摘 要：文章主要研究北斗卫星定位系统、移动通讯系统、汽车CAN总线，在汽车远程控制的设计及应用。研究的目的在于借助车内网与车际网的通信而最终实现用户通过手机远程与汽车进行通讯，操控汽车的硬件、软件，最终实现无论车在哪里，只要有移动信号的地方都可以轻松启动、熄火、解锁、关锁、定位、预热车辆，提前调整车厢内温度。
关键词：CAN总线;北斗定位系统;远程启动;MCU系统
中图分类号：TP273;U469.72 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）15-0032-04
Design and Research of Automotive Remote Control Terminal
WU Weizhong
（Guangzhou Yuefeng High & New Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 510663，China）
Abstract：This paper mainly studies the design and application of Beidou satellite positioning system，mobile communication system and automobile CAN bus in automobile remote control. The purpose of the research in the network and international network of communication and finally realizes the user through the phone communicate with car，remote control car of hardware，software，and finally realize no matter where is the car，as long as there is mobile signal can easily start，flameout，unlock，shut，positioning，preheating vehicles，adjust the car ahead of the temperature in the cabinet.
Keywords：CAN bus;Beidou positioning system;remote start;MCU System
0 引 言
汽车“无钥匙”启动已经在绝大部分新车上得到了应用，实现简约式启动与熄火的过程，比传统的插钥匙打启动的方式方便很多。汽车制造商为了增加市场竞争力，使得大部分中高配的汽车已经有了这个智能设备，在科技进步带给人们方便的同时，我们也要考虑到它可能存在的潜在风险。利用无线通讯终端通过OBDII接口接入与车内CAN总线进行数据通讯，而实现车际网与车内网的连接，实现“车联网”。还可以解决一系列的用车问题：系统会第一时间通知您爱车被蹭了，碰了;您只需要拿出手机点击上锁按钮，系统立即会为您关闭好门窗;打开APP就可以查看爱车有没有超速，违章，以及检测车辆是否正常。
1 CAN总线概述
在当前汽车应用领域，车内电器控制单元（Electrical Control Unit，ECU）可能多达70个，除了引擎控制单元（Engine Control Unit，ECU）外，还存在传动控制、安全气囊、ABS、巡航控制、EPS、音响系统、门窗控制和电池管理等模块，虽然某些模块是单一的子系统，但是模块之间的通讯互连依然非常重要。德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制模块与执行模块之间的数据交互而开发的一种通信协议——汽车CAN总线控制局域网（Controller Area Network，CAN）。
目前CAN总线网络已被广泛地应用在汽车上如图1所示，有的子系统需要控制执行器和接收传感器反馈，CAN总线可以满足这些子系统数据通讯的需求。汽车内部的各个子模块系统的总线互连架构使得能更轻易地实现安全、经济、便利、经济性。
同时CAN总线实现了汽车各个系统模块间互连系统由传统的点对点连接的方式向成为先进的总线布局模式的进化，降低了汽车内部电子系统布线线束的复杂度、提高了生产的效率。
2 汽车远程控制终端原理设计
汽车远程控制终端由电源管理系统模块、OBDII汽车接口模块、GSM/GPRS模块、蓝牙模块、北斗定位模块、身份认证模块、启动接口模块、MCU系统模块、CAN模块、K-Line模块、其他（温度、振动）等模块组成，其系统结构图如图2所示。
电源管理系统模块：通过内部电源管理系统将汽车电源有效分配给各电路模块所需的电源，由MCU根据运行策略对各模块用电进行管理控制，设计电路原理如图3所示。总输出电源是采用美国德州仪器半导公司的LM2576SX-5.0的稳压电源芯片，该芯片最高输入电压为45V，最大输出电流为3A、输出电压为5V。该芯片具有内部集成完善的电流限制及热关断电路等保护电路，外围只需较少的元器件即可构成高效稳压电路，成本较低的有利于规模化应用;MCU供电采用XC6206，供电输出压为+3.3V;定位模块的供电及蓝牙模块的供电采用SP6205-3.3V低压差的电源芯片，通过对芯片的使能脚进行控制，当使能脚的电平为“0”时，停止输出+3.3V的电压，以此来实现对电源的控制;移动通讯GSM/GPRS的电源由总电源5V经过二极管D1将电压降至4.3V左右，然后通过对MOS场效应管Q2的栅极的使能来实现电源输出的控制;身份认证模块的电源跟CPU采用的是同一输出源，通过其对MOS场效应管Q1的栅极的使能来实现对身份认证模块电源的控制;系统通过MCU系统模块的对供电电压检测读取VIN电源输入的电压来判断当前汽车电瓶的工作状态。
OBDII汽车接口模块：汽车通讯方式大致由K-Line总线和CAN-BUS总线组成，其中使用基于ISO协议的K-Line通讯方式，通过串行通讯方式与设备相连接，采用的通讯模式为半双工的通信方式，采用美国STMicroelectronics公司生产的L9637D作为K-Line通讯接口芯片，CAN总线系统同样也是使用了ISO的协议，它基于网络型分布方式存在，具有很强的可扩展性，采用荷兰恩智浦半导体（NXP Semiconductors）公司的TJA1051T作为CAN-BUS通讯接口芯片与汽车CAN总线进行通讯，目前从2008年7月份起强制规定国内市场上所有销售的车辆都必须适配这种ISO协议，因此通过该ISO协议实施可以更方便地接入不同厂家品牌的汽车，增加产品兼容性。通过K-line和CAN两种接口连接的方式如图4所示与汽车总线上各ECU单元模块进行数据通信，以实现对汽车上的各种电器单元的控制，同时还可以读取车辆的运行的状态。（注：有些数据通讯为各厂家私有，可能需要相关仪器读取并验证后再进行应用。）
为：M35FA的GSM模块、BM77的蓝牙模块、ATGM332D北斗定位模块、身份认证接口。
GSM模块：采用上海移远公司的M35FA的通讯模块，该模块为四频GSM/GPRS模块，较小的尺寸，及超低功耗和宽工作温度范围，适用于车载的应用，SMS短信、语音通话、GPRS数据传输是车内网与车外网的重要通讯渠道。
蓝牙模块：蓝牙模块采用创杰BM77双模模块，该模块为透传双模蓝牙模块，集成底层蓝牙通讯协议，支持BLE 4.0+SPP 3.0+IAP协议，采用短距离的终端与手机蓝牙建立加密数据连接，实现数据及指令传输交互功能。主要用以解决近距离的身份识别认证问题。
北斗定位模块：采用杭州中科微电子有限公司自主独立研发的单芯片AT6558的低功耗特色的ATGM332D定位模块，该模块支持中国北斗导航定位系统、美国GPS全球卫星导航系统的双系统定位模块。提供准确的时间、空间位置、速度、运行方向等重要信息，结合GIS地理信息系统可以实现多种功用的应用，如实时位置、轨迹查询、电子围栏等。
身份认证模块：采用有线连接的方式与汽车防盗系统对接以获取汽车有效控制权限。
启动接口模块：由刹车检测、启动控制、刹车控制电路组成，如原车有一键启动功能的可以直接接入使用。如图6所示。（注：如原车不带一键启动功能的可以另行加装一键启动的功能。）
MCU系统模块：型号为STM32F103CBT6是意法半导体公司的32位ARM Cortex-M 32位处理器。处理器的最高运行频率：72MHz，FLASH：128KB，RAM：20KB，3路U（S）ART通讯口、1路CAN通讯口、通用I/O有36个，主要进行数据处理，通讯控制。U11为WS420振动传感器模块，其主要的作用为：在停车、熄火、锁门的状态下，检测车体的振动。温度传感器采用DS18B20，通过其感知车厢内温度状况，用于空调温度的远程预调节控制。如图7所示。
3 场景应用
根据实际使用的情况列举了以下几种应用场景，如图8所示。
远程启动：主机接收到启动指令后，先进行身份验证，当确认身份合法后，使能刹车信号，使能启动，同时读取汽车状态，将汽车状态信息与位置信息一起打包上传平台。通过APP软件实时了解当前车辆的启动状态。
空调控制：主机接收到空调控制指令后，先进行身份验证，确认身份合法后，启动汽车，通过传感器读取车内温度，通过CAN总线控制空调进行加热或者制冷，将车厢温度信息、位置信息、状态信息一起打包上传平台。通过APP软件实时了解当前车内温度状态。
远程开门、开窗：主机接收开门、开窗后，先进行身份验证，确认身份合法后，开启车门或者升降窗，同时将位置信息、车辆的门窗状态等信息一起打包上传平台。通过APP软件实时了解当前车辆的状态。
蹭、碰提醒：在停车、熄火、锁门的状态下，如果振动传感器被触发后，可以通过SMS、语音的方式向车主发送报警信息，也可以通过用车APP提醒用户车辆在什么时间、位置出现异常需要关注。
4 结 论
通过智能终端简单方便高效地解决了车内网与车外网之间的连接，同时获取了汽车的控制权，解决了用户日常用车不便的问题。同时，还可以通过授权管理的方式将其应用于企事业单位的用车管理，也可以以平台授权认证的方式将其应用于目前较为流行的共享经济的社会服务。
参考文献：
[1] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计 [M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.
[2] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[3] CAN Specification 2.0 Part A [S]. Philips Semiconductors，1993.
作者简介：吴伟忠（1987.09-），男，汉族，广东蕉岭人，技术总监，本科，研究方向：车联网汽车电子技术。
