【文章內(nèi)容簡介】 CAN、7個定時器、2個ADC 、9個通信接口。功能：內(nèi)核：ARM 32位的CPU；最高72MHz工作頻率。 存儲器：從64K或128K字節(jié)的閃存程序存儲器；高達(dá)20K字節(jié)的SRAM。 時鐘、復(fù)位和電源管理：～；上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測器(PVD)；4~16MHz晶體振蕩器；內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器；內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器；產(chǎn)生CPU時鐘的PLL；帶校準(zhǔn)功能的32kHz RTC振蕩器。 低功耗：睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式；VBAT為RTC和后備寄存器供電。多達(dá)80個快速I/O端口：26/37/51/80個I/O口，所有I/O口可以映像到16個外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號。 調(diào)試模式：串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口。 多達(dá)7個定時器：3個16位定時器，每個定時器有多達(dá)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(jī)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。 多達(dá)9個通信接口：多達(dá)2個I2C接口；多達(dá)3個USART接口；多達(dá)2個SPI接口(18M位/秒)；CAN接口；USB 。 時鐘電路設(shè)計時鐘電路是單片機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏，CPU就是通過復(fù)雜的時序電路完成不同的指令功能的。 外部晶振連接圖 復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位是單片機(jī)的重新初始化操作。單片機(jī)在啟動運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使CPU和系統(tǒng)中其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因此復(fù)位是一個很重要的操作方式，但單片機(jī)本身不能自動進(jìn)行復(fù)位，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實現(xiàn)。 上電自動復(fù)位電路 鍵盤模塊 汽車行駛記錄儀現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求操作按鍵設(shè)置應(yīng)能滿足使用要求，并且應(yīng)在對應(yīng)的位置標(biāo)出各按鍵名稱。 設(shè)計方案的選擇鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤有檢測鍵閉合、去抖動及產(chǎn)生相應(yīng)鍵編碼的硬件電路和一個選通脈沖。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。此種鍵盤使用方便，但硬件開銷大、電路復(fù)雜、成本高，常不被單片機(jī)系統(tǒng)所采用，而是用非編碼鍵盤代替。非編碼鍵盤用一些按鍵排成行列矩陣，按鍵的作用只是使相應(yīng)點接通或斷開，在相應(yīng)程序配合下產(chǎn)生被按鍵的編碼。這種結(jié)構(gòu)的特點是按鍵較少，硬件設(shè)計簡單且相應(yīng)的鍵掃描軟件實現(xiàn)也比較簡單。本設(shè)計考慮到儀表系統(tǒng)的簡單與美觀，在滿足功能的基礎(chǔ)上沿用大部分記錄儀的四鍵設(shè)計方式，即上鍵、下鍵、取消鍵、確定鍵。 電路設(shè)計傳統(tǒng)的鍵盤解決方案電路連接比較復(fù)雜，不管是獨立式鍵盤還是矩陣式鍵盤，都會浪費微控制器的端口資源，要占用多根I/O端口線，這嚴(yán)重浪費系統(tǒng)的端口資源。而且都需要人為進(jìn)行去抖動處理，且抗干擾性差。 ZLG7290可完全克服上述弊端。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。而且可以驅(qū)動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED、64只獨立按鍵，并可提供自動消除抖動、連擊鍵計數(shù)等功能。ZLG7290B的電路簡單，使用也很方便。 用戶按下某個鍵時，ZLG7290的INT引腳會產(chǎn)生一個低電平的中斷請求信號，讀取鍵值后，中斷信號就會自動撤銷。正常情況下，微控制器只需要判斷INT引腳就可以得到鍵盤輸入的信息。按鍵實現(xiàn)的方式是通過12C總線與ZLG7920鏈接實現(xiàn)信息通信。ZLG7290是12C接口鍵盤及LED驅(qū)動器，方便鍵盤中斷信號與處理器接口相連，按鍵或者傳感器檢測可實現(xiàn)鍵盤去抖動處理、雙鍵互鎖處理、連擊鍵處理、功能鍵處理，簡化輔助電路的設(shè)計、方便功能擴(kuò)展。 鍵盤模塊接口電路設(shè)計 ZLG7290引腳功能介紹引腳符號功能介紹引腳符號功能介紹Dig0Dig7LED顯示位驅(qū)動及鍵盤掃描線/RES復(fù)位輸入端，低電平有效SegASegHLED顯示段驅(qū)動及鍵盤掃描線OSC1連接晶體以產(chǎn)生內(nèi)部時鐘SDAI2C總線接口數(shù)據(jù)/地址線0SC2連接晶體以產(chǎn)生內(nèi)部時鐘SCLI2C總線接口始終線VCC電源正（）/INT中斷輸出端，低電平有效GND電源地 存儲器模塊根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，汽車行駛記錄儀中的數(shù)據(jù)應(yīng)該包括2個部分：汽車實時數(shù)據(jù)(存放汽車發(fā)生事故前后的20S時間內(nèi)數(shù)據(jù))；汽車歷史數(shù)據(jù)(存放360h內(nèi)汽車和司機(jī)的行駛狀況)。 存儲需求分析國標(biāo)要求記錄儀具備車輛行駛速度的測量、記錄、存儲功能。車輛行駛速度數(shù)據(jù)主要由事故疑點數(shù)據(jù)和行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)兩部分組成。(1)事故疑點數(shù)據(jù)的存儲需求、記錄次數(shù)至少為10次。速度記錄單位為km/h，測量范圍為0km/h~220km/h，測量分辨率等于或優(yōu)于1km/h。需要存儲的實時數(shù)據(jù)至少應(yīng)該包含以下信息:駕駛員代碼，單獨存儲，十六進(jìn)制，占用3個字節(jié)的存儲空間。 時間(年、月、日、時、分、秒)，8421BCD碼，占用6個字節(jié)。速度，十六進(jìn)制，占用1個字節(jié)。車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，十六進(jìn)制，占用1個字節(jié)?？紤]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。 疑點數(shù)據(jù)的格式序號123合計項目名稱時間速度車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）6151516根據(jù)疑點數(shù)據(jù)的邏輯格式，可以計算出每秒事故疑點數(shù)據(jù)占用16個字節(jié)存儲空間。20秒實時數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)空間：2016=320(字節(jié))(2)行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲需求國標(biāo)規(guī)定無論車輛在行駛狀態(tài)還是停駛狀態(tài)，記錄儀均應(yīng)能提供實時時間對應(yīng)的車輛行駛速度信息。記錄儀應(yīng)能以不大于1分鐘的時間間隔持續(xù)記錄并存儲車輛在最近360小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，該行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)為車輛在行駛過程中與實時時間相對應(yīng)的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度。速度的單位為km/h，測量范圍為：0km/h220km/h，分辨率等于或優(yōu)于1km/h。需要存儲的行駛數(shù)據(jù)包含以下幾組信息：駕駛員代碼，單獨存儲，十六進(jìn)制，3字節(jié)。時間(年、月、日、時、分)，8421BCD碼，5字節(jié)；速度，十六進(jìn)制，1字節(jié)；里程，8421BCD碼，3字節(jié)。從而可得每一分鐘需要記錄的歷史數(shù)據(jù)為9字節(jié)。本記錄儀中，總共存儲最近360小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，因此需要的存儲空間為：360609=194400(字節(jié))=189．84375k(字節(jié))。另外，還要存儲數(shù)據(jù)的索引、車輛特征系數(shù)(十六進(jìn)制，3字節(jié))、車輛識別代號VIN(ASII碼，17字節(jié))、車牌號碼(ASII碼，12字節(jié))、車牌分類(ASII碼，12字節(jié))、駕駛員代碼(十六進(jìn)制，3字節(jié))、機(jī)動車駕駛證號碼(ASII碼字符，18字節(jié))、記錄儀主機(jī)可識別的唯一性編號及初次安裝同期(8421BCD碼，5字節(jié))、記錄儀每一次下傳的日期及時間8421BCD碼，5字節(jié))、每一次上載的日期和時間(8421BCD碼，5字節(jié))、每一次車輛特征系數(shù)的設(shè)定時間(8421BCD碼，5字節(jié))等信息。預(yù)計總的數(shù)據(jù)量將會有200k字節(jié)。 存儲方案選擇為方便敘述，事故疑點數(shù)據(jù)、行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)分別采用實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)術(shù)語。實時數(shù)據(jù)存放汽車發(fā)生事故前后的數(shù)據(jù)，主要用于分析事故發(fā)生的原因和事故的責(zé)任；歷史數(shù)據(jù)存放汽車和司機(jī)的行駛狀況，作為事故分析的參考依據(jù)和對汽車、司機(jī)的運行狀況考核。本記錄儀需要存儲的數(shù)據(jù)量較大，記錄儀對存儲的實時性和可靠性要求較高。本文設(shè)計的記錄儀實時數(shù)據(jù)存儲在鐵電存儲器中，歷史數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)閃存中。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。(1)實時數(shù)據(jù)的存儲記錄儀不僅要有較大的存儲空間，并且要求能夠有較快的存取速度，掉電情況下能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行保存。為了保證所有采集的數(shù)據(jù)能夠及時的存儲，僅使用Flash存儲器是不行的，因為它的擦寫速度比較慢，不能按字節(jié)進(jìn)行擦寫操作。在記錄儀掉電或單片機(jī)任務(wù)繁忙的情況下，會造成車輛行駛信息不能及時的存儲。因此，需要擴(kuò)展一個快速的RAM器件作為數(shù)據(jù)緩存。單片機(jī)可以將采集的數(shù)據(jù)及時保存在緩存中，在空閑周期內(nèi)，將成頁或成塊的車輛行駛數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到Flash存儲器中，充分保證記錄儀的可靠性。目前可滿足實時數(shù)據(jù)存儲方案的非易失性RAM主要有普通靜態(tài)RAM加電池供電、內(nèi)部帶鋰電的非易失性RAM和新型的非易失性FRAM鐵電存儲器三種實現(xiàn)方式。第一種方案要考慮電池充放電電路、同時要保證電池電量可靠、安裝穩(wěn)定牢固等因素，使得系統(tǒng)復(fù)雜度增大、可靠性降低；第二種方案RAM價格昂貴，1K字節(jié)需要15元左右；第三種方案FRAM兼具RAM的快速寫入特性和ROM的非易失性，沒有電池產(chǎn)生的不良因素。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：工作頻率最高可達(dá)25MHz，存儲空間為32K8bit；無限次的讀寫次數(shù)；快速SPI串行協(xié)議，讀寫數(shù)據(jù)無延時；掉電保護(hù)，且掉電數(shù)據(jù)可保持45年；先進(jìn)的高可靠性鐵電制造工藝，體積小、抗干擾性強(qiáng)；完善的軟、硬件雙重寫保護(hù)；(2)歷史數(shù)據(jù)的存儲歷史數(shù)據(jù)存儲器的選擇主要滿足存儲空間較大、存放數(shù)據(jù)安全、保存時間較長等特點即可。嵌入式系統(tǒng)一般不使用硬盤或者軟盤作為存儲設(shè)備，大部分嵌入式系統(tǒng)使用FLASH存儲器來存放數(shù)據(jù)和代碼。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。因此本記錄儀中用Flash型存儲器。Flash存儲器有并行接口方式、SPI接口方式和12C接口方式三種。并行接口方式的Flash占用過多的單片機(jī)I/O引腳，本文設(shè)計的記錄儀I/O資源緊張；12C接口的Flash只需要兩個I/O引腳就可以實現(xiàn)訪問但是其訪問速度比較慢(400Kbps)；SPI總線接口的Flash，需要4個I/O引腳，其訪問的速度可達(dá)20Mbps。綜上所述，F(xiàn)M25L256很適合應(yīng)用在汽車行駛記錄儀這種要求快速頻繁寫操作的非易失性應(yīng)用場合；SPI接口的閃存AT45DB081B適合本記錄儀的應(yīng)用。采用鐵電存儲器與SPI接口的閃存兼顧按字節(jié)快速寫入速度、較大數(shù)據(jù)存儲空間及掉電不丟失數(shù)據(jù)的需求。 存儲器選型(1)鐵電存儲器FM25L256通過SPI接口與主控芯片通信，在SCK的上升沿接收數(shù)據(jù)，在SCK的下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)。將FM25L256的WP腳接高電平、狀態(tài)寄存器設(shè)置為00，不采用硬件寫保護(hù)，這樣就可以對所有存儲空間進(jìn)行寫操作。而且對FM25L256進(jìn)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(jìn)行的是什么操作。 實時數(shù)據(jù)存儲電路 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(hù)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(dá)20MHz；在系統(tǒng)編程比較簡單，不需要高電壓。AT45DB081B的存儲結(jié)構(gòu)分為主存儲區(qū)、兩個緩存區(qū)及一個狀態(tài)寄存器。主存儲區(qū)容量為8,650，752位，被分成10段、512塊和4096頁三個等級，每頁264字節(jié)。AT45DB081B有段、塊和頁三種操作方式，相關(guān)