基于LPC2362帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀的開(kāi)發(fā)
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汽車(chē)行駛記錄儀的使用具有以下作用和社會(huì )效益：減少交通事故，提高行車(chē)安全，更好地保障社會(huì )群眾及乘客生命財產(chǎn)安全；改善交通環(huán)境和緩解交通壓力，規范駕駛員駕駛習慣，促進(jìn)駕駛員文明駕駛的進(jìn)程；建立車(chē)輛狀態(tài)數據信息系統，為交通事故提供法律依據；規范交通警察執法范圍和文明其執法行為，提高其執法水平、效率和公正性；維護各方利益，記錄儀記錄證據以分清肇事責任的歸屬，可作為保險部門(mén)進(jìn)行理賠的輔助工具。
本系統根據汽車(chē)行駛記錄儀的國家標準和運營(yíng)客戶(hù)的實(shí)際需求，在不增加汽車(chē)行駛記錄儀系統軟硬件資源的基礎上，增加了GPS模塊和CAN模塊功能，使汽車(chē)行駛記錄儀具有記錄GPS數據信息的功能；利用管理軟件GIS軌跡回放功能實(shí)現運營(yíng)車(chē)輛運營(yíng)路線(xiàn)監督；CAN接口功能與發(fā)動(dòng)機動(dòng)力總線(xiàn)相連接，實(shí)現實(shí)時(shí)油耗測量。本系統的實(shí)現，為商用車(chē)運營(yíng)公司監控運營(yíng)車(chē)輛提供了一種有效手段，可實(shí)現運營(yíng)車(chē)輛安全監督和運營(yíng)管理的有機結合。
1 系統方案設計
整個(gè)系統設計方案結合汽車(chē)行駛記錄儀、GPS模塊、CAN模塊等系統和功能，采用一個(gè)ARM7內核的MCU[1]實(shí)現。
圖1為基于A(yíng)RM帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀系統的結構框圖。
MCU采用NXP公司ARM系列的LPC2362芯片，它是以ARM7為內核且外圍資源豐富的產(chǎn)品，適用于要求高性能和低功耗結合的嵌入式應用中。其中USB HOST和隔離RTC功能很好地滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛記錄儀的設計需求，增加GPS和CAN模塊不需要增加系統軟硬件資源，有很好的性?xún)r(jià)比。
2 系統硬件設計
系統硬件設計在滿(mǎn)足記錄儀功能的基礎上增加了GPS、CAN功能，電源設計采用主輸入電源不隔離，采用EMI處理，其他與車(chē)輛關(guān)聯(lián)的輸入輸出接口采用光電隔離的方法，滿(mǎn)足汽車(chē)行駛記錄儀電磁兼容性和產(chǎn)品成本有較好的性?xún)r(jià)比，使產(chǎn)品既滿(mǎn)足國家標準的要求，又有很好的成本優(yōu)勢。電源EMI處理和電源設計結構如圖2所示。
信號采集和輸出模塊是基于A(yíng)RM帶GPS功能汽車(chē)行駛記錄儀系統和車(chē)輛信息交互模塊，信息量包括車(chē)速、發(fā)動(dòng)機速度、10路開(kāi)關(guān)量信號、里程和報警。在信號采集設計時(shí)，以運算放大器為采集單元，用比較器工作原理和方法實(shí)現采集。這樣既保證了輸入阻抗高，不影響車(chē)輛上其他電子設備，又使比較器通過(guò)匹配不同電阻獲得不同的比較電壓，滿(mǎn)足不同車(chē)型不同信號的電平匹配，輸出采用光電耦合來(lái)實(shí)現。
鍵盤(pán)采用4個(gè)按鍵，結合LCD顯示模塊，用中文菜單實(shí)現人機接口操作，LCD采用超低溫的12232點(diǎn)陣，滿(mǎn)足汽車(chē)復雜工況環(huán)境要求。
ISP下載采用UART0實(shí)現，由于有硬件看門(mén)狗和低功耗功能，在ISP下載時(shí)，利用跳線(xiàn)屏蔽硬件看門(mén)狗和借用系統電源給UART0收發(fā)器供電，實(shí)現在線(xiàn)ISP功能。
本系統設計一種硬件組合載體和軟件數據儲存方式，利用小容量鐵電數億次擦寫(xiě)次數儲存擦寫(xiě)頻率高的數據和作為數據緩存，利用大容量DATAFLASH作為數據的最終儲存體，這樣既滿(mǎn)足了系統需求，又降低了系統成本。系統儲存功能框圖如圖3所示。
系統和管理軟件有大量數據交換，為了方便用戶(hù)設置和上載下位機數據，系統設計了接觸智能卡模塊與下位機進(jìn)行數據交換。針對有大容量數據和小容量數據的特性，從性?xún)r(jià)比出發(fā)，智能卡模塊采用2種卡作為數據交換媒介，一種是128 B的24C01卡，采用IIC數據總線(xiàn)實(shí)現數據交換；另一種是4 MB的AT45DB041卡，采用SPI實(shí)現數據交換。既能實(shí)現系統數據交換功能，又能節約系統成本。智能卡設有電源管理模塊，結構框圖如圖4。
系統采用TRIMBLE的GPS模塊實(shí)現GPS功能，TRIMBLE的GPS模塊有串口A(yíng)和串口B 2路信息輸出通道。串口A(yíng)直接和MCU模塊串口2相連接，實(shí)現MCU模塊定位信息的接收；串口B通過(guò)SPX3232一路電平轉換芯片轉換成標準的RS232電平輸出，為系統留一路定位信息輸出。GPS模塊設計了主動(dòng)天線(xiàn)和天線(xiàn)檢測電路，實(shí)現天線(xiàn)短路、正常、開(kāi)路的檢測，電源管理模塊控制GPS模塊的電源。GPS功能框圖如圖5所示。
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