摘要：介紹基于LPC2104型CPU的汽車行駛記錄儀苞尝。該記錄儀采用大容量閃速存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)載體破罐，利用定時(shí)器中斷方式來實(shí)現(xiàn)秒間隔的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)硝拧，用利串行口中斷方式實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的數(shù)據(jù)通信。
關(guān)鍵詞：汽車行駛記錄儀该肴；LPC2104情竹；閃速存儲(chǔ)器

　　引言

　　隨著汽車擁有量的增加，發(fā)生交通事故的概率也隨之增加匀哄，發(fā)生事故后用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行分析秦效、判斷、維修有一定的困難拱雏。這樣棉安，就給人們提出了一個(gè)問題，怎樣及時(shí)铸抑、準(zhǔn)備地分析故障的存在贡耽，客觀地分析事故的責(zé)任。由此聯(lián)系到飛機(jī)上裝的“黑匣子”鹊汛，一旦飛機(jī)失事蒲赂，“黑匣子”里的資料是判斷失事原因的重要依據(jù)。因?yàn)樗脑靸r(jià)高、技術(shù)復(fù)雜滥嘴，在普通汽車上使用有一定的難能眠。本文介紹一種價(jià)格低，功能較齊全且能擴(kuò)展的汽車行駛記錄儀捍陌。

　　本記錄儀采用帶ARM7內(nèi)核的LPC2104型CPU作為主控機(jī)糖窃，大容量閃速存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)載體，帶有精確的時(shí)鐘電路颁究，利用高精度A/D轉(zhuǎn)換器采集汽車傳感器轉(zhuǎn)換的模擬量烦优，并直接記錄汽車信號燈等的各種開關(guān)量。同時(shí)利用串口實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的數(shù)據(jù)通信丢袁，把汽車行駛記錄低度的信息以二進(jìn)制文件的形式存儲(chǔ)到硬盤上萤掷。

　　系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。帶ARM7內(nèi)核的LPC2104型CPU是汽車行駛記錄儀的核心棠镇，整個(gè)系統(tǒng)由信息采集模塊焊轴、信息處理及存儲(chǔ)模塊和串口通信模塊組成。

　　LPC2104是Philips公司生產(chǎn)的一款支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU亭郑，內(nèi)部集成有與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口的ARM7局部總線相梭、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線（AHB）和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VLSI外設(shè)總線（VPB，ARM扫皱，AMBA總線的兼容超大規(guī)模集成電路）足绅，并嵌入了128KB高速Flash存儲(chǔ)器捷绑。LPC2104將ARM7TDMI-S配置為小端（Iittle-endian）字節(jié)順序韩脑，具有封裝小、功耗低粹污、多個(gè)32位定時(shí)器段多、多種總線接口及多達(dá)9個(gè)外部中斷等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為汽車行駛記錄儀的主控CPU壮吩。同時(shí)进苍，LPC2104還具有128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)，從而使得32位代碼能夠在最大時(shí)鐘頻率下運(yùn)行鸭叙。

　　2 信息采集模塊設(shè)計(jì)

　　汽車行駛記錄儀要求實(shí)時(shí)記錄車輛行駛的各種狀態(tài)信息觉啊，因此本系統(tǒng)將信息采集模塊分為開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊沈贝、時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集模塊杠人。

　　2.1 開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊

　　該模塊利用74LS165型并行輸入8位移位寄存器擴(kuò)展16位并行輸入口，其硬件電路如圖2所示宋下。其中利用LPC2104的3根I/O口線擴(kuò)展為16位的輸入口線嗡善，圖中由2片74LS165串接擴(kuò)展16位的輸入線，CLK為時(shí)鐘脈沖輸入端岖酸，D0-D7為并行輸入端皆坚，前級的數(shù)據(jù)輸出端QH與后級的信號輸入端SIN相連磷砌，S/L為低電平時(shí)，允許并行置入數(shù)據(jù)笑敷，S/L為高電平時(shí)允許串行移位粒删。這樣左右方向燈、前車燈嫁商、開門信號寒护、剎車燈信號等16路開關(guān)量經(jīng)過光電耦合器隔離后并行輸入到2片74LS165中，再經(jīng)74LS165轉(zhuǎn)換后纸谤，串行輸出給LPC2104進(jìn)行處理潭鞭。

　　2.2 模擬量數(shù)據(jù)采集模塊

　　在進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)采集時(shí)，水溫讲稀、水位等8路傳感器采集的信號先經(jīng)過模擬信號調(diào)理環(huán)節(jié)汤笋，將其整定在A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓Vref決定的滿量程輸入電壓信號以內(nèi)，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換葱峡。該模塊采用美國德州儀器公司推出的TLC0838型8路8位逐次逼近型模砚哗、數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率為100kHz砰奕，與外部通信采用SPI總線接口蛛芥。LPC2104通過其內(nèi)嵌的SPI總線接口與TLC0838進(jìn)行通信，其硬件電路如圖3所示军援。其中SCK為SPI主機(jī)輸入或從機(jī)輸入的時(shí)鐘仅淑，MOSI為SPI主機(jī)到從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，MISO為SPI從機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸胸哥，SSEL為SPI從機(jī)選擇涯竟。

　　汽車速度的測量是通過計(jì)數(shù)速度傳感器產(chǎn)生的脈沖信號實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)利用AT89C2051型單片機(jī)來計(jì)數(shù)速度脈沖信號空厌。該單片機(jī)可設(shè)定一個(gè)守量器來計(jì)數(shù)速度脈沖信號庐船，并將其轉(zhuǎn)換成汽車的實(shí)際量程。同時(shí)根據(jù)行程和時(shí)間可計(jì)算汽車的速度嘲更，并通過串口UART0將數(shù)據(jù)傳送給LPC2104筐钟。

　　2.3 時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集模塊

　　為了記錄行車的時(shí)間，使行駛記錄儀能夠?qū)崟r(shí)記錄汽車狀態(tài)赋朦，采用專門的時(shí)鐘模塊提供時(shí)間信號咳讲，本系統(tǒng)選用DS12887時(shí)鐘電路。DS12887是跨越2000年的時(shí)鐘電路达植，采用4位數(shù)表示年度的日歷系統(tǒng)藤门。電路的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的止方酒尝，組成一個(gè)加厚的集成電路模塊邦碾。DS12887能夠自動(dòng)存取并更新當(dāng)前的時(shí)間，LPC2104可通過讀DS12887的內(nèi)部時(shí)標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時(shí)間和日歷迫手，也可通過選擇二進(jìn) 進(jìn)碼或BCD碼初始化電路的10個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器坠袄。

　　3 信息處理及存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)

　　由于Flash的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)適宜是固態(tài)存儲(chǔ)，EPROM的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)適宜于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)舒搬，因此耻债，本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要，有用Flash固態(tài)存儲(chǔ)和EPROM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶疤信，即用Flash固態(tài)存儲(chǔ)采集的汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)吩猴，用EPROM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)Flash最新存儲(chǔ)的扇區(qū)號和存儲(chǔ)地址。閃速存儲(chǔ)器選用美信公司生產(chǎn)的MX29F800BTC型口猜，EPROM選用Microchip公司的24C32型负溪，同時(shí)利用LPC2104內(nèi)嵌的I2C總線接口與24C32進(jìn)行通信。

　　本系統(tǒng)工作時(shí)济炎，首先由LPC2104主控CPU從24C32中讀取Flash最近存儲(chǔ)的扇區(qū)號和存儲(chǔ)地址川抡，然后以此地址為參照，以這個(gè)地址的一個(gè)地址值為Flash的起點(diǎn)地址须尚，以這個(gè)地址的下一個(gè)地址值為Flash的起點(diǎn)地址崖堤，按順序進(jìn)行存儲(chǔ)。Flash需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有16路開關(guān)量信息耐床、8路模擬量信息有及時(shí)鐘信息密幔。本系統(tǒng)利用二字節(jié)（共16位）存儲(chǔ)16路開關(guān)量信息，利用8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)8路模擬量信息咙咽。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間老玛，系統(tǒng)并非每次存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)時(shí)都存儲(chǔ)時(shí)間標(biāo)志。由于數(shù)據(jù)采集以固定的秒間隔來進(jìn)行钧敞，因此，系統(tǒng)只是在剛開始運(yùn)行時(shí)和每個(gè)扇區(qū)的起始位置采集并存儲(chǔ)時(shí)鐘信號作為時(shí)間標(biāo)記蛙陆，而后面數(shù)據(jù)的采集時(shí)間則以這些時(shí)間標(biāo)記為參照笨迂。

　　系統(tǒng)存儲(chǔ)的軟件流程如圖4所示。在本系統(tǒng)重裝上電運(yùn)行時(shí)买鹊，需要記錄開始采集的時(shí)間信息捍彼。由于系統(tǒng)電源是由汽車電源提供的，所以開始采集的時(shí)間也就是汽車啟動(dòng)的時(shí)間筑卑，以此作為汽車開始行駛的時(shí)間標(biāo)記蒜猎。在程序運(yùn)行中，由主程序設(shè)定一個(gè)汽車啟動(dòng)標(biāo)志，在第一次寫數(shù)據(jù)之前汽車啟動(dòng)標(biāo)志有效川麦，然后首先判斷當(dāng)前存儲(chǔ)地址是否有某個(gè)扇區(qū)的首地址显憾，如果是，則根據(jù)寫扇區(qū)的要求在第七個(gè)字節(jié)開始處存儲(chǔ)當(dāng)前的時(shí)鐘信號善歌，否則件塌，在當(dāng)前存儲(chǔ)地址處開始用10個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)當(dāng)前的時(shí)鐘信號，記錄汽車開始運(yùn)行的起始時(shí)間吸哩，然后清除汽車啟動(dòng)標(biāo)志漱凝。扇區(qū)開始地址處記錄的時(shí)間信息是否是汽車開始運(yùn)行的起始時(shí)間，可根據(jù)前一個(gè)扇區(qū)記錄的時(shí)間信息進(jìn)行判斷诸迟。若前后兩個(gè)扇區(qū)記錄的數(shù)據(jù)是連續(xù)的茸炒，則后一個(gè)扇區(qū)頭記錄的時(shí)間信息不是表示汽車開始運(yùn)行的起始時(shí)間，否則情況相反阵苇。

　　4 串口通信模塊設(shè)計(jì)

　　計(jì)算機(jī)可以通過串口隨時(shí)讀取行駛記錄儀存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)扣典。行駛記錄儀與計(jì)算機(jī)之間的串口通信遵循RS232協(xié)議。串行通信時(shí)慎玖，LPC2104依次將Flash中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀出并經(jīng)UART0串口發(fā)出贮尖，然后經(jīng)過MAX232電平轉(zhuǎn)換器送給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)通過串口接收該數(shù)據(jù)趁怔。

　　圖5

　　5 結(jié)束語

　　汽車行駛記錄儀利用微機(jī)通過串口接收汽車行駛的數(shù)據(jù)湿硝，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；利用Visual C++ 6.0作為開發(fā)工具润努，編寫微機(jī)數(shù)據(jù)分析處理程序关斜，模擬顯示汽車運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)；利用圖形顯示各分量的波形铺浇，如前向燈開關(guān)情況痢畜、左右方向燈開關(guān)情況、開門信息祷消、剎車信號轴及、水溫變化情況（范圍為0℃~100℃）等。將該行駛記錄儀安裝在汽車上進(jìn)行測試约落，結(jié)果也較理想塑渤，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。其測試結(jié)果如圖5所示确铛。

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