轿车黑匣子便是轿车行进记载仪,它是用来记载轿车在行进中的状况。跟着黑匣子在飞机上的成功运用,越来越多的国家也在轿车上运用这种技能。早在1990年曾经欧共体就经过了在轿车上设备黑匣子的立法,要求欧共体的15个成员国在10年内给运用中的900万辆商用车中设备这个设备。美国、***、香港及马来西亚等国家和地区也相继广泛运用轿车黑匣子[1]。从运用的作用来看,轿车黑匣子不光能够在事端放生后精确的反映其时轿车的状况一起也在防备轿车事端方面取的了明显的作用。在2004年10月1日,我国推出了新的《机动车运转安全技能条件》（GB7428-2004）,明确要求用于公路运营的载客轿车、重型载货轿车、半挂车应当设备、运用契合国家规范的轿车行进记载仪。
现在国内出产轿车黑匣子的有60多家经过国标检测的企业,其间2/3是贴牌出产,或署理出售其它企业产品;真实有技能、有资金、有出产线的企业只要18家左右,其间比较闻名的是四川大科星、北京伟航、惠州锐神等。但其轿车黑匣子多是运用8位或16位单片机作为处理器,选用汇编语言,运用程序也比较单一。尽管也有公司研宣布了第二代轿车黑匣子,功用也比较多但其仍是没有运用操作体系到上面,所以在扩展性和稳定性上面仍是有缺点。在国外,俄罗斯最新研宣布来的轿车黑匣子能够当事端发生后,车辆空间运动物理量改变将被“黑匣子”记载得一览无余,然后协助人们剖析事端怎样发生,轿车今后能够怎样改善。在嵌入式体系方面,欧洲的ICE现已成功的把嵌入式体系运用到了轿车黑匣子上。
1 体系的整体结构
1.1 需求剖析
根据国家最新出台的轿车行进记载仪的规范：要求轿车行进记载仪能够对实时时钟、日期及驾驭时刻的收集、记载、贮存,车辆行进速度、路程的丈量、记载、贮存等,关于事端疑点数据,记载仪应以不大于0.2秒的时刻距离持续记载并贮存停车前20秒实时时刻对应的车辆行进速度值及车辆制动状况信号[2]。
1.2 体系的结构
本体系选用的首要的硬件是：32位三星的S3C44B0X处理器、信号处理电路、RS232型规范接口和USB1.1规范接口、4M Flash、8M SDRAM、4K FRAM、操作键盘和扩展接口。操作体系用的是uClinux操作体系。体系结构如图一。
1.3 结构描绘
1、32位三星的S3C44B0X处理器,其内置有RTC（实时时刻芯片）能够完结北京时刻的日期和时钟,该日期和时钟被用于为记载仪完结一切功用（记载、存储、输出等）标示日期和时钟,一起其强壮的其它功用为本体系运用和今后的晋级或扩展供给很好的支撑。2、信号处理电路处理轿车黑匣子收集的信号,使其满意咱们体系的要求。3、本体系装备了RS232型规范接口和USB1.1规范接口,选用USB接口来完结数据从轿车黑匣子到计算机间的通讯,使数据间的通讯愈加的便利和敏捷。4、首要是的存储单元是4M的Flash用来存储uClinux操作体系和记载的数据,8M的SDRAM和一块4K的FRAM。当轿车运转时记载仪以0.2s的时刻距离持续记载并贮存停车前20s实时时刻对应的车辆行进速度以及包过制动的8个信号量进行记载,而且把其存储在FRAM存储器中。这些数据将作为事端疑点数据。一起记载仪将以0.5min的距离时刻从FRAM中进行采样,把采样的成果存进Flash存储器中。5、软件方面选用uClinux操作体系,能够更好的满意体系稳定性、可扩展性和运用程序的多样性。
2 关键技能
2.1 信号数据的收集和处理
为了降低成本到达可实用性,本体系选用的信号都是从轿车上的各个传感器上直接采纳。首要收集的信号有车速信号、制动信号和各个灯火的信号。
2.1.1 车速信号的收集和处理
本体系车速信号的收集是轿车上的ABS轮速传感器上的信号。现在ABS传感器轮速传感器广泛选用的是变磁阻式的电磁传感器,经过研讨发现ABS传感器宣布的信号是正弦波信号,而且信号的频率和轿车的速度成正比联系,因而咱们需求把信号的频率转化成相应的电压值,然后再送入A/D转化器。但一起又由于轿车在行进的时分对ABS传感器宣布的信号有非常大的搅扰,所以需求在信号进行频压转化前对信号进行处理。
信号的处理进程为(1)经过限幅电路。由于车轮的转速越快,正弦波信号的幅值越大。所以经过两个稳压二极管将信号的幅值约束到正负5幅以内。(2)经过滤波电路。由于轿车在运转的时分会发生很大的高频搅扰信号,因而选用二阶带反应的有源滤波器,去除高频搅扰信号。(3)经过整形电路,把正弦波信号转化成方波信号。(4)最终经过频压转化电路。转化进程如图二所示。
图二
2.1.2 制动信号和各个灯火信号的收集和处理
轿车上的制动和灯火信号的收集都是直接经过轿车上的制动电路或许灯火电路收集而得,其输出都是一个电压为12V的地跃信号,因而咱们经过一个光电隔离器来完结抗搅扰和稳压。
2.2 USB接口的规划
USB即通用串行总线（Universal serial bus）,是一种快速、灵敏的总线接口。与其它通讯接口比较,USB接口最杰出的特点是易于运用和传输的速率快。所以USB接口被越来越多的体系所选用。为了完结本体系本项目经过USB接口把轿车黑匣子记载存储的数据传送到计算机或许PDA上,咱们把整个体系当成个U盘来考虑,这样就能够便利、快速的完结数据的传送。
USB安排按设备的不同特点,界说了一系列设备类及设备次类。将这些相同特点的设备组合在一起的长处是,能够一起开展该类以PC主机为主的驱动程序。现在USB中界说了以下类：Audio、Communication、Display、Human Interface、Mass storage、Image、Printer、Power、PC Legacy、Physical interface。由于咱们这个项目需求做的是把整个体系当成一个U盘来进行数据的传输,所以需求咱们遵照Mass storage协议。一起Microsoft Windows 中供给对Mass storage协议的支撑,因而USB 移动设备只需求遵照Mass storage协议来安排数据和处理指令,即能够完结与PC机之间的数据交流。一起在Flash的存储单元安排形式中选用FAT16 文件体系,这样,就能够直接在Windows 的浏览器中经过可移动磁盘来交流数据。
USB 安排现在界说了Mass Storage 协议传输的两个规范,即：1. USB Mass Storage Class Control/Bulk/Interrupt (CBI) Transport 2. USB Mass Storage Class Bulk-Only Transport。可是CBI不能用于高速设备,所以在咱们的这个体系中选用第二种传输方法Mass Storage Class Bulk-Only。
在这种传输形式下,需求留意接口描绘符中的一些值的设定。把bInterfaceClass的值设为08,代表本设备为Mass storage Class。把bInterfaceSubClass的值设为06,这样标明USB设备在传输中遵照SCSI协议。这是由于海量存储设备（General Mass Storage Device）是随机存取、根据块／扇区存储的设备。它只能存储和取回来自CPU 的数据。这种设备的接口遵照SCSI－2 规范的直接存取存储设备（Direct Access Storage Device）协议。bInterfaceProtocol的值设为50,即USB设备为Bulk-Only Transport传输形式。
当设备刺进到USB 后,USB 即对设备进行查找,并要求设备供给相应的描绘符。在USB Host 得到上述描绘符后,即完结了设备的装备,识别出为Bulk－Only 的Mass Storage 设备,然后即进入Bulk－Only 传输方法。在这种传输方法下,有三种类型的数据在USB 和设备之间传送,CBW、CSW 和一般数据。CBW（Command Block Wrapper,即指令块包）是从USB Host 发送到设备的指令,指令格局遵照接口中的bInterfaceSubClass 所指定的指令块,这儿为SCSI 传输指令集。USB设备需求将SCSI 指令从CBW 中提取出来,履行相应的指令,完结今后,向Host 宣布反映当时指令履行状况的CSW（Command Status Wrapper）,Host 根据CSW 来决议是否持续发送下一个CBW 或是数据。Host 要求USB 设备履行的指令可能为发送数据,则此刻需求将特定数据传送出去,结束后宣布CSW,以使Host 进行下一步的操作。USB 设备所履行的操作可用图三所示。
在这儿需求留意的是Flash的读写特点是其可随机读,但无法随机写。Flash在写之前有必要先擦除,而一擦又有必要擦一个Block或许一个sector,因而在擦除某Block或sector 之前有必要保存同一个Block或sector 中有关的数据。假如每收到一次数据就进行一次擦、保存、写的操作,体系使命将非常深重,无法及时呼应USB Host 端的恳求,因而这个需求经过设置必定巨细的缓冲区来处理。
3 uClinux操作体系
在进行嵌入式体系规划中,对操作体系的挑选是至关重要的,关于体系需求不同需求运用不同的操作体系。本体系考虑的首要是稳定性和安全性,所以运用uClinux操作体系。uClinux操作体系是基本上跟Linux操作体系是相同的。(1)它是免许可证用费一起具有很高的稳定性、安全性和可裁剪性。(2)支撑强壮的网络功用,这个使咱们的体系有更好的扩展性,比方今后在上面完结GPRS等网络功用(3)具有丰厚的敞开东西,供给C、C++、JAVA以及许多其它的开发东西,这个为咱们的运用程序的开发供给了很大便利。（4）具有很多的文档可供咱们参阅。它们之间最大的不同是是uClinux是了为了满意没有MMU的处理器而特别规划的,即uClinux不能运用处理器的虚拟内存办理技能而是选用的是实存储器办理战略。
这儿有首要的三个方面在移植的进程中是需求留意的。1、假如处理器的核不被uClinux支撑,这就需求咱们在uclinux/linux-2.4.x/arch/中添加一个新的体系结构,这个工作量将是巨大的。但在咱们的这个体系中ARM7TDMI体系结构现已存在uclinux/linux-2.4.x/arch/armnommu/目录中。2、在相同体系结构目录中找一个与你的处理器比较挨近的处理器的装备文件进行修正,使之适宜你的处理器。假如没有适宜的就需求你自己写,相同这个工作量也是相当大的。3、假如本体系的一些外围设备电路不被uClinux所支撑,需求自己编写其的设备驱动程序。
4 结束语
本轿车黑匣是建立在以32位三星的S3C44B0X微处理器为中心及uClinux操作体系的嵌入式体系,能够更好的满意体系稳定性和运用程序的多样性,因而能够愈加完好、精确和多样性的记载下轿车的行进状况,为事端的剖析供给精确的根据,一起也对按捺交通事端起到很大的重要。另外在本体系中咱们把整个体系做成U盘,这样能够把记载的数据便利、敏捷的传输到计算机或许PDA上。
