SD卡在記錄汽車(chē)CAN總線(xiàn)數據中的應用

提出了用SD卡來(lái)實(shí)現記錄汽車(chē)CAN總線(xiàn)數據的設計，介紹了基于LPC2368的SD卡FAT文件系統的實(shí)現方法，并給出了該設計的硬件接口與軟件實(shí)現，闡述了SD卡應用于大容量數據記錄的優(yōu)點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞： CAN總線(xiàn)；SD卡；FAT文件系統；數據記錄

　　CAN總線(xiàn)是德國B(niǎo)OSCH公司在20世紀80年代初，為了解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議。它的短幀數據結構、非破壞性總線(xiàn)性仲裁技術(shù)以及靈活的通信方式適應了汽車(chē)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求，備受汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商的青睞。目前，汽車(chē)上的ECU(電控單元)之間使用CAN總線(xiàn)進(jìn)行通信,例如電控燃油噴射系統、電控傳動(dòng)系統、防抱死制動(dòng)系統（ABS）和防滑控制系統（ASR）等，記錄汽車(chē)CAN總線(xiàn)上的數據對于監控汽車(chē)ECU間正確通信和研究汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )故障的原因具有重要的意義。
　　設計以SD卡作存儲載體，實(shí)現實(shí)時(shí)記錄CAN總線(xiàn)上數據的記錄儀，具有容量大、體積小、重量輕、接口電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且記錄的數據文件可以為PC機所識別，通過(guò)PC機上的分析軟件對其進(jìn)行分析和回放，作為歷史數據用于數據對比。
1 系統設計
　　SD卡應用于CAN總線(xiàn)數據記錄儀的系統結構圖如圖1所示，CAN總線(xiàn)數據儀工作時(shí)應掛接到汽車(chē)CAN總線(xiàn)上，成為一個(gè)CAN節點(diǎn)，以便采集CAN數據信息。主控芯片的主要作用是進(jìn)行數據采集并將采集到的CAN數據以文件格式存儲在SD卡上。此外，SD卡在數據組織結構上與PC機格式兼容，這里選用FAT32文件系統，使記錄數據可以直接供Windows操作系統下的應用程序使用。

2 硬件接口設計
　　硬件平臺的控制核心采用NXP公司的ARM7芯片LPC2368, 該芯片是基于A(yíng)RM7TDMI-S內核的32位微控制器，可在高達72 MHz的頻率下操作，功能強大且成本低，具有高達512 KB的片內Flash、32 KB的SRAM，內部具有豐富的系統外圍設備控制器，包括SD控制器和CAN控制器。
　　SD卡支持2種工作模式：SD模式和SPI模式。SD模式允許4線(xiàn)高速數據傳輸，SPI模式允許簡(jiǎn)單通用的SPI通道接口, 但讀寫(xiě)速度大大降低。由于CAN總線(xiàn)數據傳輸速率較高，因此本設計采用SD模式的4線(xiàn)高速數據傳輸功能。
　　LPC2368與SD卡接口電路如圖2所示，使用SD通信協(xié)議將SD和LPC2368相連實(shí)現數據傳輸。CMD傳輸SD控制器的命令及相關(guān)參數和SD卡對命令的響應信號，DAT0、DAT1、DAT2、DAT3傳輸讀寫(xiě)數據，CLK為時(shí)鐘信號，并由主控芯片來(lái)控制SD卡的電源。

3 軟件設計
3.1 SD卡底層讀寫(xiě)
　　SD卡的讀寫(xiě)操作都是基于命令的，主控芯片通過(guò)向SD卡發(fā)送相應的命令并讀取相應的響應來(lái)實(shí)現對SD卡的控制，在對SD卡讀寫(xiě)之前，首先要對SD控制器進(jìn)行初始化，完成各項參數的配置，包括控制器與CPU數據傳輸的DMA方式、傳輸速率和讀寫(xiě)數據塊長(cháng)度等，之后需要對SD卡進(jìn)行初始化，這是確保SD卡正常數據讀寫(xiě)的前提。SD卡的初始化流程如圖3所示。