器连接，可以实现嵌入式处理器与FlexRay总线互联。3.根据权利要求1所述的基于4G和FlexRay总线的嵌入式网关设计，其特征在于：基于CortexTM-A8内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周原，高凤喜，刘明山，肖文萍，于乐，隋景林，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22