一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置及方法與流程

本發(fā)明涉及控制技術，尤其涉及一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置及方法。

背景技術：

隨著當前科學技術的高速發(fā)展，在汽車工程、國防科技等領域已越來越重視用實驗來驗證理論模型，通過實驗測試結果與理論技術對比來驗證和優(yōu)化理論模型，從而設計出更完善的產(chǎn)品，因此對動態(tài)特性測試需求也越來越大。當前市面上的動態(tài)特性測試系統(tǒng)主要采用PC分析軟件+數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模式，如設計具有USB接口的測試模塊與PC配合構成完整的動態(tài)測試系統(tǒng)；也有設計出具有PCI或PCIe總線接口的采集板卡，將其內(nèi)置在PC主板上，使PC具備系統(tǒng)動態(tài)特性測試的能力。這些解決方案的共同特點是體積較大、靈活性差，不便于個人攜帶和現(xiàn)場測數(shù)據(jù)實時分析；而已有的一體化系統(tǒng)動態(tài)特性測試儀則是相關公司開發(fā)的專用設備，與通用型數(shù)據(jù)采集卡兼容性差，不利于標準化或系統(tǒng)集成。

本發(fā)明所述的一種可用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置通用性強、外設接口豐富、體積小且功耗低。該主控板集成了常見存儲模塊、通信接口，易于擴展外部數(shù)據(jù)采集卡，可配合無線便攜式移動終端方便的進行現(xiàn)場測試和實時分析系統(tǒng)的動態(tài)特性。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置及方法。

本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案：一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置，包括：ARM處理器、OLED顯示模塊、DDR3 SDRAM、SPI Flash存儲模塊、eMMC存儲模塊、SD卡存儲模塊、GPS定位模塊、有線通信模塊、無線通信模塊、充放電管理模塊、供電電源模塊以及外設模塊，其中：所述ARM處理器與OLED顯示模塊、DDR3 SDRAM、SPI Flash存儲模塊、eMMC存儲模塊、SD卡存儲模塊、GPS定位模塊、有線通信模塊、無線通信模塊、充放電管理模塊、供電電源模塊以及外設模塊分別耦接；所述充放電管理模塊管理電池充放電，根據(jù)系統(tǒng)需要動態(tài)切換外部AC適配器供電和電池供電路徑。

可選的，所述有線通信模塊包括以太網(wǎng)模塊、USB模塊和CAN總線模塊。

可選的，所述無線通信模塊包括WIFI模塊。

可選的，所述ARM處理器型號為SAMA5D27，包括多個外設接口；所述SPI Flash存儲模塊型號為AT25DF321，作為系統(tǒng)程序和配置參數(shù)的存儲介質(zhì)；所述GPS定位模塊型號為VK1613U7M3，用于解析天線接收的信號得到高精度的位置信息。

可選的，所述以太網(wǎng)模塊型號為KSZ8081RNB，所述USB模塊采用ARM集成的USB控制器，所述CAN總線模塊采用ARM基礎的CAN控制器，所述主控板通過USB模塊、以太網(wǎng)模塊與PC進行數(shù)據(jù)通信，所述主控板還通過CAN總線模塊與標準CAN節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。

可選的，WIFI模塊型號為RT5370WIFI芯片，主控板接收到數(shù)據(jù)后在ARM處理器控制下，寫入SD卡存儲模塊的同時通過WIFI模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

可選的，所述外設模塊包括但不限于SSI總線和I2C總線。

可選的，所述充放電管理模塊型號為ACT8945A，對電池充放電進行管理；所述供電電源模塊型號為BQ24250芯片，該芯片為高度集成的鋰離子電池充電器和系統(tǒng)電源路徑管理器件。

可選的，所述主控板通過I2C總線控制外部數(shù)據(jù)采集卡，所述SSI總線將數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)傳輸給主控板。

本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案：一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制方法，包括：主控板上電后，從板載eMMC存儲模塊中加載linux系統(tǒng)至DDR3 SDRAM中；在linux系統(tǒng)控制下，ARM處理器通過I2C控制外部數(shù)據(jù)采集卡，包括采集參數(shù)設置、開始采集和停止采集；通過SSI總線接收數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的實時采集數(shù)據(jù)；ARM處理器接收到數(shù)據(jù)后緩存在內(nèi)存中；以及通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置及方法，解決了目前主控與數(shù)據(jù)采集卡兼容性差的問題，可方便與現(xiàn)有高精度通用型數(shù)據(jù)采集卡兼容。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的所述一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明的所述一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明DDR3 SDRAM模塊的示意圖；

圖4為本發(fā)明SPI Flash存儲模塊的示意圖；

圖5為本發(fā)明eMMC存儲模塊的示意圖；

圖6為本發(fā)明SD卡存儲模塊的示意圖；

圖7為本發(fā)明GPS定位模塊的示意圖；

圖8為本發(fā)明CAN總線模塊的示意圖；

圖9為本發(fā)明以太網(wǎng)模塊的示意圖；

圖10為本發(fā)明的充放電管理模塊的示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步闡述。

如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮盏恼`差范圍內(nèi)，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。

實施例1

本實施例提供了一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制裝置。該裝置提供物理連接，通過I2C控制采集卡的工作時序、通過SSI總線接收數(shù)據(jù)、對采集數(shù)據(jù)的進行存儲及通過通信網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)，同時還負責為各個功能模塊供電。

本發(fā)明的用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制包括：ARM處理器101、有機發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)顯示模塊102、DDR3SDRAM103、SPI Flash存儲模塊104、eMMC存儲模塊105、SD卡存儲模塊106、GPS定位模塊107、有線通信模塊108、無線通信模塊109、充放電管理模塊111、供電電源模塊112以及外設模塊110，其中：

ARM處理器101與OLED顯示模塊102、DDR3 SDRAM103、SPI Flash存儲模塊104、eMMC存儲模塊105、SD卡存儲模塊106、GPS定位模塊107、有線通信模塊108、無線通信模塊109、充放電管理模塊111、供電電源模塊112以及外設模塊110分別耦接；

充放電管理模塊111管理電池充放電，根據(jù)系統(tǒng)需要動態(tài)切換外部AC適配器供電和電池供電路徑。

其中，為了方便管理所有外設模塊，采用Atmel公司的ARM芯片SAMA5D27作為主控MCU。SAMA5D27具有豐富的外設，包括百兆以太網(wǎng)端口、2x高速USB端口、雙CAN、SDIO/SD/MMC、UART、SPI、I2C、軟件調(diào)制解調(diào)器、12位ADC和32位定時器，它提供多種具有不同外設組合的型款，以便最好地匹配終端系統(tǒng)需求。為提高系統(tǒng)可靠性，將linux系統(tǒng)文件存放在板載eMMC MTFC4GLDEA-0M WT上，此外MTFC4GLDEA-0M WT接口基于SDIO 3.0協(xié)議，最高速度可達100Mbps，能夠加快linux系統(tǒng)的啟動速度。

多用途低功耗控制主控板不但要控制采集數(shù)據(jù)，還要對數(shù)據(jù)進行管理，如測試參數(shù)的保存和修改，采集數(shù)據(jù)的保存等，這些都需要系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)非易失存儲能力，考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)移動的便捷性，SPI Flash存儲模塊104采用閃速存儲器AT25DF321作為系統(tǒng)程序和配置參數(shù)的存儲介質(zhì)，而將采集到的數(shù)據(jù)存放在可拆卸的SD卡模塊內(nèi)。

其中，為方便控制主控板與外部進行數(shù)據(jù)交互，控制主控板配置了有線通信模塊和無線網(wǎng)絡通信模塊。有線通信模塊包括有線通信模塊108包括以太網(wǎng)模塊、USB模塊和CAN總線模塊。，其中以太網(wǎng)模塊選用KSZ8081RNB作為以太網(wǎng)PHY芯片，它是一款單電源供電的10M/100M以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，支持RMII接口；USB模塊采用ARM集成的USB控制器，并配合最新的USB typeC接口，提供與PC進行數(shù)據(jù)通信能力，可通過USB接口方便地將主控板中存儲的數(shù)據(jù)導入到PC中；CAN總線模塊采用ARM基礎的CAN控制器，配合SN65HVD230CAN總線驅(qū)動器使主控板具備與其他CAN總線節(jié)點通信的能力。

無線通信模塊109包括WIFI模塊，采用帶有USB2.0總線接口的RT5370WIFI芯片，該芯片工作于2.45GHz頻段，內(nèi)部集成802.11n協(xié)議，通信速率可達150Mbps，具有WiFi AP能力，此外它還集成了先進的電源管理單元，在系統(tǒng)不進行數(shù)據(jù)傳輸時關閉內(nèi)部功能模塊，降低系統(tǒng)功耗。主控板100接收到數(shù)據(jù)后在ARM處理器101控制下，寫入SD卡存儲模塊106的同時通過WIFI模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

GPS定位模塊107型號為VK1613U7M3，用于解析天線接收的信號得到高精度的位置信息。VK1613U7M3GPS模塊是一個低功耗主芯片的超小外型GPS接收模組，它采用了新一代U-blox芯片，超高靈敏度，具備全方位功能，能滿足專業(yè)定位的嚴格要求，它的水平精度可達2.5m，速度最高可達515m/s，更新頻率可達10Hz，耗電量最大為25mA。

其中，外設模塊110包括但不限于SSI總線和I2C總線。主控板100通過I2C總線控制外部數(shù)據(jù)采集卡，SSI總線將數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)傳輸給主控板100。

其中，供電電源模塊112采用可充電鋰電池作為供電電源，為鋰電池充放電管理和系統(tǒng)電源路徑智能管理選用的是TI的BQ24250芯片，該芯片是高度集成的鋰離子電池充電器和系統(tǒng)電源路徑管理器件，這些器件主要是針對空間有限且含有高容量電池的便攜式應用。電源路徑管理特性使得BQ24250能夠在對電池進行獨立充電的同時從一個高效恒定頻率DC-DC轉(zhuǎn)換器為系統(tǒng)供電，該充電器一直監(jiān)視電池電流并在系統(tǒng)負載所需電流高于輸入電流限值時減少充電電流。此外，當外接電源不能提供系統(tǒng)峰值電流時，此電源路徑管理架構允許電池補充系統(tǒng)電流需要。

其中，充放電管理模塊111型號為ACT8945A，它是一款低成本、高效率的電源管理方案，能夠?qū)︿囯姵爻浞烹娺M行管理。它對SAMA5D系列芯片的供電做了優(yōu)化，具有3路DC-DC輸出、4路LDO輸出和I2C控制接口，能滿足SAMA5D27上電和斷電順序和供電要求。

實施例2

本實施例提供了一種用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制方法，圖2為用于動態(tài)特性測試的多用途低功耗控制方法的流程圖，包括：

步驟201：主控板100上電后，從板載eMMC存儲模塊中加載linux系統(tǒng)至DDR3 SDRAM中；

步驟202：在linux系統(tǒng)控制下，ARM處理器101通過I2C控制外部數(shù)據(jù)采集卡，包括采集參數(shù)設置、開始采集和停止采集；

步驟203：通過SSI總線接收數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的實時采集數(shù)據(jù)；

步驟204：ARM處理器101接收到數(shù)據(jù)后緩存在內(nèi)存中；以及

步驟205：通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

軟件完成各外設的初始化，監(jiān)視硬件運行狀態(tài)，負責數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，包括系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件主要是linux操作系統(tǒng)和相關的外設管理驅(qū)動，它們主要用來管理處理器和其外設模塊，監(jiān)視硬件工作狀態(tài)并將信息送入OLED顯示模塊，同時為應用軟件提供平臺支撐；應用軟件是在系統(tǒng)和驅(qū)動的基礎上，與各個外設進行數(shù)據(jù)通信：解析上位機的命令對硬件進行各項參數(shù)的配置，接收采集的數(shù)據(jù)并進行存儲、回放和上傳。

以上實施例的先后順序僅為便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。