基于LPC2362帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀的開(kāi)發(fā)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
汽車(chē)行駛記錄儀的使用具有以下作用和社會(huì)效益：減少交通事故，提高行車(chē)安全，更好地保障社會(huì)群眾及乘客生命財(cái)產(chǎn)安全；改善交通環(huán)境和緩解交通壓力，規(guī)范駕駛員駕駛習(xí)慣，促進(jìn)駕駛員文明駕駛的進(jìn)程；建立車(chē)輛狀態(tài)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，為交通事故提供法律依據(jù)；規(guī)范交通警察執(zhí)法范圍和文明其執(zhí)法行為，提高其執(zhí)法水平、效率和公正性；維護(hù)各方利益，記錄儀記錄證據(jù)以分清肇事責(zé)任的歸屬，可作為保險(xiǎn)部門(mén)進(jìn)行理賠的輔助工具。
本系統(tǒng)根據(jù)汽車(chē)行駛記錄儀的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)客戶(hù)的實(shí)際需求，在不增加汽車(chē)行駛記錄儀系統(tǒng)軟硬件資源的基礎(chǔ)上，增加了GPS模塊和CAN模塊功能，使汽車(chē)行駛記錄儀具有記錄GPS數(shù)據(jù)信息的功能；利用管理軟件GIS軌跡回放功能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)路線(xiàn)監(jiān)督；CAN接口功能與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總線(xiàn)相連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)油耗測(cè)量。本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，為商用車(chē)運(yùn)營(yíng)公司監(jiān)控運(yùn)營(yíng)車(chē)輛提供了一種有效手段，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)車(chē)輛安全監(jiān)督和運(yùn)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案結(jié)合汽車(chē)行駛記錄儀、GPS模塊、CAN模塊等系統(tǒng)和功能，采用一個(gè)ARM7內(nèi)核的MCU[1]實(shí)現(xiàn)。
圖1為基于ARM帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
MCU采用NXP公司ARM系列的LPC2362芯片，它是以ARM7為內(nèi)核且外圍資源豐富的產(chǎn)品，適用于要求高性能和低功耗結(jié)合的嵌入式應(yīng)用中。其中USB HOST和隔離RTC功能很好地滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛記錄儀的設(shè)計(jì)需求，增加GPS和CAN模塊不需要增加系統(tǒng)軟硬件資源，有很好的性?xún)r(jià)比。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足記錄儀功能的基礎(chǔ)上增加了GPS、CAN功能，電源設(shè)計(jì)采用主輸入電源不隔離，采用EMI處理，其他與車(chē)輛關(guān)聯(lián)的輸入輸出接口采用光電隔離的方法，滿(mǎn)足汽車(chē)行駛記錄儀電磁兼容性和產(chǎn)品成本有較好的性?xún)r(jià)比，使產(chǎn)品既滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，又有很好的成本優(yōu)勢(shì)。電源EMI處理和電源設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
信號(hào)采集和輸出模塊是基于ARM帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀系統(tǒng)和車(chē)輛信息交互模塊，信息量包括車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、10路開(kāi)關(guān)量信號(hào)、里程和報(bào)警。在信號(hào)采集設(shè)計(jì)時(shí)，以運(yùn)算放大器為采集單元，用比較器工作原理和方法實(shí)現(xiàn)采集。這樣既保證了輸入阻抗高，不影響車(chē)輛上其他電子設(shè)備，又使比較器通過(guò)匹配不同電阻獲得不同的比較電壓，滿(mǎn)足不同車(chē)型不同信號(hào)的電平匹配，輸出采用光電耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
鍵盤(pán)采用4個(gè)按鍵，結(jié)合LCD顯示模塊，用中文菜單實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口操作，LCD采用超低溫的12232點(diǎn)陣，滿(mǎn)足汽車(chē)復(fù)雜工況環(huán)境要求。
ISP下載采用UART0實(shí)現(xiàn)，由于有硬件看門(mén)狗和低功耗功能，在ISP下載時(shí)，利用跳線(xiàn)屏蔽硬件看門(mén)狗和借用系統(tǒng)電源給UART0收發(fā)器供電，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)ISP功能。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種硬件組合載體和軟件數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式，利用小容量鐵電數(shù)億次擦寫(xiě)次數(shù)儲(chǔ)存擦寫(xiě)頻率高的數(shù)據(jù)和作為數(shù)據(jù)緩存，利用大容量DATAFLASH作為數(shù)據(jù)的最終儲(chǔ)存體，這樣既滿(mǎn)足了系統(tǒng)需求，又降低了系統(tǒng)成本。系統(tǒng)儲(chǔ)存功能框圖如圖3所示。
系統(tǒng)和管理軟件有大量數(shù)據(jù)交換，為了方便用戶(hù)設(shè)置和上載下位機(jī)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了接觸智能卡模塊與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。針對(duì)有大容量數(shù)據(jù)和小容量數(shù)據(jù)的特性，從性?xún)r(jià)比出發(fā)，智能卡模塊采用2種卡作為數(shù)據(jù)交換媒介，一種是128 B的24C01卡，采用IIC數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；另一種是4 MB的AT45DB041卡，采用SPI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。既能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換功能，又能節(jié)約系統(tǒng)成本。智能卡設(shè)有電源管理模塊，結(jié)構(gòu)框圖如圖4。
系統(tǒng)采用TRIMBLE的GPS模塊實(shí)現(xiàn)GPS功能，TRIMBLE的GPS模塊有串口A和串口B 2路信息輸出通道。串口A直接和MCU模塊串口2相連接，實(shí)現(xiàn)MCU模塊定位信息的接收；串口B通過(guò)SPX3232一路電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平輸出，為系統(tǒng)留一路定位信息輸出。GPS模塊設(shè)計(jì)了主動(dòng)天線(xiàn)和天線(xiàn)檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)短路、正常、開(kāi)路的檢測(cè)，電源管理模塊控制GPS模塊的電源。GPS功能框圖如圖5所示。
評(píng)論