【正文】 數(shù)； Flash存儲器有并行接口方式、 SPI接口方式和 12C接口方式三種。 圖 實時數(shù)據(jù)存儲電路 表 FM25L256引腳功能介紹 引腳符號 功能介紹 引腳符號 功能介紹 /CS 芯片選擇輸入端 SI 串行輸入端 SCK 串行時鐘輸入端 SO 串行輸出端 /HOLD 保 持輸入端 VDD 電源（ ） /WP 寫保護輸入端 VSS 接地端 (2)閃速存儲器 AT45DB08lB是 ATMEL公司推出的一款基于 Flash技術(shù)的大容量數(shù)據(jù)存儲器，采用 2． ，管腳 (SI、 SCK、 /CS、 /RESET、 /WP)支持 5V輸入，允許直接 5VTTL或 COMS電平信號相聯(lián)接，并且與之兼容； AT45DB081B的最大時鐘頻率可達 20MHz；在系統(tǒng)編程比較簡單，不需要高電壓。 WP引腳在芯片內(nèi)部拉高，如果不使用寫保護功能該引腳可以懸空。 設(shè)計方案的選擇 目前汽車行 駛記錄儀采用的駕駛員身份識別方式主要有：直接輸入識別、非接觸式 IC卡識別以及接觸式 IC卡識別。 方 案三：接觸式 IC卡識別。SLE4442存儲器主要由 256字節(jié) E2pROM型主存儲器、 32位 PROM型保護存儲器和 4字節(jié) E2PROM型加密存儲器組成。 USB技術(shù)的優(yōu)勢以及 USB接口在此設(shè)計中的應用 通用串行總線 USB技術(shù)具備很多優(yōu)點：設(shè)備自動被系統(tǒng)識別，自動安裝驅(qū)動程 序，系統(tǒng)自行進行配置； USB支持熱插拔和即插即用；占用的系統(tǒng)資源少，無總線競爭；速度快： USBl． 1支持 1． 5 Mbps和 12Mbps兩種傳輸速率，而 USB2． 0可達 480Mbps，比串口快了整整 4000倍，比并口也快了 400多倍； USB端口支持多個不同設(shè)備的串聯(lián)，一個 USB口理論上可連接 127個 USB設(shè)備； USB事務處理包括錯誤檢測機制，用以確保數(shù)據(jù)無錯誤的發(fā)送；設(shè)備能夠直接由 USB總線進行供電；支持四種傳輸方式：控制傳輸、中斷傳輸、塊傳輸和同步傳輸 [18]。 USB和 USB+兩根信號線連接到 STM32F103芯片的 DPLUS和DMINUS引腳。此標準中的電平采用負邏輯，規(guī)定 +3V+15之間的任意電平為邏輯“ 0”電平， 3V～ 15V之間的任意電平為邏輯“ 1電平，與一般微處理器、單片機的 TTL或 CMOS邏輯電平是不一致的。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN,T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從 T1OUT,T2OUT送到電腦，電腦 的 RS232數(shù)據(jù)從 R1IN,R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT,R2OUT輸出。在眾多種類的顯示器中，越來越多的儀器儀表及人機交互界面采用液晶顯示器 [22]。可作為控制器和驅(qū)動器提 供 32路 輸出和 64路 seg輸出。它和顯示模塊配合實現(xiàn)報警功能。 DS1302是由 DS1202改進而來，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應 VCC1，為可編程涓流充電電源附加七個字節(jié)存儲器。如果在傳送過程中 RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。打印機忙檢測信號（ BUSY）由 PD11 進行檢測。該章介紹整個系統(tǒng)中幾個重要部分的程序，它們是：主程序、 信號采集程序、 RS232通信程序、 USB通信程序、 數(shù)據(jù)存儲程序、液晶顯示程序、 停車預處理程序 的設(shè)計。等待定時中斷，每隔 ，讀取脈沖計數(shù)器中記錄的脈沖數(shù)和開關(guān)量信號，并通過脈沖數(shù)計算出 。 1）通信傳輸約定 (1)計算機與記錄儀間的數(shù)據(jù)交換按幀傳輸，其通信方式為異步串行方式，含有一個起始位， 8個數(shù)據(jù)位，一個停止位，奇校驗。 以后的程序運行中，初始化后首先應 等待消息并判斷所接受到的消息的類別，然后按照時間 、車 速、里程、開關(guān)量 的順序進行存儲，在數(shù)據(jù)的存儲時首先要判斷存儲空間是否已滿，滿的話先用串口 UART或 USB通信方式把所有的存儲數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC機，并用數(shù)據(jù)庫進行存儲，然后進行 Flash全片擦除工作。然后數(shù)據(jù)讀取任務響應 PC機的讀取任務，如果應答正確則讀取 存儲器 中的數(shù)據(jù)，最后向 PC機發(fā)送所讀取的存儲器中的數(shù)據(jù)。 2. 本設(shè)計對 汽車行駛狀態(tài)記錄儀 的 11個模塊 ：供電單元、信號采集模塊、鍵盤輸入模塊、 單片機模塊、液晶顯示模塊、駕駛員信息記錄模塊（ IC卡）、打印模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊 、報警模塊 等 做了比較詳細的研究和設(shè)計，包括硬件電路和軟件兩個方面 。 。然后 本程序結(jié)束。 數(shù)據(jù)讀取任務的流程圖如圖 。 3）串口通信程序流程圖如圖 ： 圖 串口通信流程圖 數(shù)據(jù)存儲程序設(shè)計 汽車行駛記錄儀所需要存儲的數(shù)據(jù)量有車速信息、行駛里程信息、開關(guān)量信號以及實時時鐘信息。因此，根據(jù)駕駛員信息及休息時長的不同，分別用不同的方式計算出開車時長記錄，但對于開車時長記錄的用途卻是相同的，這是后來判斷是否疲勞駕駛并且保存疲勞駕駛記錄的直接依據(jù)。 設(shè)計方案 主程序 主程序的名稱是 main0，它主要完成系統(tǒng)上電自檢，芯片的初始化等工作，然后進入一個無限循環(huán)的過程，等待中斷產(chǎn)生，并根據(jù)中斷來進行一系列的后繼處理，其流程圖如圖 ： 圖 主程序流程圖 信號采集模塊子程序設(shè)計 信號采集子程序 主要完成的功能是對車速信號的采集，開關(guān)量的采集只需要定時讀單片機的 P1口的狀態(tài)即可，而時鐘信號是與采集的車速信號和開關(guān)信號所形成的數(shù)據(jù)一起形成各種記錄，無需單獨采集。 LED選用紅色。 接口電路的設(shè)計 微型 打印機控制接口電路如 圖 所示，包括 8 位并行數(shù)據(jù)口（ D0D7）。電路圖如圖 ： 圖 時鐘芯片接口電路設(shè)計 DS1302的引腳排列： VCC1為后備電源； VCC2為主電源（在主電源 關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行， DS1302由 VCC1或 VCC2兩者中的較大者供電，當 VCC2大于VCC1＋ ， VCC2給 DS1302供電；當 VCC2小于 VCC1時， DS1302由 VCC1供電）； X1和 X2是振蕩源，外接 ； RST是復位 /片選線，通過把 RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送（ RST輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達 31 個字節(jié)的字符組方式通信。時鐘芯片可以提供北京時間。 表 ST7920的引腳及功能介紹 引腳符號 功能介紹 引腳符號 功能介紹 VDD(VCC) 電源輸入 5V LED(+) 背光電壓正 VSS（ GND） 電源地 LED（ ） 背光電壓負 PSB 并行 /串行選擇， H為并口， L為 RS(CS) 寄存器選擇， H數(shù)據(jù) L指令（串 串口 行片選信號端） RST 復位信號 V0 LCD驅(qū)動電壓 R/W(SID) 讀 /寫選擇端（串行數(shù)據(jù) 輸入端）， H讀 L寫 E（ CLK） 使能信號（串行時鐘輸入端） DB0DB7 顯示數(shù)據(jù) ST7920是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形液晶控制器，它是一種內(nèi)置 128x64漢字圖形點陣的液晶顯示模塊，用于顯示漢字及圖形。本系統(tǒng)要求能夠進行字符、數(shù)字和漢字的顯示，因此本文選用了可以顯示圖形和漢字的圖形液晶顯示器。異步串口通信電路如圖 [21]。 RS232接口 記錄儀通過 RS232C接口和上位機串行通信，實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)交換。 USB接口電路很簡單，只需要連接好 USB接口的 4根線就基本可以了。 車載主機和上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 國家標準規(guī)定汽車行駛記錄儀應同時配置以下兩種標準接口： USB(通用串行總線 )標準接口，建議采用主結(jié)構(gòu)式 USB接口；標準 RS232CD型 9針接口。根據(jù)不同的應用領(lǐng)域 IC卡可分為金融 IC卡和非金融 IC卡；從 IC卡的讀／寫方法上來分類有接觸型和非接觸型兩種；根據(jù) IC卡內(nèi)部結(jié)構(gòu) 可分為存儲卡 (memory card)、邏輯加密 IC卡和 CPU卡 3種。其讀寫過程通常由非接觸式 IC片和讀寫設(shè)備間的無線電波來完成。 lC卡是汽車行駛記錄儀的重要組成部分，主要用于駕駛員身份識別和存儲汽車的基本數(shù)據(jù)，例如放駕駛員代碼和駕駛證號碼[16]。 WP為寫保護引腳，如果將其置低，則 AT45DB081B中存儲器的前 256頁被寫保護。而且對 FM25L256進行操作之前，必須向其傳遞一個操作代碼，以指示 FM25L256現(xiàn)在進行的是什么操作。 對于大容量的非易失性存儲器，通常采用 EEPROM或 Flash型存儲器，它們不僅可以在掉電的情況下不會丟失所保存的數(shù)據(jù)，并且可改寫的次數(shù)也很大，價格低廉，其中 Flash型器件的擦寫速度更快，可擦寫次數(shù)也比 EEPROM高。 鑒于上述要求，本系統(tǒng)選用非易失性串行外圍接口 FRAM鐵電存儲器FM25L256，它具有以下顯著特點： 將實時數(shù)據(jù)暫存起來，滿一頁時，再將實時數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，存滿 360h數(shù)據(jù)，然后將其重新覆蓋。 從而可得每一分鐘需要記錄的歷史數(shù)據(jù)為 9字節(jié)。 考慮到時間僅能精確到秒， 所以時間不需要每 200ms記錄一次，每 5次 (1秒 )記錄一次時間 [11]。 存儲需求分析 國標要求記錄儀具備車輛行駛速度的測量、記錄、存儲功能。它采用 I2C總線接口，與微控制器的連接僅需兩根信號線，硬件電路比較 簡單 [10]。選通脈沖可作為 CPU的中斷請求信號，以通知CPU以中斷方式接收所按鍵的編碼。 多達 7個定時器： 3 個 16 位定時器，每個定時器有多達 4個用于 輸入捕獲 /輸出比較 /PWM 或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入； 1 個 16 位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機控制的 PWM 高級控制定時器； 2個看門狗定時器 (獨立的和窗口型的 )；系統(tǒng)時間定時器： 24位自減型計數(shù)器。系統(tǒng)每隔 信號采集一次，處理器只要將 PE口的狀態(tài)直接讀入就可以了。 經(jīng)濾波后的車速脈沖信號實際上并不是規(guī)則的矩形波 ,使車速測量的精度達到一定要求 ,本系統(tǒng)選用集成施密特觸發(fā)器 LM311來完成這一功能。如果電源極性正確，則記錄儀能夠正常工作，但如果極性接反，將會有反向電動勢，續(xù)流二極管 D2 的接入正好和反向電動勢方向一致，它把反向電動勢以電流的形式中和掉，從而保護了其他電路元件，保護了記錄儀的安全； (3)在輸出端接電感器 L1，它可以抑制紋波，使 LM2596 輸出穩(wěn)定的電壓，最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器； (4)在輸出端和地之間接一個續(xù)流二極管 D3，續(xù)流二極管 D3 用來為電感電流提供通路，但續(xù)流二極管必須是快恢復的； (5)在輸出端和地之間接輸出電容 C，用來實現(xiàn)輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性，即 C C7?？梢暂敵?、 5V、 12V 的固定電壓和可調(diào)節(jié)的小于 32V 的各種電壓。所以要考慮電源的適應性、過壓沖擊和短路保護等因素，采用具體電路來消除及處理。記錄儀的電源直接取自蓄電池，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速和用電負載發(fā)生較大變化時，可保持汽車電網(wǎng)電壓的相對穩(wěn)定。 操作功能： 操作按鍵設(shè)置應能滿足使用要求，并且應在對應的位置標出各按鍵名稱。記錄儀應能以不大于 lmin的時間間隔持續(xù)記錄并儲存車輛在最近 360個小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，即車輛在行駛過程中與實時時間相對應的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度值。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國有廣東、四川、吉林、湖南、上海、浙江、廣西、江西、河南、新疆、黑龍江等 20多個省、自治區(qū)、直轄市汽車行駛記錄的應用工作取得進展，已安裝使用行駛記錄儀的客運、貨運企業(yè)約 350多家，車輛約 4萬輛。 國內(nèi)汽車行駛記錄儀