基于LPC2362帶GPS功能汽車行駛記錄儀的開發(fā)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
汽車行駛記錄儀的使用具有以下作用和社會效益：減少交通事故，提高行車安全，更好地保障社會群眾及乘客生命財產(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，促進駕駛員文明駕駛的進程；建立車輛狀態(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，可作為保險部門進行理賠的輔助工具。
本系統(tǒng)根據(jù)汽車行駛記錄儀的國家標(biāo)準(zhǔn)和運營客戶的實際需求，在不增加汽車行駛記錄儀系統(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軌跡回放功能實現(xiàn)運營車輛運營路線監(jiān)督；CAN接口功能與發(fā)動機動力總線相連接，實現(xiàn)實時油耗測量。本系統(tǒng)的實現(xiàn)，為商用車運營公司監(jiān)控運營車輛提供了一種有效手段，可實現(xiàn)運營車輛安全監(jiān)督和運營管理的有機結(jié)合。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計
整個系統(tǒng)設(shè)計方案結(jié)合汽車行駛記錄儀、GPS模塊、CAN模塊等系統(tǒng)和功能，采用一個ARM7內(nèi)核的MCU[1]實現(xiàn)。
圖1為基于ARM帶GPS功能汽車行駛記錄儀系統(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功能很好地滿足了汽車行駛記錄儀的設(shè)計需求，增加GPS和CAN模塊不需要增加系統(tǒng)軟硬件資源，有很好的性價比。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件設(shè)計在滿足記錄儀功能的基礎(chǔ)上增加了GPS、CAN功能，電源設(shè)計采用主輸入電源不隔離，采用EMI處理，其他與車輛關(guān)聯(lián)的輸入輸出接口采用光電隔離的方法，滿足汽車行駛記錄儀電磁兼容性和產(chǎn)品成本有較好的性價比，使產(chǎn)品既滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，又有很好的成本優(yōu)勢。電源EMI處理和電源設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示。
信號采集和輸出模塊是基于ARM帶GPS功能汽車行駛記錄儀系統(tǒng)和車輛信息交互模塊，信息量包括車速、發(fā)動機速度、10路開關(guān)量信號、里程和報警。在信號采集設(shè)計時，以運算放大器為采集單元，用比較器工作原理和方法實現(xiàn)采集。這樣既保證了輸入阻抗高，不影響車輛上其他電子設(shè)備，又使比較器通過匹配不同電阻獲得不同的比較電壓，滿足不同車型不同信號的電平匹配，輸出采用光電耦合來實現(xiàn)。
鍵盤采用4個按鍵，結(jié)合LCD顯示模塊，用中文菜單實現(xiàn)人機接口操作，LCD采用超低溫的12232點陣，滿足汽車復(fù)雜工況環(huán)境要求。
ISP下載采用UART0實現(xiàn)，由于有硬件看門狗和低功耗功能，在ISP下載時，利用跳線屏蔽硬件看門狗和借用系統(tǒng)電源給UART0收發(fā)器供電，實現(xiàn)在線ISP功能。
本系統(tǒng)設(shè)計一種硬件組合載體和軟件數(shù)據(jù)儲存方式，利用小容量鐵電數(shù)億次擦寫次數(shù)儲存擦寫頻率高的數(shù)據(jù)和作為數(shù)據(jù)緩存，利用大容量DATAFLASH作為數(shù)據(jù)的最終儲存體，這樣既滿足了系統(tǒng)需求，又降低了系統(tǒng)成本。系統(tǒng)儲存功能框圖如圖3所示。
系統(tǒng)和管理軟件有大量數(shù)據(jù)交換，為了方便用戶設(shè)置和上載下位機數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計了接觸智能卡模塊與下位機進行數(shù)據(jù)交換。針對有大容量數(shù)據(jù)和小容量數(shù)據(jù)的特性，從性價比出發(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)總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；另一種是4 MB的AT45DB041卡，采用SPI實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。既能實現(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，實現(xiàn)MCU模塊定位信息的接收；串口B通過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)計了主動天線和天線檢測電路，實現(xiàn)天線短路、正常、開路的檢測，電源管理模塊控制GPS模塊的電源。GPS功能框圖如圖5所示。
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