导言
我国从20世纪80年代开端进行轿车行进记载仪的研发。2003年4月15日，由公安部有关部门起草、国家标准化办理委员会、国家经贸委审定经过，国家质量监督查看检疫总局发布了轿车行进记载仪的国家标准(GB/T19056-2003)，于2003年9月1日起正式施行。施行目标包含一切的在用车和新车，将逐渐由点到面，分批分时的打开。
轿车行进记载仪是能够记载和再现轿车行进情况的一种数字式电子记载设备，它能够全程记载轿车的行进数据，并经过对所记载的行进信息数据的剖析，对车辆的行进情况予以准确的掌控。轿车行进记载仪可有用防备驾驭员的违章驾驭，下降车辆的交通事端。早在20世纪70年代，欧共体就开端全面强制运用机电模拟式轿车行进记载仪并使得交通事端率下降了30%-50%。90年代以来，美国、日本、马来西亚、新加坡等国家也纷繁拟定轿车行进记载仪的法规。
1轿车行进记载仪的功用
轿车行进记载仪包含轿车行进记载仪的主机和计算机端的数据剖析软件这两部分组成。该课题中要点规划轿车行进记载仪的主机部分。
参照轿车行进记载仪的国家标准(GB/T19056-2003)的要求，本课题所规划的轿车行进记载仪首要完结如下功用：自检功用;实时时刻、日期及驾驭时刻的收集、记载、存储功用;车辆行进速度的丈量、记载、存储功用;车辆行进路程的丈量、记载、存储功用;驾驭员身份记载功用;键盘操作功用;数据显现;数据打印输出功用;数据通讯功用。在数据通讯接口部分除了国家标准所规则的USB标准接口和标准RS232CD型9针接口的这两种通讯办法外，该课题中还增加了CAN总线接口功用。
2体系的硬件规划
该课题所规划的轿车行进记载仪选用带有ARM7TDMI-S内核的LPC2292为微操控器，操作体系选用UC/OS-Ⅱ嵌入式操作体系。该体系可完结对车速信号、开关量信号以及模拟量信号的收集、处理以及数据的实时存储和显现，经过串口、USB接口能够完结与PC机之间的数据通讯，经过CAN总线接口可完结与轿车上的CAN节点间的数据通讯。该体系的外围接口模块有电源模块、复位电路模块、信号收集模块、键盘操作模块、存储器模块、时钟模块、显现模块、JTAG调试接口以及通讯接口模块，体系的组成框图如图1所示。
图1 轿车行进记载仪的组成框图
2.1 微操控器
LPC2292是PHILIPS公司开发的依据一个支撑实时仿真和盯梢的32 位 ARM7TDMI-S CPU 的微操控器，并带有256kB嵌入的高速 FLASH 存储器。128 位宽度的存储器接口和共同的加快结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运转。该操控器有两路CAN通道和10路A/D转化通道，并带有外部存储器接口，可便利的进行外部存储器的扩展。
2.2 电源模块
因为车载电源不稳定，首要要对车内的12v电源进行稳压，然后经过线性稳压芯片L7805把电压转化为5V。因为微操控器LPC2292的供电电压为3.3v和1.8v，故还需求经过低压差(LDO)稳压器SPX117M3-3.3和SPX117M3-1.8把5v别离转化为3.3v、1.8v。
2.3 信号收集模块
信号收集模块需求收集的信号有1路车速信号、15路开关量信号以及2路模拟量信号。
经过霍尔式车速传感器输出轿车的车速信号，因为传感器输出的信号不是标准的脉冲信号，故需求对该车速信号进行整形处理。车速信号先经过运算扩大器OP2340进行信号的扩大，然后经过施密特触发器74HC14把车速信号整构成脉冲信号，然后把该脉冲信号与微处理器的P0.11 CAP1.1引脚相连。经过守时器的脉冲捕获功用，可丈量出脉冲信号的脉宽，经过运算可获得轿车的车速。经过对脉冲信号的计数，可得到轿车的路程。
开关信号别离为：前照灯远光、前照灯近光、左转向开关、右转向开关、尾灯、倒车灯、轿车喇叭开关、刮水器开关、焚烧开关、制动开关、中心操控门锁、车门开关(驾驭员侧、前座乘客侧、后座左边、后座右侧)。这15路开关量信号先经过TLP521光耦阻隔后，再经过16路开关量信号检测芯片CD4067进行信号通道的选通，输出信号与LPC2292的P0.8 TXD1引脚相连。经过CD4067的 4个输入端顺次进行这15路开关信号的通道挑选，然后别离读取P0.8 TXD1引脚的情况，就可知道各路开关的情况。
两路模拟量信号别离为冷却水温信号和节气门开度信号。因为冷却水温传感器、节气门传感器的输出信号均为电阻信号，故先把传感器输出的电阻信号转化为电压信号，经过4路运算扩大器LM124对这两路电压信号整形，然后再把这两路信号输出到微处理器的模数转化引脚P0.27 ANT0、P0.28ANT1进行模数转化。
2.4 存储器模块
依据国家标准规则，轿车行进记载仪中的数据应该包含2个部分：轿车实时数据(寄存轿车产生事端前后的20 s时刻内数据);轿车历史数据(寄存360 h内轿车和司机的行进情况)。
因为轿车的实时数据更新频频，要求有较高的可靠性，在该课题中选用NOR型 FLASH存储器SST39VF1601作为数据存储器。该存储器是一个1M16的CMOS多功用FLASH MPF器材。SST39LF/VF160 具有高功用的字编程功用，字编程时刻为 14us。该芯片有10,000个周期的耐用性和大于100年的数据坚持时刻，可广泛用于规划制作和测验等运用中。它的运用可明显增强体系的功用和可靠性，下降功耗。
2.5 实时时钟模块
轿车行进记载仪需求对情况产生时对应的时刻信息作相应的记载，以便后来的剖析运用，所以需求具体的时刻信息。LPC2292有内置的实时时钟RTC模块，但该模块不支撑微操控器的断电形式，故需求对轿车行进记载仪规划外部实时时钟模块。因为行进记载仪对时刻的实时性要求较高，并在体系断电时钟仍要运转，故挑选具有掉电检测功用而且供给附加电池供电的时钟芯片DS1302。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节的静态RAM，可经过串行接口与微操控器进行通讯，同步串行通讯时仅需求3个口线。其实时时钟/日历电路可供给秒、分、时、日、期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可主动调整。该芯片作业时功耗低并支撑备用电源供电。
2.6 键盘操作模块
因为LPC2292的GPIO口的引脚方位不接连，故该模块选用了ZLG7290来驱动44行列式小键盘。其间ZLG7290是I2C串行接口器材，能供给键盘中止信号，能够便利地与处理器相连。在44行列式小键盘上设置车速显现按键、路程显现按键、模拟量显现按键、USB数据传输按键、串口数据传输按键、驾驭员信息输入按键、时刻的调整按键、打印输出按键。
2.7 显现模块
该体系中显现模块选用YLF240128点阵式液晶显现模块，被光源色彩为黄绿色，STN液晶屏。它的内嵌操控器为TOSHIBA公司的T6963C，外部显现存储器为32KB。该显现模块用于显现轿车行进记载仪的显现瞬时车速、每分钟最高车速、每10 分钟内最高车速、时刻、日期、总路程数、冷却水温度、节气门的方位等行进数据信息。
2.8 通讯接口模块
该课题中所规划的通讯接口有USB标准接口和标准RS232CD串行接口以及 CAN总线接口。其间USB标准接口和标准RS232CD串行接口能够完结由PC机向轿车行进记载仪主机的数据下传功用和由记载仪主机向PC机的数据上载功用。这样能便利驾驭员的身份辨认以及产生交通事端时获取轿车的行进数据，然后有利于对交通事端的剖析。USB标准接口选用PDIUSBD12器材，该器材完全符合USB1.1的标准。RS232CD串行接口部分选用SP3232进行RS232的电平转化，SP3232是3V电源的RS232转化芯片。
跟着总线技能的开展，轿车上许多电子操控体系都带有CAN接口。为了便利轿车行进记载仪与轿车上的带有CAN接口的电子操控体系之间进行通讯，故给该体系增加了CAN接口。因为LPC2292带有两路CAN通道，故在CAN总线接口电路的规划时只需考虑信号的阻隔和CAN总线收发器的规划。LPC2292的CAN操控器的引出端TD1、P0.25RD1别离经过高速光耦TLP113阻隔后与CAN总线收发器PCA82C250的TXD、RXD相连。该CAN总线接口可与轿车上的其它CAN节点进行数据的通讯。
3体系的软件规划
本课题中轿车行进记载仪软件部分所要完结的功用是对轿车的行进情况数据的守时收集、存储、与PC机进行串口和USB通讯、与轿车的其它CAN节点间的通讯、LCD显现、键盘输入、打印输出等功用。该体系的主程序流程图如图2所示。
图2 体系的主程序流程图
轿车行进记载仪有两种作业情况。轿车运转时，记载当时驾驭员的驾驭信息，如速度、路程、驾车接连时刻、超速记载、泊车时刻等，并在轿车超速时供给蜂鸣器报警。轿车中止时，经过键盘扫描程序挑选选用USB或RS232这两种通讯形式和PC机进行数据交换,数据既能够上载也能够下传。
嵌入式操作体系是规划完结杂乱功用的硬件和软件，并使其结合在一起的计算机体系。嵌入式体系可进步体系的可靠性，进步产品的开发功率并能缩短开发周期。现在常用的操作体系有Linux，Windows CE，VxWorks，OSE，Nucleus，eCos，UC/OS-Ⅱ等。UC/OS-Ⅱ是一个源码揭露、可移植、可固化、可削减及占先式的实时多使命操作体系。UC/OS-Ⅱ经过联邦航空局商用航空器认证，自1992年面世以来，以被运用到数以百计的产品中。因为UC/OS-Ⅱ的上述长处，在本课题中选用UC/OS-Ⅱ操作体系。
轿车行进记载仪的软件编写过程中选用模块化程序规划的办法，树立不同的使命，对使命进行优先级的分配，并在使命之间选用信号量和音讯邮箱这两种通讯机制。UC/OS-II的文件体系结构包含中心代码部分、设置代码部分、与处理器相关的移植代码部分。其间中心代码与处理器无关，该部分包含7个源代码文件和1个头文件，这些文件所完结的功用别离是内核办理、事情办理、音讯行列办理、存储办理、音讯办理、信号量处理、使命调度和守时办理。设置代码与运用有关，该部分包含2个头文件,用来装备事情操控块的数目以及是否包含音讯办理相关代码。移植代码部分与处理器相关，这部分在体系移植过程中需求修正，该部分包含OS CPU.H，汇编文件OS CPU A.S和OS CPU.C。把UC/OS-Ⅱ移植到LPC2292微处理器，需求完结的首要作业是对上述移植代码部分的这3个文件的修正。
4定论
本课题中规划了轿车行进记载仪的硬件和软件部分，该记载仪体系完结了对车速脉冲信号、开关量信号、水温文节气门信号的实时收集、存储和显现，完结了对驾驭员的身份记载功用，并成功完结了USB和串口通讯这两种数据传输办法，很好的满意国家标准(GB/T19056-2003)的要求。
本文作者立异点：在轿车行进记载仪体系的规划中以带有ARM7内核的芯片LPC2292为微处理器，数据通讯模块增加了CAN接口模块，软件规划方面选用了UC/OS-Ⅱ操作体系，并成功完结了该操作体系在LPC2292上的移植。该体系的开发周期短，易保护和修正，是轿车行进记载仪开展的方向。
