GM8125和GM3101在車輛行駛記錄儀中的應(yīng)用

摘要： 本文介紹了車輛行駛記錄儀中串口擴(kuò)展模塊和倒車?yán)走_(dá)模塊的設(shè)計(jì)方案，提供兩種簡(jiǎn)單適用的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞： 汽車電子；車輛行駛記錄儀；串口擴(kuò)展；倒車?yán)走_(dá)

現(xiàn)今，汽車電子技術(shù)日益進(jìn)步，GPS、倒車?yán)走_(dá)幾乎已成中高檔汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，而且傳統(tǒng)汽車中的很多傳感器和控制方式都已使用電子電路，這就為實(shí)現(xiàn)車輛行駛記錄儀提供了必要的條件。以下簡(jiǎn)要介紹國(guó)騰微電子公司的GM8125串口擴(kuò)展IC和GM3101倒車?yán)走_(dá)IC在車輛行駛記錄儀中的應(yīng)用。

車輛行駛記錄儀通訊電路

本記錄儀中，與通訊相關(guān)的主要包括以下幾個(gè)部分：GPS全球定位模塊、GPRS通訊模塊、倒車?yán)走_(dá)、打印機(jī)、文本/語(yǔ)音轉(zhuǎn)換模塊以及上位機(jī)通訊模塊，它們都需要通過(guò)串口與ARM主控制器連接。因?yàn)橹骺刂破鞔跀?shù)量有限，沒有足夠串口與各個(gè)子模塊分別連接，故系統(tǒng)必須由串口擴(kuò)展模塊來(lái)完成串口擴(kuò)展功能，本文利用GM8125實(shí)現(xiàn)串口擴(kuò)展，它把主控制器的一個(gè)串口擴(kuò)成5個(gè)?？紤]到系統(tǒng)與上位機(jī)通訊的時(shí)候相對(duì)較少，所以與通訊量不多的倒車?yán)走_(dá)共用一個(gè)串口，由主控制器的一個(gè)GPIO口來(lái)控制切換，使主控制器能同時(shí)與6個(gè)設(shè)備通訊。通訊電路框圖如圖1所示(圖中省略了ARM與GM8125之間的控制信號(hào)連線)。

圖 1  車輛行駛記錄儀通訊電路框圖

GM8125與ARM主控制器的連接

GM8125有兩種工作模式：?jiǎn)瓮ǖ滥Ｊ胶投嗤ǖ滥Ｊ健?BR>當(dāng)采用單通道模式工作時(shí)，GM8125等效于兩組四選一多路選擇器，它按照STADD0_2的設(shè)定把它從Rxd0收到的數(shù)據(jù)按相同波特率送到相應(yīng)的Txd1_5引腳，同時(shí)按照SRADD0_2的設(shè)定把從它從Rxd1_5收到的數(shù)據(jù)按相同波特率送到Txd0主控制器。單通道模式不需要進(jìn)行波特率和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)的設(shè)置，主串口和子串口采用一對(duì)一通訊，每次只允許一個(gè)子串口與主串口通訊。單通道模式適合于以下場(chǎng)合：

A、 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可以準(zhǔn)確預(yù)見、或者可以準(zhǔn)確設(shè)定從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給主控制器的時(shí)間；
B、 呼叫/應(yīng)答系統(tǒng)中從機(jī)不會(huì)主動(dòng)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，只有在主機(jī)向從機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)才有數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器；
C、 從機(jī)需要通訊波特率非常高時(shí)，多通道模式下，主串口和各子串口采用一對(duì)多通訊，各子串口可以同時(shí)工作，自動(dòng)響應(yīng)接收數(shù)據(jù)，不需要主機(jī)控制接收，因此多通道模式主要用在從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間不可控和要求實(shí)時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)的應(yīng)用中。

在多通道模式下，在初始化時(shí)主控制器需要先向GM8125寫配置寄存器來(lái)選擇幀數(shù)據(jù)格式和波特率。每次要向一個(gè)子串口寫數(shù)據(jù)前，先在STADD0_2引腳上設(shè)置好發(fā)送子串口地址，然后向GM8125寫入串口數(shù)據(jù)，GM8125會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)從相應(yīng)的Txd引腳發(fā)送出去。需要注意的是，主控制器在向同一子串口寫入兩連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)，子串口至少要隔按照配置寄存器設(shè)定的格式和波特率發(fā)送完上一字節(jié)所需的時(shí)間，這可以通過(guò)延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)把STADD0_2設(shè)成000，然后連續(xù)發(fā)送5字節(jié)0來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)GM8125的任意一個(gè)子串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，它將主動(dòng)從Txd0引腳發(fā)送出來(lái)，同時(shí)在SRADD0_2引腳上輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表明該數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的子串口序號(hào)。由于地址線在TXD0送出下一字節(jié)的第5位時(shí)改變，因此當(dāng)主控制器的串口接收到了該數(shù)據(jù)后，應(yīng)該立即去讀取SRADD0_2的值以確定子串口號(hào)，否則有可能會(huì)造成數(shù)據(jù)與子串口號(hào)張冠李戴。

主控制器與GM8125的硬件連接方式如圖2所示，主控制器通過(guò)8個(gè)GPIO分別與GM8125的Reset、MS和其它引腳相連。系統(tǒng)剛開始工作時(shí)，為了確保GM8125處理一個(gè)可知的波特率和數(shù)據(jù)格式，必須由主控制器主動(dòng)對(duì)GM8125進(jìn)行復(fù)位。

使用GM8125進(jìn)行串口擴(kuò)展具有以下優(yōu)勢(shì)：
* 控制簡(jiǎn)單。芯片利用軟件設(shè)置工作方式，最大限度地減少控制線，不需要占用太多主機(jī)的系統(tǒng)資源。
* 應(yīng)用靈活。芯片具備兩種工作模式、多種工作波特率、10位或11位數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)可靈活選擇。
* 通用性強(qiáng)。芯片設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮各種用戶的需求，只需提供標(biāo)準(zhǔn)UART和IO口即可與GM8125通訊，對(duì)控制器沒有特殊要求，適用于大多數(shù)串口通訊系統(tǒng)。
* 工作波特率高。芯片子串口在單通道模式下波特率支持20Mbps，多通道模式下支持38.4kbps。
* 性能穩(wěn)定。硬件實(shí)現(xiàn)串口比軟件實(shí)現(xiàn)串口更能保證串行通訊的穩(wěn)定性，同時(shí)每位數(shù)字采樣16次，保證了數(shù)據(jù)的正確性。
* 波特率誤差小。輸出波特率誤差小于0.2%，輸入波特率誤差小于2.8%。

圖2  ARM控制器與GM8125的連接圖

倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的集成

目前車載設(shè)備越來(lái)越趨向于將各子系統(tǒng)集成化，提高控制器和顯示屏的利用率，因此各種車輛附加裝置如胎壓檢測(cè)系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)等不再獨(dú)立工作，而是和其他系統(tǒng)集成在一起以節(jié)約系統(tǒng)資源。例如本汽車行駛記錄儀方案就將倒車?yán)走_(dá)集成在本系統(tǒng)中。

GM3101倒車?yán)走_(dá)專用控制芯片，用純硬件ASIC方式實(shí)現(xiàn)倒車?yán)走_(dá)主機(jī)功能，將倒車?yán)走_(dá)需要的主要元件(控制器、運(yùn)放電路、濾波電路等)都集成在了單一芯片中，外圍只需接上超聲波傳感器和功率器件就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)集成度，也不需要軟件編程，是目前最簡(jiǎn)單的一種倒車?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)方案。該芯片主要工作原理為定時(shí)向超聲波探頭發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)接收超聲探頭回送的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)發(fā)送和接收的時(shí)間差計(jì)算障礙物的距離，輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。該芯片主要特性包括：