基于LPC2104型CPU的汽车行使记录仪

摘要：介绍基于LPC2104型CPU的汽车行驶记录仪。该记录仪采用大容量闪速存储器作为存储载体，利用定时器中断方式来实现秒间隔的数据采集与存储，用利串行口中断方式实现与微机的数据通信。 关键词：汽车行驶记录仪;LPC2104;闪速存储器 引言 随着汽车拥有量的增加，发生交通事故的概率也随之增加，发生事故后用传统的方法进行分析、判断、维修有一定的困难。这样，就给人们提出了一个问题，怎样及时、准备地分析故障的存在，客观地分析事故的责任。由此联系到飞机上装的“黑匣子”，一旦飞机失事，“黑匣子”里的资料是判断失事原因的重要依据。因为它的造价高、技术复杂，在普通汽车上使用有一定的难。本文介绍一种价格低，功能较齐全且能扩展的汽车行驶记录仪。 本记录仪采用带ARM7内核的LPC2104型CPU作为主控机，大容量闪速存储器作为存储载体，带有精确的时钟电路，利用高精度A/D转换器采集汽车传感器转换的模拟量，并直接记录汽车信号灯等的各种开关量。同时利用串口实现与微机的数据通信，把汽车行驶记录低度的信息以二进制文件的形式存储到硬盘上。

1 系统的硬件设计 系统的总体框架如图1所示。带ARM7内核的LPC2104型CPU是汽车行驶记录仪的核心，整个系统由信息采集模块、信息处理及存储模块和串口通信模块组成。 LPC2104是Philips公司生产的一款支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S CPU，内部集成有与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线(AHB)和连接片内外设功能的VLSI外设总线(VPB，ARM，AMBA总线的兼容超大规模集成电路)，并嵌入了128KB高速Flash存储器。LPC2104将ARM7TDMI-S配置为小端(Iittle-endian)字节顺序，具有封装小、功耗低、多个32位定时器、多种总线接口及多达9个外部中断等优点，非常适合作为汽车行驶记录仪的主控CPU。同时，LPC2104还具有128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，从而使得32位代码能够在最大时钟频率下运行。 2 信息采集模块设计 汽车行驶记录仪要求实时记录车辆行驶的各种状态信息，因此本系统将信息采集模块分为开关量数据采集模块、模拟量数据采集模块、时钟数据采集模块。

2.1 开关量数据采集模块 该模块利用74LS165型并行输入8位移位寄存器扩展16位并行输入口，其硬件电路如图2所示。其中利用LPC2104的3根I/O口线扩展为16位的输入口线，图中由2片74LS165串接扩展16位的输入线，CLK为时钟脉冲输入端，D0-D7为并行输入端，前级的数据输出端QH与后级的信号输入端 SIN相连，S/L为低电平时，允许并行置入数据，S/L为高电平时允许串行移位。这样左右方向灯、前车灯、开门信号、刹车灯信号等16路开关量经过光电耦合器隔离后并行输入到2片74LS165中，再经74LS165转换后，串行输出给LPC2104进行处理。 2.2 模拟量数据采集模块 在进行模拟数据采集时，水温、水位等8路传感器采集的信号先经过模拟信号调理环节，将其整定在A/D转换器参考电压Vref决定的满量程输入电压信号以内，然后经过A/D转换器进行A/D转换。该模块采用美国德州仪器公司推出的TLC0838型8路8位逐次逼近型模、数转换器，采样频率为100kHz，与外部通信采用SPI总线接口。LPC2104通过其内嵌的SPI总线接口与TLC0838进行通信，其硬件电路如图3所示。其中SCK为SPI主机输入或从机输入的时钟，MOSI为SPI主机到从机的数据传输，MISO为SPI从机到主机的数据传输，SSEL为SPI从机选择。

汽车速度的测量是通过计数速度传感器产生的脉冲信号实现的。本系统利用AT89C2051型单片机来计数速度脉冲信号。该单片机可设定一个守量器来计数速度脉冲信号，并将其转换成汽车的实际量程。同时根据行程和时间可计算汽车的速度，并通过串口UART0将数据传送给LPC2104。 2.3 时钟数据采集模块 为了记录行车的时间，使行驶记录仪能够实时记录汽车状态，采用专门的时钟模块提供时间信号，本系统选用DS12887时钟电路。DS12887是跨越 2000年的时钟电路，采用4位数表示年度的日历系统。电路的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的止方，组成一个加厚的集成电路模块。DS12887能够自动存取并更新当前的时间，LPC2104可通过读DS12887的内部时标寄存器得到当前的时间和日历，也可通过选择二进 进码或BCD码初始化电路的10个时标寄存器。 3 信息处理及存储模块设计 由于Flash的存储结构适宜是固态存储，EPROM的存储结构适宜于动态存储，因此，本系统根据实际需要，有用Flash固态存储和EPROM动态存储