GM8125和GM3101在車(chē)輛行駛記錄儀中的應用

摘要： 本文介紹了車(chē)輛行駛記錄儀中串口擴展模塊和倒車(chē)雷達模塊的設計方案，提供兩種簡(jiǎn)單適用的設計方案。

關(guān)鍵詞： 汽車(chē)電子；車(chē)輛行駛記錄儀；串口擴展；倒車(chē)雷達

現今，汽車(chē)電子技術(shù)日益進(jìn)步，GPS、倒車(chē)雷達幾乎已成中高檔汽車(chē)的標準配置，而且傳統汽車(chē)中的很多傳感器和控制方式都已使用電子電路，這就為實(shí)現車(chē)輛行駛記錄儀提供了必要的條件。以下簡(jiǎn)要介紹國騰微電子公司的GM8125串口擴展IC和GM3101倒車(chē)雷達IC在車(chē)輛行駛記錄儀中的應用。

車(chē)輛行駛記錄儀通訊電路

本記錄儀中，與通訊相關(guān)的主要包括以下幾個(gè)部分：GPS全球定位模塊、GPRS通訊模塊、倒車(chē)雷達、打印機、文本/語(yǔ)音轉換模塊以及上位機通訊模塊，它們都需要通過(guò)串口與ARM主控制器連接。因為主控制器串口數量有限，沒(méi)有足夠串口與各個(gè)子模塊分別連接，故系統必須由串口擴展模塊來(lái)完成串口擴展功能，本文利用GM8125實(shí)現串口擴展，它把主控制器的一個(gè)串口擴成5個(gè)?？紤]到系統與上位機通訊的時(shí)候相對較少，所以與通訊量不多的倒車(chē)雷達共用一個(gè)串口，由主控制器的一個(gè)GPIO口來(lái)控制切換，使主控制器能同時(shí)與6個(gè)設備通訊。通訊電路框圖如圖1所示(圖中省略了ARM與GM8125之間的控制信號連線(xiàn))。

圖 1  車(chē)輛行駛記錄儀通訊電路框圖

GM8125與ARM主控制器的連接

GM8125有兩種工作模式：?jiǎn)瓮ǖ滥Ｊ胶投嗤ǖ滥Ｊ健?BR>當采用單通道模式工作時(shí)，GM8125等效于兩組四選一多路選擇器，它按照STADD0_2的設定把它從Rxd0收到的數據按相同波特率送到相應的Txd1_5引腳，同時(shí)按照SRADD0_2的設定把從它從Rxd1_5收到的數據按相同波特率送到Txd0主控制器。單通道模式不需要進(jìn)行波特率和數據幀長(cháng)的設置，主串口和子串口采用一對一通訊，每次只允許一個(gè)子串口與主串口通訊。單通道模式適合于以下場(chǎng)合：

A、 系統運行過(guò)程中可以準確預見(jiàn)、或者可以準確設定從機發(fā)送數據給主控制器的時(shí)間；
B、 呼叫/應答系統中從機不會(huì )主動(dòng)向主機發(fā)送數據，只有在主機向從機請求數據時(shí)才有數據發(fā)送給主控制器；
C、 從機需要通訊波特率非常高時(shí)，多通道模式下，主串口和各子串口采用一對多通訊，各子串口可以同時(shí)工作，自動(dòng)響應接收數據，不需要主機控制接收，因此多通道模式主要用在從機發(fā)送數據時(shí)間不可控和要求實(shí)時(shí)收發(fā)數據的應用中。

在多通道模式下，在初始化時(shí)主控制器需要先向GM8125寫(xiě)配置寄存器來(lái)選擇幀數據格式和波特率。每次要向一個(gè)子串口寫(xiě)數據前，先在STADD0_2引腳上設置好發(fā)送子串口地址，然后向GM8125寫(xiě)入串口數據，GM8125會(huì )自動(dòng)把數據從相應的Txd引腳發(fā)送出去。需要注意的是，主控制器在向同一子串口寫(xiě)入兩連續數據時(shí)，子串口至少要隔按照配置寄存器設定的格式和波特率發(fā)送完上一字節所需的時(shí)間，這可以通過(guò)延時(shí)來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)把STADD0_2設成000，然后連續發(fā)送5字節0來(lái)實(shí)現。

當GM8125的任意一個(gè)子串口接收到數據時(shí)，它將主動(dòng)從Txd0引腳發(fā)送出來(lái)，同時(shí)在SRADD0_2引腳上輸出相應的數據表明該數據對應的子串口序號。由于地址線(xiàn)在TXD0送出下一字節的第5位時(shí)改變，因此當主控制器的串口接收到了該數據后，應該立即去讀取SRADD0_2的值以確定子串口號，否則有可能會(huì )造成數據與子串口號張冠李戴。

主控制器與GM8125的硬件連接方式如圖2所示，主控制器通過(guò)8個(gè)GPIO分別與GM8125的Reset、MS和其它引腳相連。系統剛開(kāi)始工作時(shí)，為了確保GM8125處理一個(gè)可知的波特率和數據格式，必須由主控制器主動(dòng)對GM8125進(jìn)行復位。

使用GM8125進(jìn)行串口擴展具有以下優(yōu)勢：
* 控制簡(jiǎn)單。芯片利用軟件設置工作方式，最大限度地減少控制線(xiàn)，不需要占用太多主機的系統資源。
* 應用靈活。芯片具備兩種工作模式、多種工作波特率、10位或11位數據幀長(cháng)可靈活選擇。
* 通用性強。芯片設計時(shí)充分考慮各種用戶(hù)的需求，只需提供標準UART和IO口即可與GM8125通訊，對控制器沒(méi)有特殊要求，適用于大多數串口通訊系統。
* 工作波特率高。芯片子串口在單通道模式下波特率支持20Mbps，多通道模式下支持38.4kbps。
* 性能穩定。硬件實(shí)現串口比軟件實(shí)現串口更能保證串行通訊的穩定性，同時(shí)每位數字采樣16次，保證了數據的正確性。
* 波特率誤差小。輸出波特率誤差小于0.2%，輸入波特率誤差小于2.8%。

圖2  ARM控制器與GM8125的連接圖

倒車(chē)雷達系統的集成

目前車(chē)載設備越來(lái)越趨向于將各子系統集成化，提高控制器和顯示屏的利用率，因此各種車(chē)輛附加裝置如胎壓檢測系統、倒車(chē)雷達系統等不再獨立工作，而是和其他系統集成在一起以節約系統資源。例如本汽車(chē)行駛記錄儀方案就將倒車(chē)雷達集成在本系統中。

GM3101倒車(chē)雷達專(zhuān)用控制芯片，用純硬件ASIC方式實(shí)現倒車(chē)雷達主機功能，將倒車(chē)雷達需要的主要元件(控制器、運放電路、濾波電路等)都集成在了單一芯片中，外圍只需接上超聲波傳感器和功率器件就可以實(shí)現整個(gè)系統功能，提高了系統集成度，也不需要軟件編程，是目前最簡(jiǎn)單的一種倒車(chē)雷達實(shí)現方案。該芯片主要工作原理為定時(shí)向超聲波探頭發(fā)送驅動(dòng)信號，同時(shí)接收超聲探頭回送的檢測信號，根據發(fā)送和接收的時(shí)間差計算障礙物的距離，輸出相應報警信號。該芯片主要特性包括：