【正文】 數(shù)； Flash存儲(chǔ)器有并行接口方式、 SPI接口方式和 12C接口方式三種。 圖 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路 表 FM25L256引腳功能介紹 引腳符號(hào) 功能介紹 引腳符號(hào) 功能介紹 /CS 芯片選擇輸入端 SI 串行輸入端 SCK 串行時(shí)鐘輸入端 SO 串行輸出端 /HOLD 保 持輸入端 VDD 電源（ ） /WP 寫(xiě)保護(hù)輸入端 VSS 接地端 (2)閃速存儲(chǔ)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(chǔ)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(hào)相聯(lián)接，并且與之兼容； AT45DB081B的最大時(shí)鐘頻率可達(dá) 20MHz；在系統(tǒng)編程比較簡(jiǎn)單，不需要高電壓。 WP引腳在芯片內(nèi)部拉高，如果不使用寫(xiě)保護(hù)功能該引腳可以懸空。 設(shè)計(jì)方案的選擇 目前汽車(chē)行 駛記錄儀采用的駕駛員身份識(shí)別方式主要有：直接輸入識(shí)別、非接觸式 IC卡識(shí)別以及接觸式 IC卡識(shí)別。 方 案三：接觸式 IC卡識(shí)別。SLE4442存儲(chǔ)器主要由 256字節(jié) E2pROM型主存儲(chǔ)器、 32位 PROM型保護(hù)存儲(chǔ)器和 4字節(jié) E2PROM型加密存儲(chǔ)器組成。 USB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及 USB接口在此設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 通用串行總線 USB技術(shù)具備很多優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備自動(dòng)被系統(tǒng)識(shí)別，自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程 序，系統(tǒng)自行進(jìn)行配置； USB支持熱插拔和即插即用；占用的系統(tǒng)資源少，無(wú)總線競(jìng)爭(zhēng)；速度快： USBl． 1支持 1． 5 Mbps和 12Mbps兩種傳輸速率，而 USB2． 0可達(dá) 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(gè)不同設(shè)備的串聯(lián)，一個(gè) USB口理論上可連接 127個(gè) USB設(shè)備； USB事務(wù)處理包括錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，用以確保數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)誤的發(fā)送；設(shè)備能夠直接由 USB總線進(jìn)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(hào)線連接到 STM32F103芯片的 DPLUS和DMINUS引腳。此標(biāo)準(zhǔn)中的電平采用負(fù)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(jī)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(lèi)的顯示器中，越來(lái)越多的儀器儀表及人機(jī)交互界面采用液晶顯示器 [22]?？勺鳛榭刂破骱万?qū)動(dòng)器提 供 32路 輸出和 64路 seg輸出。它和顯示模塊配合實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。 DS1302是由 DS1202改進(jìn)而來(lái)，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(yīng) VCC1，為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。如果在傳送過(guò)程中 RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。打印機(jī)忙檢測(cè)信號(hào)（ BUSY）由 PD11 進(jìn)行檢測(cè)。該章介紹整個(gè)系統(tǒng)中幾個(gè)重要部分的程序，它們是：主程序、 信號(hào)采集程序、 RS232通信程序、 USB通信程序、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、液晶顯示程序、 停車(chē)預(yù)處理程序 的設(shè)計(jì)。等待定時(shí)中斷，每隔 ，讀取脈沖計(jì)數(shù)器中記錄的脈沖數(shù)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并通過(guò)脈沖數(shù)計(jì)算出 。 1）通信傳輸約定 (1)計(jì)算機(jī)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(gè)起始位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位，奇校驗(yàn)。 以后的程序運(yùn)行中，初始化后首先應(yīng) 等待消息并判斷所接受到的消息的類(lèi)別，然后按照時(shí)間 、車(chē) 速、里程、開(kāi)關(guān)量 的順序進(jìn)行存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)首先要判斷存儲(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC機(jī)，并用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，然后進(jìn)行 Flash全片擦除工作。然后數(shù)據(jù)讀取任務(wù)響應(yīng) PC機(jī)的讀取任務(wù)，如果應(yīng)答正確則讀取 存儲(chǔ)器 中的數(shù)據(jù)，最后向 PC機(jī)發(fā)送所讀取的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。 2. 本設(shè)計(jì)對(duì) 汽車(chē)行駛狀態(tài)記錄儀 的 11個(gè)模塊 ：供電單元、信號(hào)采集模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、 單片機(jī)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(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊 、報(bào)警模塊 等 做了比較詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)，包括硬件電路和軟件兩個(gè)方面 。 。然后 本程序結(jié)束。 數(shù)據(jù)讀取任務(wù)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(chǔ)程序設(shè)計(jì) 汽車(chē)行駛記錄儀所需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量有車(chē)速信息、行駛里程信息、開(kāi)關(guān)量信號(hào)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。因此，根據(jù)駕駛員信息及休息時(shí)長(zhǎng)的不同，分別用不同的方式計(jì)算出開(kāi)車(chē)時(shí)長(zhǎng)記錄，但對(duì)于開(kāi)車(chē)時(shí)長(zhǎng)記錄的用途卻是相同的，這是后來(lái)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(jì)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(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)的過(guò)程，等待中斷產(chǎn)生，并根據(jù)中斷來(lái)進(jìn)行一系列的后繼處理，其流程圖如圖 ： 圖 主程序流程圖 信號(hào)采集模塊子程序設(shè)計(jì) 信號(hào)采集子程序 主要完成的功能是對(duì)車(chē)速信號(hào)的采集，開(kāi)關(guān)量的采集只需要定時(shí)讀單片機(jī)的 P1口的狀態(tài)即可，而時(shí)鐘信號(hào)是與采集的車(chē)速信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)所形成的數(shù)據(jù)一起形成各種記錄，無(wú)需單獨(dú)采集。 LED選用紅色。 接口電路的設(shè)計(jì) 微型 打印機(jī)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(shí)鐘芯片接口電路設(shè)計(jì) 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(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行， DS1302由 VCC1或 VCC2兩者中的較大者供電，當(dāng) VCC2大于VCC1＋ ， VCC2給 DS1302供電；當(dāng) VCC2小于 VCC1時(shí)， DS1302由 VCC1供電）； X1和 X2是振蕩源，外接 ； RST是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)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(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。時(shí)鐘芯片可以提供北京時(shí)間。 表 ST7920的引腳及功能介紹 引腳符號(hào) 功能介紹 引腳符號(hào) 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(fù) 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(hào)端） RST 復(fù)位信號(hào) V0 LCD驅(qū)動(dòng)電壓 R/W(SID) 讀 /寫(xiě)選擇端（串行數(shù)據(jù) 輸入端）， H讀 L寫(xiě) E（ CLK） 使能信號(hào)（串行時(shí)鐘輸入端） DB0DB7 顯示數(shù)據(jù) ST7920是臺(tái)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(diǎn)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(jìn)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(guò) RS232C接口和上位機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。 USB接口電路很簡(jiǎn)單，只需要連接好 USB接口的 4根線就基本可以了。 車(chē)載主機(jī)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汽車(chē)行駛記錄儀應(yīng)同時(shí)配置以下兩種標(biāo)準(zhǔn)接口： 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；標(biāo)準(zhǔn) RS232CD型 9針接口。根據(jù)不同的應(yīng)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(xiě)方法上來(lái)分類(lèi)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(chǔ)卡 (memory card)、邏輯加密 IC卡和 CPU卡 3種。其讀寫(xiě)過(guò)程通常由非接觸式 IC片和讀寫(xiě)設(shè)備間的無(wú)線電波來(lái)完成。 lC卡是汽車(chē)行駛記錄儀的重要組成部分，主要用于駕駛員身份識(shí)別和存儲(chǔ)汽車(chē)的基本數(shù)據(jù)，例如放駕駛員代碼和駕駛證號(hào)碼[16]。 WP為寫(xiě)保護(hù)引腳，如果將其置低，則 AT45DB081B中存儲(chǔ)器的前 256頁(yè)被寫(xiě)保護(hù)。而且對(duì) FM25L256進(jìn)行操作之前，必須向其傳遞一個(gè)操作代碼，以指示 FM25L256現(xiàn)在進(jìn)行的是什么操作。 對(duì)于大容量的非易失性存儲(chǔ)器，通常采用 EEPROM或 Flash型存儲(chǔ)器，它們不僅可以在掉電的情況下不會(huì)丟失所保存的數(shù)據(jù)，并且可改寫(xiě)的次數(shù)也很大，價(jià)格低廉，其中 Flash型器件的擦寫(xiě)速度更快，可擦寫(xiě)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(chǔ)器FM25L256，它具有以下顯著特點(diǎn)： 將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)暫存起來(lái)，滿一頁(yè)時(shí)，再將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)間僅能精確到秒， 所以時(shí)間不需要每 200ms記錄一次，每 5次 (1秒 )記錄一次時(shí)間 [11]。 存儲(chǔ)需求分析 國(guó)標(biāo)要求記錄儀具備車(chē)輛行駛速度的測(cè)量、記錄、存儲(chǔ)功能。它采用 I2C總線接口，與微控制器的連接僅需兩根信號(hào)線，硬件電路比較 簡(jiǎn)單 [10]。選通脈沖可作為 CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)，以通知CPU以中斷方式接收所按鍵的編碼。 多達(dá) 7個(gè)定時(shí)器： 3 個(gè) 16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4個(gè)用于 輸入捕獲 /輸出比較 /PWM 或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入； 1 個(gè) 16 位帶死區(qū)控制和緊急剎車(chē)，用于電機(jī)控制的 PWM 高級(jí)控制定時(shí)器； 2個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器 (獨(dú)立的和窗口型的 )；系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器： 24位自減型計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)每隔 信號(hào)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(chē)速脈沖信號(hào)實(shí)際上并不是規(guī)則的矩形波 ,使車(chē)速測(cè)量的精度達(dá)到一定要求 ,本系統(tǒng)選用集成施密特觸發(fā)器 LM311來(lái)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(huì)有反向電動(dòng)勢(shì)，續(xù)流二極管 D2 的接入正好和反向電動(dòng)勢(shì)方向一致，它把反向電動(dòng)勢(shì)以電流的形式中和掉，從而保護(hù)了其他電路元件，保護(hù)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(gè)續(xù)流二極管 D3，續(xù)流二極管 D3 用來(lái)為電感電流提供通路，但續(xù)流二極管必須是快恢復(fù)的； (5)在輸出端和地之間接輸出電容 C，用來(lái)實(shí)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(yīng)性、過(guò)壓沖擊和短路保護(hù)等因素，采用具體電路來(lái)消除及處理。記錄儀的電源直接取自蓄電池，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和用電負(fù)載發(fā)生較大變化時(shí)，可保持汽車(chē)電網(wǎng)電壓的相對(duì)穩(wěn)定。 操作功能： 操作按鍵設(shè)置應(yīng)能滿足使用要求，并且應(yīng)在對(duì)應(yīng)的位置標(biāo)出各按鍵名稱。記錄儀應(yīng)能以不大于 lmin的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并儲(chǔ)存車(chē)輛在最近 360個(gè)小時(shí)內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，即車(chē)輛在行駛過(guò)程中與實(shí)時(shí)時(shí)間相對(duì)應(yīng)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(jì)，全國(guó)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(gè)省、自治區(qū)、直轄市汽車(chē)行駛記錄的應(yīng)用工作取得進(jìn)展，已安裝使用行駛記錄儀的客運(yùn)、貨運(yùn)企業(yè)約 350多家，車(chē)輛約 4萬(wàn)輛。 國(guó)內(nèi)汽車(chē)行駛記錄儀