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1、智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)探析 摘要：在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中將OBD接口技術(shù)與手機(jī)APP軟件技術(shù)相結(jié)合，從手機(jī)中直接讀取汽車各種運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障云診斷。同時(shí)，利用手機(jī)的攝像頭等硬件實(shí)現(xiàn)行車記錄儀、倒車?yán)走_(dá)、導(dǎo)航信息等，以較小的成本完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能。 關(guān)鍵詞：網(wǎng)聯(lián)汽車；車載終端；OBD 1概述 1.1設(shè)計(jì)背景 遠(yuǎn)程診斷是近幾年來車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要關(guān)鍵詞，OBD（OnBoardDiagnostics，簡稱車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)）加手機(jī)APP的模式大行其道。由于OBD接口在車輛日常使用中并不會(huì)經(jīng)常用到，而且通過OBD接口也能

2、讀出非常豐富的車輛信息數(shù)據(jù)（車速、油耗、行駛里程等）。手機(jī)廠商在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)TMT產(chǎn)業(yè)，一些從事移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)和手機(jī)企業(yè)也通過手機(jī)APP的方式向車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)滲透，而OBD是實(shí)現(xiàn)這種滲透的最好載體，基于OBD的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生[1]。與此同時(shí)，OBD設(shè)備的服務(wù)商也可以獲取該數(shù)據(jù)，并從中挖掘潛在的大數(shù)據(jù)商業(yè)價(jià)值。另一方面，隨著手機(jī)應(yīng)用的不斷發(fā)展，基于手機(jī)的導(dǎo)航應(yīng)用已經(jīng)被大多數(shù)年輕用戶所接受，手機(jī)上有導(dǎo)航，再增加一些與車有關(guān)的服務(wù)，可以分走一部分傳統(tǒng)DVD導(dǎo)航產(chǎn)品的市場(chǎng)。另外，和傳統(tǒng)的DVD導(dǎo)航車機(jī)相比，此類產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是價(jià)格便宜、免安裝，可以迅速行成用戶規(guī)模。目前比較有

3、代表性的手機(jī)APP諸如多樂車助手、車況檢測(cè)大師以及車行者[2]。 1.2總體設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目包括行車記錄儀、倒車?yán)走_(dá)、導(dǎo)航信息、汽車運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控故障云診斷等功能。（1）行車記錄儀：手機(jī)應(yīng)用通過利用手機(jī)上的攝像頭和存儲(chǔ)卡實(shí)現(xiàn)手機(jī)作為行車記錄儀的功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控錄制車前方的影像以備需要時(shí)提取播放。（2）導(dǎo)航信息：手機(jī)本身自帶GPS功能配合導(dǎo)航軟件實(shí)現(xiàn)手機(jī)導(dǎo)航功能，這部分已經(jīng)比較成熟。（3）汽車運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控及故障云診斷：目前絕大部分汽車都具備有一個(gè)統(tǒng)一的CAN車載總線，通過這條總線各種傳感器及控制設(shè)備被連在一起，同樣通過這條總線也可以采集全部的運(yùn)行信息用于進(jìn)行故障診斷，本功

4、能就是采用CAN網(wǎng)關(guān)方式將CAN總線連入車載網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)通過WiFi方式可以采集車載各種傳感器的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)顯示，也可以將參數(shù)傳送到云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行故障診斷、駕駛過程的記錄與分析等功能。 2硬件設(shè)計(jì) 2.1CAN總線通信部分 MCU與CAN總線之間的數(shù)據(jù)交換主要通過兩款硬件實(shí)現(xiàn)，分別為TJA1050CAN總線信息收發(fā)器以及MCP2515CAN總線協(xié)議控制器。CAN總線是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，以其高性能和高可靠性在自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為提高系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力，增大通信距離，實(shí)際應(yīng)用中多采用TJA1050作為CAN控制器與物理

5、總線間的接口，即CAN收發(fā)器，以增強(qiáng)對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力。為進(jìn)一步增強(qiáng)抗干擾能力，往往在CAN控制器與收發(fā)器之間設(shè)置光電隔離電路。MCP2515是一款CAN總線協(xié)議控制器，完全支持CANV2.0B技術(shù)規(guī)范。該器件能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀以及遠(yuǎn)程幀。MCP2515自帶的兩個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器和六個(gè)驗(yàn)收濾波寄存器可以過濾掉不想要的報(bào)文，因此減少了主單片機(jī)（MCU）的開銷。MCP2515與MCU的連接是通過SPI接口來實(shí)現(xiàn)的。 2.2測(cè)距模塊 本設(shè)計(jì)測(cè)距模塊使用HC-SR04測(cè)距模塊，該模塊測(cè)距的基本原理是通過計(jì)算發(fā)送與接受超聲波的時(shí)間差，來計(jì)算

6、距離。MCU通過該模塊實(shí)現(xiàn)倒車?yán)走_(dá)功能。HC-SR04超聲波測(cè)距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。智能小車測(cè)距可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的障礙物，使智能小車可以及時(shí)轉(zhuǎn)向，避開障礙物。 2.3WiFi模塊 本設(shè)計(jì)WiFi模塊使用ESP8266模塊。ESP8266專為移動(dòng)設(shè)備、可穿戴電子產(chǎn)品和物聯(lián)應(yīng)用設(shè)計(jì)，并與其他幾項(xiàng)專利技術(shù)一起使機(jī)器實(shí)現(xiàn)最低能耗。ESP8266與MCU使用串口連接[3]。 3手機(jī)端功能設(shè)計(jì) 手機(jī)App端分為四個(gè)模塊，（1）"車輛信息";：該界面主要查看當(dāng)前車輛

7、的各類信息，如車速、剩余油量等；還能查看對(duì)過往駕駛行為的分析，以及今日天氣和出行建議。車輛信息主要通過WiFi網(wǎng)絡(luò)像MCU發(fā)送指令，MCU通過OBD接口向汽車中控發(fā)送查詢請(qǐng)求來獲得。過往駕駛行為分析則主要依靠一些專家信息來分析用戶過往駕駛行為，如速度的突變、經(jīng)常出現(xiàn)急剎車等，并相應(yīng)地給出改進(jìn)意見[4]。（2）"出行";：該界面通過整合高德地圖API實(shí)現(xiàn)App內(nèi)置的駕車導(dǎo)航功能。（3）"行車記錄";：本設(shè)計(jì)通過隱藏?cái)z像界面實(shí)現(xiàn)了手機(jī)后臺(tái)自動(dòng)錄像的功能，也就是行車記錄儀功能。目前該功能可以做到即便退出應(yīng)用，只要其在后臺(tái)運(yùn)行，即可實(shí)時(shí)錄像。（4）"設(shè)置";：該界面主要是App使用設(shè)置功能。目前實(shí)現(xiàn)了

8、行車記錄清晰度的設(shè)置、駕車導(dǎo)航時(shí)是否調(diào)起獨(dú)立的高德地圖App進(jìn)行導(dǎo)航以及其他一些基礎(chǔ)設(shè)置。 4總結(jié) （1）汽車運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控故障云診斷。本功能就是采用can網(wǎng)關(guān)方式將can總線連入車載網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)通過wifi方式可以采集車載各種傳感器的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)顯示，也可以將參數(shù)傳送到云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行故障診斷、駕駛過程的記錄與分析等功能。（2）整合地圖導(dǎo)航應(yīng)用。（3）整合行車記錄儀。產(chǎn)品將通過OBD接口監(jiān)測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而調(diào)用手機(jī)攝像頭在后臺(tái)拍攝，起到行車記錄儀的功能。（4）基于用戶習(xí)慣大數(shù)據(jù)，為用戶提供專業(yè)精準(zhǔn)定制化的出行建議。（5）突破固有模式，實(shí)現(xiàn)與汽車廠商"微結(jié)合";，拓展服務(wù)空間。