基于4G LTE通信的车辆数据传输系统技术方案

本发明专利技术公开了基于4G LTE通信的车辆数据传输系统。随着车联网技术的发展，车辆无线数据传输的重要性也越发突显出来。本发明专利技术包括供电电路、核心板、4G模组芯片、4G模组接口电路、天线接口电路、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路、SIM卡接口电路、音频接口电路和麦克风接口电路。控制信号电平匹配电路通过三极管连接4G模组芯片与核心板，实现4G模组芯片与核心板之间控制信号的电平匹配。指令信号电平匹配电路通过第一匹配芯片及第二匹配芯片连接4G模组芯片与核心板，实现4G模组芯片与核心板之间指令信号的电平匹配。本发明专利技术通过4G模组芯片实现车端与远程服务端的信息交互，为车联网服务提供了必要的技术基础。

Vehicle Data Transmission System Based on 4G LTE Communication

The invention discloses a vehicle data transmission system based on 4G LTE communication. With the development of vehicle networking technology, the importance of vehicle wireless data transmission has become increasingly prominent. The invention includes power supply circuit, core board, 4G module chip, 4G module interface circuit, antenna interface circuit, control signal level matching circuit, instruction signal level matching circuit, SIM card interface circuit, audio interface circuit and microphone interface circuit. The control signal level matching circuit connects the 4G module chip with the core board through the transistor to realize the level matching of the control signal between the 4G module chip and the core board. Instruction signal level matching circuit connects the 4G module chip with the core board through the first matching chip and the second matching chip to realize the level matching of instruction signal between the 4G module chip and the core board. The invention realizes the information exchange between the vehicle terminal and the remote service terminal through the 4G module chip, and provides the necessary technical basis for the vehicle networking service.

【技术实现步骤摘要】
基于4GLTE通信的车辆数据传输系统
本专利技术属于车联网远距离移动通信
，具体涉及一种4GLTE通信的车联网轻型终端电路。
技术介绍
传统汽车到智能汽车再到无人驾驶是未来汽车发展的趋势，而无论是智能汽车还是无人驾驶都有数据联网传输的需求。车联网是通过装载在车辆上的车载微终端电路以及数据通信电路实现实时移动可靠稳定的与云端服务器的数据传输，以实现对车辆进行有效地控制和提供服务。在车联网应用中，用户可以通过各种终端设备享受其提供的服务，终端应用程序都是通过移动通信与后台服务系统进行数据交互，而后台服务系统与汽车也是采用移动通信的交互方式，因此移动通信技术在车载终端软件中起着重要作用。目前在车联网领域研究的无线通信技术有主要依赖两类技术，短距离无线通信和远距离移动通信。前者主要是RFID和WIFI等短距离通信技术，在车辆密度适当的环境下可以提供可靠的安全信息传输服务。后者主要是GPRS、3G、4G等移动通信技术，4GLTE技术采用了载波聚合、上下行多天线增强、多点写作传输、中继等技术从而优化了系统容量、提高了网络峰值速度、频谱效率和传输时延，LTE标准的上下行峰值速率可达到500Mbps和1GMbps，可支持大量终端同时接入并提供服务，从各方面指标来看是目前最能满足我们需求的移动通信网络。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于4GLTE通信的车辆数据传输系统。本专利技术包括供电电路、核心板、4G模组芯片、4G模组接口电路、天线接口电路、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路、SIM卡接口电路、音频接口电路和麦克风接口电路。所述的供电电路通过降压芯片及稳压芯片为4G模组芯片、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路供电。所述的天线接口电路通过天线端子连接天线，进行4G模组芯片与远程服务器之间的通信。所述的SIM卡接口电路通过SIM卡插座连接4G模组芯片与SIM卡。所述的麦克风接口电路通过麦克风采集音频模拟信号并传输给音频接口电路。所述的音频接口电路通过音频芯片将麦克风接口电路传输来的音频模拟信号转化为数字信号传输给核心板。所述的4G模组接口电路包括电阻R13、R14、R15和二极管D1、D2、D3。所述电阻R13的一端与4G模组芯片的USB_VBUS引脚相连。电阻R14的一端与4G模组芯片的USB_DM引脚相连。电阻R15的一端与4G模组芯片的USB_DP引脚相连。电阻R13的另一端和二极管D1的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_P引脚相连。电阻R14的另一端和二极管D2的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_N引脚相连。电阻R15的另一端和二极管D3的负极均与核心板的USBVBUS_CONNECTOR引脚相连。二极管D1、二极管D2、二极管D3的正极均接地。4G模组芯片的V_BAT引脚接供电电路的4G供电输出端。4G模组芯片的GND、TP_GND引脚接地。所述的控制信号电平匹配电路包括开关匹配单元、复位匹配单元、唤醒输出匹配单元和唤醒输入匹配单元。所述的开关匹配单元包括电阻R1、电容C13和三极管Q1。所述电阻R1的一端与核心板的ON/OFF引脚相连。电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连。电容C13的一端和三极管Q1的集电极均与4G模组芯片的Power_On引脚相连。电容C13的另一端及三极管Q1的发射极均接地。所述的复位匹配单元包括电阻R2、电容C14和三极管Q2。所述电阻R2的一端与核心板的RST_N引脚相连。电阻R2的另一端与三极管Q2的基极相连，电容C14的一端和三极管Q2的集电极均与4G模组芯片的RESET_N引脚相连。电容C14的另一端及三极管Q2的发射极均接地。所述的唤醒输出匹配单元包括电阻R3、R5、R7、电容C15和三极管Q3。电阻R5的一端与4G模组芯片的WAKEUP_OUT脚相连。电阻R5的另一端和电阻R7的一端均与三极管Q3的基极相连。电阻R3、电容C15的一端和三极管Q3的集电极均与核心板的WAKEUPAP引脚相连。电阻R3的另一端与供电电路的3.3V输出端相连。电阻R7、电容C15的另一端和三极管Q3的发射极均接地。所述的唤醒输入匹配单元包括电阻R4、R6、R8，电容C16和三极管Q4。所述电阻R6的一端与核心板的WAKEUPMOUDLE引脚相连。电阻R6的另一端和电阻R8的一端均与三极管Q4的基极相连，电阻R4、电容C16的一端和三极管Q4的集电极均与4G模组芯片的WAKEUP_IN引脚相连。电阻R4的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连。电阻R8、电容C16的另一端和三极管Q4的发射极均接地。所述的指令信号电平匹配电路包括第一匹配芯片、第二匹配芯片，电阻R8、R10、R11、R12和电容C17、C18、C19、C20。第一匹配芯片的B2引脚与核心板的UART_RXD_M引脚相连。电容C18的一端和第一匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连。第一匹配芯片的A2引脚与核心板的UART_TXD_M引脚相连。第一匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的UART_TXD引脚相连。电阻R9、电阻R10的一端与第一匹配芯片的OE引脚相连。电阻R9的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连。电容C17的一端和第一匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连。第一匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的UART_RXD引脚相连。电容C17、电容C18、电阻R10的另一端和第一匹配芯片的GND引脚均接地。第二匹配芯片的B2引脚与即核心板的DEBUG_RXD_M引脚相连。电容C20的一端和第二匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连。第二匹配芯片的A2引脚与核心板的DEBUG_TXD_M引脚相连。第二匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的DEBUG_TXD信号相连。电阻R11、电阻R12的一端均与第二匹配芯片的OE引脚相连。电阻R11的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连。电容C19的一端和第二匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连。第二匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的DEBUG_RXD信号相连。电容C19、电容C20、电阻R12的另一端和第二匹配芯片的GND引脚均接地。进一步地，所述的核心板采用型号为FETMX6UL-C的商业级核心板。所述4G模组芯片的型号为ME3630。第一匹配芯片及第二匹配芯片均采用型号为TXB0102的2位双向电压电平转换器芯片。进一步地，所述的供电电路包括降压芯片、稳压芯片，电阻R20、R21、R22、R23，电容C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37和电感L1、L2。降压芯片采用型号为SY8303AIC的DC-DC降压芯片。稳压芯片采用型号为AMS1117-3.3的低压差线性稳压芯片。电容C26、电容C27、电容C28、电阻R20的一端和降压芯片的IN引脚均与外部5V电压VIN相连。电阻R20的另一端与降压芯片的EN引脚相连。电容C29的一端与降压芯片的BS引脚相连。电容C29的另一端和降压芯片的LX引脚均与电感L1的一端相连。电容C30、电容C31、电容C33、电容C34、电容C35、电阻R22本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于4G LTE通信的车辆数据传输系统，包括供电电路、核心板、4G模组芯片、4G模组接口电路、天线接口电路、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路、SIM卡接口电路、音频接口电路和麦克风接口电路；其特征在于：所述的供电电路通过降压芯片及稳压芯片为4G模组芯片、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路供电；所述的天线接口电路通过天线端子连接天线，进行4G模组芯片与远程服务器之间的通信；所述的SIM卡接口电路通过SIM卡插座连接4G模组芯片与SIM卡；所述的麦克风接口电路通过麦克风采集音频模拟信号并传输给音频接口电路；所述的音频接口电路通过音频芯片将麦克风接口电路传输来的音频模拟信号转化为数字信号传输给核心板；所述的4G模组接口电路包括电阻R13、R14、R15和二极管D1、D2、D3；所述电阻R13的一端与4G模组芯片的USB_VBUS引脚相连；电阻R14的一端与4G模组芯片的USB_DM引脚相连；电阻R15的一端与4G模组芯片的USB_DP引脚相连；电阻R13的另一端和二极管D1的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_P引脚相连；连；电阻R14的另一端和二极管D2的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_N引脚相连；电阻R15的另一端和二极管D3的负极均与核心板的USBVBUS_CONNECTOR引脚相连；二极管D1、二极管D2、二极管D3的正极均接地；4G模组芯片的V_BAT引脚接供电电路的4G供电输出端；4G模组芯片的GND、TP_GND引脚接地；所述的控制信号电平匹配电路包括开关匹配单元、复位匹配单元、唤醒输出匹配单元和唤醒输入匹配单元；所述的开关匹配单元包括电阻R1、电容C13和三极管Q1；所述电阻R1的一端与核心板的ON/OFF引脚相连；电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连；电容C13的一端和三极管Q1的集电极均与4G模组芯片的Power_On引脚相连；电容C13的另一端及三极管Q1的发射极均接地；所述的复位匹配单元包括电阻R2、电容C14和三极管Q2；所述电阻R2的一端与核心板的RST_N引脚相连；电阻R2的另一端与三极管Q2的基极相连，电容C14的一端和三极管Q2的集电极均与4G模组芯片的RESET_N引脚相连；电容C14的另一端及三极管Q2的发射极均接地；所述的唤醒输出匹配单元包括电阻R3、R5、R7、电容C15和三极管Q3；电阻R5的一端与4G模组芯片的WAKEUP_OUT脚相连；电阻R5的另一端和电阻R7的一端均与三极管Q3的基极相连；电阻R3、电容C15的一端和三极管Q3的集电极均与核心板的WAKEUPAP引脚相连；电阻R3的另一端与供电电路的3.3V输出端相连；电阻R7、电容C15的另一端和三极管Q3的发射极均接地；所述的唤醒输入匹配单元包括电阻R4、R6、R8，电容C16和三极管Q4；所述电阻R6的一端与核心板的WAKEUPMOUDLE引脚相连；电阻R6的另一端和电阻R8的一端均与三极管Q4的基极相连，电阻R4、电容C16的一端和三极管Q4的集电极均与4G模组芯片的WAKEUP_IN引脚相连；电阻R4的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电阻R8、电容C16的另一端和三极管Q4的发射极均接地；所述的指令信号电平匹配电路包括第一匹配芯片、第二匹配芯片，电阻R8、R10、R11、R12和电容C17、C18、C19、C20；第一匹配芯片的B2引脚与核心板的UART_RXD_M引脚相连；电容C18的一端和第一匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；第一匹配芯片的A2引脚与核心板的UART_TXD_M引脚相连；第一匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的UART_TXD引脚相连；电阻R9、电阻R10的一端与第一匹配芯片的OE引脚相连；电阻R9的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电容C17的一端和第一匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连；第一匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的UART_RXD引脚相连；电容C17、电容C18、电阻R10的另一端和第一匹配芯片的GND引脚均接地；第二匹配芯片的B2引脚与即核心板的DEBUG_RXD_M引脚相连；电容C20的一端和第二匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；第二匹配芯片的A2引脚与核心板的DEBUG_TXD_M引脚相连；第二匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的DEBUG_TXD信号相连；电阻R11、电阻R12的一端均与第二匹配芯片的OE引脚相连；电阻R11的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电容C19的一端和第二匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连；第二匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的DEBUG_RXD信号相连；电容C19、电容C20、电...

【技术特征摘要】
1.基于4GLTE通信的车辆数据传输系统，包括供电电路、核心板、4G模组芯片、4G模组接口电路、天线接口电路、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路、SIM卡接口电路、音频接口电路和麦克风接口电路；其特征在于：所述的供电电路通过降压芯片及稳压芯片为4G模组芯片、控制信号电平匹配电路、指令信号电平匹配电路供电；所述的天线接口电路通过天线端子连接天线，进行4G模组芯片与远程服务器之间的通信；所述的SIM卡接口电路通过SIM卡插座连接4G模组芯片与SIM卡；所述的麦克风接口电路通过麦克风采集音频模拟信号并传输给音频接口电路；所述的音频接口电路通过音频芯片将麦克风接口电路传输来的音频模拟信号转化为数字信号传输给核心板；所述的4G模组接口电路包括电阻R13、R14、R15和二极管D1、D2、D3；所述电阻R13的一端与4G模组芯片的USB_VBUS引脚相连；电阻R14的一端与4G模组芯片的USB_DM引脚相连；电阻R15的一端与4G模组芯片的USB_DP引脚相连；电阻R13的另一端和二极管D1的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_P引脚相连；连；电阻R14的另一端和二极管D2的负极均与核心板的USB_CONNECTOR_N引脚相连；电阻R15的另一端和二极管D3的负极均与核心板的USBVBUS_CONNECTOR引脚相连；二极管D1、二极管D2、二极管D3的正极均接地；4G模组芯片的V_BAT引脚接供电电路的4G供电输出端；4G模组芯片的GND、TP_GND引脚接地；所述的控制信号电平匹配电路包括开关匹配单元、复位匹配单元、唤醒输出匹配单元和唤醒输入匹配单元；所述的开关匹配单元包括电阻R1、电容C13和三极管Q1；所述电阻R1的一端与核心板的ON/OFF引脚相连；电阻R1的另一端与三极管Q1的基极相连；电容C13的一端和三极管Q1的集电极均与4G模组芯片的Power_On引脚相连；电容C13的另一端及三极管Q1的发射极均接地；所述的复位匹配单元包括电阻R2、电容C14和三极管Q2；所述电阻R2的一端与核心板的RST_N引脚相连；电阻R2的另一端与三极管Q2的基极相连，电容C14的一端和三极管Q2的集电极均与4G模组芯片的RESET_N引脚相连；电容C14的另一端及三极管Q2的发射极均接地；所述的唤醒输出匹配单元包括电阻R3、R5、R7、电容C15和三极管Q3；电阻R5的一端与4G模组芯片的WAKEUP_OUT脚相连；电阻R5的另一端和电阻R7的一端均与三极管Q3的基极相连；电阻R3、电容C15的一端和三极管Q3的集电极均与核心板的WAKEUPAP引脚相连；电阻R3的另一端与供电电路的3.3V输出端相连；电阻R7、电容C15的另一端和三极管Q3的发射极均接地；所述的唤醒输入匹配单元包括电阻R4、R6、R8，电容C16和三极管Q4；所述电阻R6的一端与核心板的WAKEUPMOUDLE引脚相连；电阻R6的另一端和电阻R8的一端均与三极管Q4的基极相连，电阻R4、电容C16的一端和三极管Q4的集电极均与4G模组芯片的WAKEUP_IN引脚相连；电阻R4的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电阻R8、电容C16的另一端和三极管Q4的发射极均接地；所述的指令信号电平匹配电路包括第一匹配芯片、第二匹配芯片，电阻R8、R10、R11、R12和电容C17、C18、C19、C20；第一匹配芯片的B2引脚与核心板的UART_RXD_M引脚相连；电容C18的一端和第一匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；第一匹配芯片的A2引脚与核心板的UART_TXD_M引脚相连；第一匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的UART_TXD引脚相连；电阻R9、电阻R10的一端与第一匹配芯片的OE引脚相连；电阻R9的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电容C17的一端和第一匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连；第一匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的UART_RXD引脚相连；电容C17、电容C18、电阻R10的另一端和第一匹配芯片的GND引脚均接地；第二匹配芯片的B2引脚与即核心板的DEBUG_RXD_M引脚相连；电容C20的一端和第二匹配芯片的VCCA引脚均与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；第二匹配芯片的A2引脚与核心板的DEBUG_TXD_M引脚相连；第二匹配芯片的A1引脚与4G模组芯片的DEBUG_TXD信号相连；电阻R11、电阻R12的一端均与第二匹配芯片的OE引脚相连；电阻R11的另一端与4G模组芯片的VIO_1V8引脚相连；电容C19的一端和第二匹配芯片的VCCB引脚均与供电电路的3.3V输出端相连；第二匹配芯片的B1引脚与4G模组芯片的DEBUG_RXD信号相连；电容C19、电容C20、电阻R12的另一端和第二匹配芯片的GND引脚均接地。2.根据权利要求1所述的基于4GLTE通信的车辆数据传输系统，其特征在于：所述的核心板采用型号为FETMX6UL-C的商业级核心板；所述4G模组芯片的型号为ME3630；第一匹配芯片及第二匹配芯片均采用型号为TXB0102的2位双向电压电平转换器芯片。3.根据权利要求1所述的基于4GLTE通信的车辆数据传输系统，其特征在于：所述的供电电路包括降压芯片、稳压芯片，电阻R20、R21、R22、R23，电容C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37和电感L1、L2；降压芯片采用型号为SY8303AIC的DC-DC降压芯片；稳压芯片采用型号为AMS1117-3.3的低压差线性稳压芯片；电容C26、电容C27、电容C28、电阻R20的一端和降压芯片的IN引脚均与外部5V电压VIN相连；电阻R20的另一端与降压芯片的EN引脚相连；电容C29的一端与降压芯片的BS引脚相连；电容C29的另一端和降压芯片的LX引脚均与电感L1的一端相连；电容C30、电容C31、电容C33、电容C34、电容C35、电阻R22、电感L2的一端和电容C32的正极均与电感L1的另一端相连；电容C30、电阻R22的另一端和电阻R23的一端均与降压芯片的FB引脚相连；电阻R21的一端与降压芯片的FS引脚相连；电容C36、电容C37的一端与电感L2的另一端相连；电阻R21、电阻R23、电容C26、电容C27、电容C28、电容C31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37的另一端、电容C32的负极和降压芯片的GND引脚均接地；电容C57的正极、电容C58的一端和稳压芯片的INPUT引脚均与降压芯片的BIAS引脚相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文郁，张军，郑雪晨，李竹，盛庆华，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33