车联网T-BOX系统设计

　　本书大部分内容是作者近期研究与开发车联网T-BOX的成果，探讨了车载T-BOX的设计方法与应用。书中在简要介绍了物联网、车联网、车载T-BOX基本概念及车载T-BOX关键技术的基础上，以一个完整T-BOX系统设计为例，详细介绍了T-BOX的主控模块设计、蓝牙模块设计、卫星导航模块设计、音频模块设计、GPRS模块设计、WiFi模块设计、RFID模块设计及电源模块设计等，为读者设计与构建自己的T-BOX系统提供参考与指导。

　　潘春伟，男，工学硕士，讲师。1996.7―2001.7，济南化纤总公司热电厂任技术员；2001.9-2004.7，，山东大学控制科学与工程学院攻读硕士研究；2004―至今，山东建筑大学信息与电气工程学院。 获奖情况：1. 机器人灵巧手指用6维力/力矩传感器模型分析获山东省机械工业科技进步一等奖；2. 机器人手指3轴力传感器及抓取控制研究获山东省机械工业科技进步一等奖。主要著作出版情况：《电机与变压器检修》副主编，化学工业出版社，2005。承担的主要重点科研项目：省级教研项目"强化工程素质与创新能力培养的电气工程与自动化专业实践教学体系的研究与实践”。教学成果获奖情况：2009年获山东建筑大学年度优秀指导教师奖。

第1章 绪论 1

1．1 引言 1

1．2 物联网技术发展与应用 2

1．2．1 物联网的基本概念 2

1．2．2 物联网的基本架构 3

1．2．3 物联网的应用领域 4

1．3 车联网技术发展与应用 6

1．3．1 车联网的基本概念 6

1．3．2 车联网的基本架构 7

1．3．3 车联网的应用领域 8

1．4 车联网T-BOX概述 9

1．4．1 T-BOX的基本概念 9

1．4．2 T-BOX的主要功能 10

1．4．3 T-BOX的关键技术 12

1．5 国内车联网研究现状 14

1．5．1 车联网的相关著作 14

1．5．2 车联网的相关文献 15

1．5．3 车联网的相关专利 16

1．6 本章小结 17

第2章 汽车电子开发过程 18

2．1 引言 18

2．2 汽车电子设计的基本原则 19

2．2．1 规范化设计 19

2．2．2 模块化设计 20

2．2．3 安全性设计 21

2．2．4 低功耗设计 22

2．2．5 系统可升级 23

2．3 汽车电子设计相关标准规范 23

2．3．1 汽车电子整体性标准规范 24

2．3．2 汽车电子各功能模块设计规范 29

2．3．3 其他关于环保、包装、抗扰方面的规范 30

2．4 汽车电子开发过程 31

2．4．1 汽车电子硬件设计 31

2．4．2 汽车电子软件设计 33

2．5 本章小结 36

第3章 T-BOX系统整体设计 37

3．1 引言 37

3．1．1 T-BOX系统的开发需求 37

3．1．2 T-BOX系统的整体设计思路 40

3．2 T-BOX系统硬件整体设计 40

3．2．1 T-BOX系统硬件结构框图 40

3．2．2 T-BOX系统硬件功能框图 42

3．3 T-BOX系统软件整体设计 43

3．3．1 T-BOX系统软件结构框图 43

3．3．2 T-BOX操作系统选择 44

3．3．3 T-BOX设备驱动与BSP 45

3．3．4 T-BOX服务与应用架构 45

3．3．5 T-BOX软件运行模式 51

3．4 本章小结 52

第4章 T-BOX主控模块设计 53

4．1 引言 53

4．1．1 主控模块功能 54

4．1．2 主控模块设计要求 55

4．1．3 嵌入式处理器简介 55

4．1．4 数据存储技术简介 57

4．2 主控模块硬件设计 58

4．2．1 主控模块硬件电路设计 58

4．2．2 MDM9628简介 59

4．2．3 MC9S12XET256简介 60

4．2．4 数据存储模块硬件设计 61

4．3 主控模块软件设计 62

4．3．1 MCU与MPU的软件架构 62

4．3．2 MCU与MPU 的服务和应用 63

4．4 设备通信协议调度服务 65

4．4．1 DcpdSrv服务功能定义 65

4．4．2 DcpdSrv的数据流服务 66

4．4．3 DcpdSrv的控制流服务 67

4．4．4 DCP帧的数据结构 68

4．4．5 DcpdSrv功能实现 69

4．5 Bootloader服务 70

4．5．1 BtlSrv功能定义 71

4．5．2 BtlSrv功能实现 71

4．6 外设自检服务 74

4．6．1 PscSrv功能定义 75

4．6．2 PscSrv功能实现 75

4．7 数据存储服务 77

4．7．1 DsSrv功能定义 78

4．7．2 DsSrv功能实现 79

4．8 电源管理服务 86

4．8．1 T-BOX的电源管理功能 87

4．8．2 电源管理技术简介 87

4．8．3 T-BOX电源管理策略 88

4．8．4 T-BOX工作模式转换条件 90

4．8．5 工作模式转换软件设计 93

4．9 监控、诊断、仿真应用 99

4．9．1 MdsApp功能定义 100

4．9．2 MdsApp功能实现 100

4．10 系统管理应用 100

4．10．1 SmApp功能定义 100

4．10．2 SmApp功能实现 101

4．11 本章小结 103

第5章 T-BOX通信模块设计 104

5．1 引言 104

5．2 移动通信模块设计 105

5．2．1 移动通信模块功能 105

5．2．2 移动通信技术简介 105

5．2．3 移动通信模块设计基本要求 106

5．2．4 移动通信与GNSS模块硬件设计 107

5．2．5 移动通信模块软件设计 110

5．3 GNSS 模块设计 113

5．3．1 GNSS模块功能 113

5．3．2 GNSS技术简介 114

5．3．3 GNSS模块设计基本要求 116

5．3．4 GNSS模块软件设计 116

5．4 Wi-Fi通信模块设计 120

5．4．1 Wi-Fi模块功能 120

5．4．2 Wi-Fi技术简介 121

5．4．3 Wi-Fi模块设计基本要求 122

5．4．4 Wi-Fi与蓝牙模块硬件设计 123

5．4．5 Wi-Fi模块软件设计 124

5．5 蓝牙通信模块设计 127

5．5．1 蓝牙模块功能 127

5．5．2 蓝牙通信技术简介 128

5．5．3 蓝牙模块设计基本要求 130

5．5．4 蓝牙模块软件设计 131

5．6 CAN模块设计 133

5．6．1 CAN模块功能 133

5．6．2 汽车CAN总线技术简介 133

5．6．3 CAN模块设计基本要求 135

5．6．4 CAN模块的硬件设计 135

5．6．5 CAN模块软件设计 137

5．7 本章小结 142

第6章 T-BOX其他模块设计 143

6．1 引言 143

6．2 音频模块设计 144

6．2．1 音频模块功能 144

6．2．2 音频技术简介 144

6．2．3 音频模块设计基本要求 146

6．2．4 音频模块硬件设计 146

6．2．5 音频模块软件设计 149

6．3 六轴传感器模块设计 153

6．3．1 六轴传感器模块功能 153

6．3．2 运动跟踪传感技术简介 155

6．3．3 六轴传感器模块设计基本要求 155

6．3．4 六轴传感器模块硬件设计 156

6．3．5 六轴传感器模块软件设计 158

6．4 电源模块设计 160

6．4．1 电源模块功能 160

6．4．2 嵌入式系统电源技术简介 161

6．4．3 电源模块设计基本要求 162

6．4．4 电源模块硬件设计 162

6．4．5 电源模块软件设计 165

6．4．6 供电电源选择与后备电池充电条件 168

6．5 杂项模块设计 169

6．5．1 杂项模块组成及其功能 169

6．5．2 杂项模块设计要求 170

6．5．3 杂项模块硬件设计 171

6．5．4 杂项模块软件设计 173

6．6 对外接口设计 179

6．6．1 对外接口及其功能与设计要求 179

6．6．2 对外接口硬件设计 179

6．7 本章小结 180

第7章 T-BOX远程应用设计 181

7．1 引言 181

7．1．1 远程应用简介 181

7．1．2 远程应用分类 182

7．1．3 远程应用设计要求 185

7．1．4 远程应用软件组成 186

7．2 远程应用与信息安全 187

7．2．1 远程通信存在的安全问题 188

7．2．2 远程应用信息安全措施 189

7．3 远程应用TSP接口服务 192

7．3．1 TspSrv功能定义 192

7．3．2 TSP数据流 192

7．3．3 TSP控制流 194

7．3．4 TspSrv功能实现 195

7．4 远程监视类应用 198

7．4．1 远程车辆状态应用 198

7．4．2 远程虚拟仪表应用 200

7．5 远程控制类应用 201

7．5．1 远程启动应用 201

7．5．2 远程停止应用 208

7．5．3 远程虚拟钥匙应用 208

7．5．4 其他远程控制应用 209

7．5．5 远程激活应用 210

7．5．6 远程配置应用 212

7．6 远程安防类应用 212

7．6．1 远程报警应用 212

7．6．2 紧急呼叫应用 214

7．6．3 故障呼叫应用 215

7．6．4 远程诊断应用 216

7．6．5 被盗车辆追踪应用 216

7．7 远程信息服务类应用 218

7．7．1 AVN服务器应用 219

7．7．2 信息呼叫应用 221

7．7．3 远程大数据应用 222

7．7．4 远程旅行应用 222

7．8 远程升级类应用 223

7．8．1 MPU OTA升级方案 223

7．8．2 MCU OTA升级方案 224

7．9 本章小结 225

第8章 T-BOX发展展望 227

8．1 引言 227

8．2 T-BOX与V2X 228

8．2．1 V2X简介 228

8．2．2 V2X通信方式 230

8．2．3 T-BOX与V2X 232

8．3 T-BOX与5G 232

8．3．1 5G通信简介 233

8．3．2 T-BOX与5G 234

8．4 T-BOX与大数据 235

8．4．1 大数据简介 235

8．4．2 T-BOX与大数据 236

8．5 T-BOX与边缘计算 237

8．5．1 边缘计算的基本概念 237

8．5．2 T-BOX与移动边缘计算 238

8．6 T-BOX与无人驾驶 239

8．6．1 无人驾驶汽车概述 239

8．6．2 T-BOX与无人驾驶 241

8．7 T-BOX与汽车共享 242

8．7．1 汽车共享简介 242

8．7．2 T-BOX与汽车共享 244

8．8 本章小结 244

参考文献 246

附录A 本书采用的缩写