如今，人们对汽车的需求不再是运输工具而是享受驾驶乐趣。一种基于OneNET的远程数据通信网关可以有效地提高人们对驾驶车辆不同维度的体验，通过网关可以随时随地对爱车进行数据化了解，具有一定的研究价值。本文采用STM32F1系列芯片为MCU，辅以4G无线传输技术，设计了一种新型的远程数据通信网关系统。该设计针对CAN的链路通信和数据的远距离传输问题，采用CAN总线通信技术，设计了CAN主从节点单元，用于采集汽车发动机（本设计采用马达模拟）的实时的速度和温度以及数据的云端共享；基于广泛运用于车辆上的CAN总线来传输各节点设备状态信息，再通过4G无线通信模块进行远距离实时通信；OneNET云平台接收数据并二次处理分析；最后，设计了OneNET云端应用数据可视化界面，用于监测节点实时数据。此设计简单可靠运行方便，对于现在人们的驾驶安全和舒适度可以起到重要的作用。
目录
一、 引言 1
（一） 车载网关的发展背景 1
（二） 网关的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 总体方案设计及元器件选择 4
（一） 总体硬件结构设计 4
（二） 微控制器的简介 5
（三） CAN总线技术简介 6
（四） 4G无线通信模块简介 7
三、 系统硬件设计 7
（一） STM32F103最小系统板设计 7
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 8
3.电源模块设计 9
4.启动模式电路设计 9
（二） 发动机温度采集模块 10
（三） 测速传感器模块与电机驱动模块 10
（四） CAN通信接口单元设计 12
（五） 4G无线通信模块单元 12
（六） OLED彩屏模块接口电路 14
四、 系统软件设计总体方案 16
（一） 发动机温度采集模块软件设计 17
（二） 测速传感器接口软件设计 18
（三） CAN收发模块软件设计 19
（四） 4G模块软件流程设计 20
（五） OLED彩屏显示器程序设计流程 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072* 
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五、 4G实现数据上云 23
（一） TCP透传协议 23
（二） 创建产品和设备 23
（三） 云平台Lua脚本配置 25
（四） 4G模块与云平台构建数据链路 27
（五） 云平台应用开发 29
六、 实物制作与安装 31
七、 总结 34
参考文献 35
致谢 36
附录一原理图 37
附录二 PCB图 38
附录三元件列表 39
附录四程序 40
引言
车载网关的发展背景
如今，汽车在我们日常生活中不仅是代步工具，也代表着生活质量。相较于传统汽车聚焦驾驶功能，人们对驾车体验、车辆安全、车况监测等方面的需求越来越高。
CAN总线是汽车上使用最多的现场总线之一，主要被应用于汽车内部管控整体运行参数监测、与控制设备间进行数据通讯。但是汽车内部传感器和控制功能电控单元之间简单的点对点数据通信并不能满足人们对汽车日益提升的需求，这种封闭单一的数据通信网络容易导致车辆某些设备异常，如碳罐堵塞、发动机降温异常等不易被及时发现。目前汽车修理厂或4S店主要采用外部设施链接模式对车内网络数据进行提取，这也造成数据监测不及时的弊端，原本可以通过实时监控发现并解决的浅易问题变得复杂化。因此，设计一种基于OneNET的远程数据通信网关系统，具有解决监测不及时的意义。
实现车载网络与互联网平台进行远程数据通信，数据实时传输必不可少。传统2.4G无线技术在复杂的道路环境中，存在丢包率高、干扰大等问题；新一代NBIoT技术则存在传输数据量小等局限。因此，采用一种信号能力强、传输速度快、高智能化的4G移动通信技术，更适合多而复杂的车辆行驶环境[1] 。
网关的国内外发展现状
国外研究发展状况
2010年美国相关机构规范了V2X（车对车、车对基础设施等）通信协议标准[2] ，这一技术的规范化为NXP公司在汽车信息交换技术上提供了不小的助力。在2014年，NXP公司就发布了一款V2X芯片组，将道路上的基础设施（交通信号、指示牌等）与车辆连接，起到了一种感应提示的作用。但这一技术并不能很好的满足用户对车辆状态信息的需求，弱化了车载局域网数据转化为有效信息的功能。而随着大数据和云计算技术的崛起，车载局域网和云平台得到了很好的融合。在2020年，ST公司推出了云端智慧网关SGP，在一定层度上扩展了平台的计算处理能力和车辆网络传输的吞吐能力。
从上文可以发现，智能网关的进步始终随着时代的变化而改进，为汽车网关接入互联网提供更加快捷的服务，将电子设备、云端服务中心进行远距离数据通信，人与汽车的互动性更加丰富。
国内研究发展状况
目前国内针对车载网关的研究和发展要之后于国外，但我国的工业发展迅速，从制造到智造，工业逐渐向高新技术发展。同时国内汽车厂商对自家的车型也进行了不同的创新，在CAN、FlexRay、MOST等总线的基础上实现汽车内局域网与云端服务中心的数据交互，构成一整体化的链路系统。国内大多汽车厂商积极推动汽车技术的革新，例如，在2015年，百度首次提出MyCar车联网概念。以MyCar私有云服务平台为枢纽构建人与车的互联，尤其是智能值守功能，通过分析用户车辆使用习惯，根据时间、环境等因素，为用户提前调节车内温度或是灯控系统；再比如腾讯在2015年推出的车联ROM产品以及“我的车/MyCar”服务，可实时提醒用户车辆的状态如当天油耗，甚至是计算消费金额。
本文主要研究内容
本设计采用STM32F103C8T6为核心的微控制器芯片，依靠其本身内置的CAN控制器，接入CAN总线网络。以一对一主从节点的方式，对模拟环境下汽车发动机进行信息采集，通过霍尔测速传感器实时采集发动机当前运行速度，利用温度传感器获取发动机的实时温度数据，并且反馈给主机节点，最后主机节点对数据进行显示、按键控制、数值预警、上传云端等联动控制。同时主机节点起到网关的作用，4G无线传输模块与OneNET平台进行数据通信，实现远程数据通信车载网关的功能。

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