基于ARM的汽車“黑匣子”設計與實現

0  引  言

汽車行駛記錄儀俗稱汽車黑匣子，是一種能夠對車輛行駛速度、時間、里程以及其他狀態(tài)信息進行記錄的電子裝置。行駛記錄儀能夠實時地記錄車輛運行和駕駛員駕駛活動的有關信息，通過對車輛行駛速度、連續(xù)行駛時間、里程和其他運行狀態(tài)等有關信息進行檢查、監(jiān)控、反饋和互動管理，能夠有效地實現對駕駛員的行駛時間、行車速度、行車路線等進行全方位的約束和控制，遏制疲勞駕駛、車輛超速等嚴重交通違法行為，預防道路交通事故，規(guī)范車輛管理。統計資料表明，汽車黑匣子的使用，使交通事故率降低了37 %~52 %,大大減少了人員傷亡和財產損失，產生了顯著的社會效益和經濟效益。2003 年10 月，公安部交通安全產品質量監(jiān)督檢測中心發(fā)布了汽車行駛記錄儀的國家標準GB1 T1905622003 .汽車"黑匣子"無疑將成為一種新的規(guī)范，隨著車輛的不斷增多，交通不斷擁擠，為了確保交通安全，將來會實施強制安裝行駛記錄儀。

1  "黑匣子"的分類

由于各研制生產廠家的出發(fā)點不同，因而產品的類型不同，產品結構形式也不盡相同。目前市場上的記錄儀己形成了一個種類繁多、性能不一的產品格局。汽車行駛記錄儀根據其功能不同可以分為單一型、事故型、管理型、綜合管理型和3G型。

3G型是從軟件、硬件和系統功能上進行了優(yōu)化設計，以綜合管理為主要目地而開發(fā)的新一代汽車行駛記錄儀。主要特征是多通道數據采集處理，全程連續(xù)記錄，大容量存儲卡和強大的綜合管理軟件系統，實現資源共享。此類型記錄儀利用多通道數據采集處理平臺、GPS 衛(wèi)星定位儀、大容量數據存儲卡、日趨成熟的地理信息系統和后臺綜合管理平臺軟件等強有力的現代化技術手段，重點針對營運和特種車輛的綜合化管理目標，來完成車輛綜合化管理進程。可通過在微機軟件介面上重放的全程連續(xù)記錄曲線和各開關傳感器的連續(xù)狀態(tài)，對車輛的營運、安全、質量等綜合指標進行強有力的全程監(jiān)控，根據需求打印統計圖表，并采用動態(tài)分析方式，為駕駛員的安全駕駛提供極高價值的參考。

本文介紹的就是基于ARM的3G型汽車"黑匣子"的設計。

2  系統總體設計

本系統包括記錄儀車載端主機和監(jiān)控軟件組成。其中主機采用TI 公司32 位的RISC 微處理器TMS470R1A256 作為主控制器，包括基本記錄模塊、顯示模塊、打印機模塊、GPS 模塊、GPRS 模塊、數據通訊模塊。系統整體設計框圖如圖1 所示。


圖1 　系統原理框圖

系統通過TMS470R1A256 對外部模擬信號輸入、數字信號輸入以及開關量輸入三種信號分別進行采集。需要保存的數據經過處理后存儲于內部大容量存儲器中，實時數據（如實時車速、實時時問） 及報警信號等可通過顯示面板輸出顯示。GPS模塊對經緯度，速度進行測量，通過GPRS 實現遠程監(jiān)控和實時跟蹤。

3  系統硬件設計

3. 1  TMS470R1A256.

TMS470R1A256 是TI TMS470R1 x 通用16/32 位精簡指令（ RISC） 微控制器的系列產品。

TMS470R1A256 主要包含以下資源： 256 KBFlash、12 KB SRAM、零管腳鎖相環(huán)（ZPLL） 時鐘模塊、模擬看門狗（AWD） 定時器、實時中斷（RTI） 、串行外圍接口（ SPI） 、串行通信接口（ SCIx） 、標準CAN 控制器（ SCC） 、二類串行接口（C2Sib） 、外部時鐘分頻器（ ECP） ,10 位多緩沖ADC（MibADC） 、16 輸入通道、高端定時器（ HET） ,多達49 個I/ O口和一個只輸入口。

TMS470R1A256 的Flash 存儲器是非易失性的、電可擦除的，可編程的存儲器，并具有32 位寬的數據總線接口。Flash 操作以系統時鐘頻率進行， 可達24MHz.在管道模式下，頻率可達48 MHz.

SCI 是全雙工的、串行I/ O 接口，實現了CPU與采用標準不歸零制（NRZ） 格式的外圍設備間的異步通訊。SCC 利用串行的、多主機通信協議實現了高效的分布式實時控制和高達1Mbit/ s 的穩(wěn)定通訊。SCC 是高噪聲和惡劣環(huán)境中，要求可靠串行通信和多道通訊應用的理想選擇。C2Sib 使TMS470R1A256 可以在遵循SAEJ I850 協議標準的二類網絡中發(fā)送與接收信息。