嵌入式系统的汽车行驶记录仪的设计.docx

PAGE 1 PAGE 1 嵌入式系统的汽车行驶记录仪的设计  本文介绍了一种以带有ARM7内核的LPC2292为微掌握器，以UC/OS-Ⅱ为操作系统的汽车行驶记录仪。阐述了汽车行驶记录仪所要实现的功能，并介绍了该系统的硬件电路设计和软件设计。系统的软硬件设计部分包括信号采集、数据存储、键盘操作、显示以及数据通信等模块，试验证明所设计的行驶记录仪符合GB/T19056-2003的国家标准。  引言  汽车行驶记录仪是能够记录和再现汽车行驶状态的一种数字式电子记录装置，它可以全程记录汽车的行驶数据，并通过对所记录的行驶信息数据的分析，对车辆的行驶状况予以精确的掌控。汽车行驶记录仪可有效预防驾驶员的违章驾驶，降低车辆的交通事故。早在20世纪70年月，欧共体就开始全面强制使用机电模拟式汽车行驶记录仪并使得交通事故率降低了30%-50%。90年月以来，美国、日本、马来西亚、新加坡等国家也纷纷制定汽车行驶记录仪的法规。  我国从20世纪80年月开始进行汽车行驶记录仪的研制。2003年4月15日，由公安部有关部门起草、国家标准化管理委员会、国家经贸委审定通过，国家质量监督检查检疫总局发布了汽车行驶记录仪的国家标准(GB/T19056-2003)，于2003年9月1日起正式实施。实施对象包括全部的在用车和新车，将逐步由点到面，分批分时的绽开。  1、汽车行驶记录仪的功能  汽车行驶记录仪包括汽车行驶记录仪的主机和计算机端的数据分析软件这两部分组成。该课题中重点设计汽车行驶记录仪的主机部分。  参照汽车行驶记录仪的国家标准(GB/T19056-2003)的要求，本课题所设计的汽车行驶记录仪主要实现如下功能：自检功能；实时时间、日期及驾驶时间的采集、记录、存储功能；车辆行驶速度的测量、记录、存储功能；车辆行驶里程的测量、记录、存储功能；驾驶员身份记录功能；键盘操作功能；数据显示；数据打印输出功能；数据通信功能。在数据通信接口部分除了国家标准所规定的USB标准接口和标准RS232CD型9针接口的这两种通信方式外，该课题中还增加了CAN总线接口功能。  2、系统的硬件设计  该课题所设计的汽车行驶记录仪选用带有ARM7TDMI-S内核的LPC2292为微掌握器，操作系统采用UC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统。该系统可实现对车速信号、开关量信号以及模拟量信号的采集、处理以及数据的实时存储和显示，通过串口、USB接口可以实现与PC机之间的数据通信，通过CAN总线接口可实现与汽车上的CAN节点间的数据通信。该系统的外围接口模块有电源模块、复位电路模块、信号采集模块、键盘操作模块、存储器模块、时钟模块、显示模块、JTAG调试接口以及通信接口模块，系统的组成框图如图1所示。  图1汽车行驶记录仪的组成框图  2.1微掌握器  LPC2292是PHILIPS公司开发的基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI-SCPU的微掌握器，并带有256kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。该掌握器有两路CAN通道和10路A/D转换通道，并带有外部存储器接口，可便利的进行外部存储器的扩展。  2.2电源模块  由于车载电源不稳定，首先要对车内的12v电源进行稳压，然后通过线性稳压芯片L7805把电压转换为5V。由于微掌握器LPC2292的供电电压为3.3v和1.8v，故还需要通过低压差（LDO）稳压器SPX117M3-3.3和SPX117M3-1.8把5v分别转换为3.3v、1.8v。  2.3信号采集模块  信号采集模块需要采集的信号有1路车速信号、15路开关量信号以及2路模拟量信号。  通过霍尔式车速传感器输出汽车的车速信号，由于传感器输出的信号不是标准的脉冲信号，故需要对该车速信号进行整形处理。车速信号先通过运算放大器OP2340进行信号的放大，然后通过施密特触发器74HC14把车速信号整形成脉冲信号，然后把该脉冲信号与微处理器的P0.11CAP1.1引脚相连。通过定时器的脉冲捕获功能，可测量出脉冲信号的脉宽，经过运算可获得汽车的车速。通过对脉冲信号的计数，可得到汽车的里程。  开关信号分别为：前照灯远光、前照灯近光、左转向开关、右转向开关、尾灯、倒车灯、汽车喇叭开关、刮水器开关、点火开关、制动开关、中央掌握门锁、车门开关（驾驶员侧、前座乘客侧、后座左侧、后座右侧）。这15路开关量信号先经过TLP521光耦隔离后，再经过16路开关量信号检测芯片CD4067进行信号通道的选通，输出信号与LPC2292的P0.8TXD1引脚相连。通过CD40