汽車行駛記錄儀的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

　　本文就是在對汽車行駛記錄儀的多種數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行深入了解、探討和研究后，提出了行之有效的新思路，解決了上述問題。

　　數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)

　　汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)中對數(shù)據(jù)作如下描述：“記錄儀應(yīng)同時(shí)配置以下兩種標(biāo)準(zhǔn)接口；1．USB（通用串行總線）標(biāo)準(zhǔn)接口，建議采用主結(jié)構(gòu)式USB接口；2．標(biāo)準(zhǔn)RS232CD型9針接口。在具備上述通信接口的基礎(chǔ)上，本標(biāo)準(zhǔn)不排除同時(shí)使用其他通信方式的可能性?！?/P>

　　針對以上要求，可以采用如下幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮?/P>

　　采用串行口的數(shù)據(jù)傳輸方式，通過RS232串行口在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間建立通信鏈路，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式容易實(shí)現(xiàn)，而且可靠性高，是汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)準(zhǔn)配置接口。但每次讀取數(shù)據(jù)時(shí)都要建立這樣的連接，比較麻煩，而且數(shù)據(jù)傳輸速度慢，數(shù)據(jù)讀取不方便。

　　為提高數(shù)據(jù)傳輸速度，可以采用USB的傳輸方式，即在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間通過USB連接線建立數(shù)據(jù)通信鏈路

　　還可以采用IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將IC卡插入記錄儀，記錄儀自動(dòng)將內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到IC卡，通過讀卡器再將數(shù)據(jù)讀入管理計(jì)算機(jī)內(nèi)。這種方式簡單、方便、速度快，但每輛車都要用不同的IC卡，這就需要很多IC卡，這種方式適合一般的單位使用。

　　隨著移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)存儲(chǔ)（如閃存盤）的容量越來越大，一般都在128Mb、256Mb以上，采用閃存盤進(jìn)行存儲(chǔ)具有速度高、存儲(chǔ)介質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，非常方便管理，是一種很理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。但主結(jié)構(gòu)的USB控制器設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，并且要對文件系統(tǒng)（FAT）非常熟悉。

　　通上以上分析，本文著重討論IC卡讀卡器和USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)。

　　IC卡讀寫器的設(shè)計(jì)

　　如何將AT45D041型IC卡快速讀入計(jì)算機(jī)，是IC卡讀寫器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)過程中共開發(fā)出兩種讀寫器，串行接口讀寫器和并行接口讀寫器。

　　1 串行接口讀寫器的設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，IC卡經(jīng)由單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)通過串行口，經(jīng)電平變換后與單片機(jī)進(jìn)行通信，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令再對IC卡進(jìn)行操作。這種思路設(shè)計(jì)出的電路相對比較復(fù)雜，單片機(jī)編程的工作量較大，最大的缺陷是IC卡的數(shù)據(jù)讀寫速度慢，無法在較短的時(shí)間里將大量的數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)中。

圖1 串行接口讀卡器原理圖

　　串行接口讀寫器最高可以工作在115200b/s的傳輸速率下。串行接口讀寫器還可以通過COM-USB轉(zhuǎn)換器，升級(jí)為USB型讀寫器，其讀寫速度與串行接口讀寫器相同。

　　2 并行接口讀寫器的設(shè)計(jì)

　　并行接口讀寫器的原理如圖2所示。并行接口讀寫器與計(jì)算機(jī)的打印口連接。AT45D041型IC卡通過總線驅(qū)動(dòng)器74LS245與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)直接對IC卡進(jìn)行操作。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的讀寫器具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低、讀寫數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)良性能，適合大量數(shù)據(jù)的讀入。

圖2 并行接口讀卡器原理圖

　　打印口是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置接口，也稱并行接口（LPT）。主機(jī)通過打印適配器往并行接口LPT可以發(fā)出5種命令，即數(shù)據(jù)寫入命令、數(shù)據(jù)讀出命令、控制字寫入命令、控制字讀出命令和狀態(tài)字讀出命令。一般數(shù)據(jù)口地址為378H（PRT1），狀態(tài)口地址為379H（PRT2），控制口地址為37AH（PRT3）。打印口不僅用于和計(jì)算機(jī)相連，利用它還可以和主機(jī)進(jìn)行多種并行通信。

　　USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)

　　USB接口有數(shù)據(jù)傳輸速度快、連接簡單、兼容性好等特點(diǎn)。汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)考慮到RS232接口使用的普及性和USB接口的先進(jìn)性，規(guī)定了同時(shí)使用這兩種接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

　　在USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案中采用PDIUSBD12芯片作為USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版規(guī)范；同時(shí)它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格；還適用于許多外設(shè)，如打印機(jī)、掃描儀、外部的存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等，它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。

　　單片機(jī)直接讀寫閃存盤，可以實(shí)現(xiàn)便攜設(shè)備或者嵌入式系統(tǒng)的外掛式海量存儲(chǔ)。這一技術(shù)的核心是USB-HOST技術(shù)，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，海量存儲(chǔ)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)以及USB批量傳輸方式的實(shí)現(xiàn)，涉及到的協(xié)議眾多，技術(shù)難度非常高。

　　在如圖3所示的設(shè)計(jì)方案中，USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片SL811,該芯片支持USB1.1協(xié)議、價(jià)格低、性能突出且可靠性高。文件系統(tǒng)采用FAT格式，可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。對于大多數(shù)廠家生產(chǎn)的閃存盤都可以成功存取。

圖3 USB-HOST芯片SL811的接口電路

　　電路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

　　為了提高電路的可靠性和EMI特性，在電路板設(shè)計(jì)和布線的過程中應(yīng)注意以下一些規(guī)則：在電源、地線之間加上去耦電容；盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬；信號(hào)線布在電（地）層上；在大面積的接地（電）中，常用元器件的引腳與其連接，對引腳的處理需要進(jìn)行綜合的考慮；布線設(shè)計(jì)完成后，需檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。

　　方案驗(yàn)證

　　該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在北京吉富通電子技術(shù)研究所生產(chǎn)的JJLY-03型汽車行駛記錄儀、JJLY-05型智能汽車行駛記錄儀（GPS記錄儀）和JJLY-06型多功能汽車行駛記錄儀（GPS-GPRS記錄儀）等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)證，該方案可以滿足汽車行駛記錄儀對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴?BR>