基于ARM的汽车“黑匣子”设计

0 引 言

汽车行驶记录仪俗称汽车黑匣子，是一种能够对车辆行驶速度、时间、里程以及其他状态信息进行记录的电子装置。行驶记录仪能够实时地记录车辆运行和驾驶员驾驶活动的有关信息，通过对车辆行驶速度、连续行驶时间、里程和其他运行状态等有关信息进行检查、监控、反馈和互动管理，能够有效地实现对驾驶员的行驶时间、行车速度、行车路线等进行全方位的约束和控制，遏制疲劳驾驶、车辆超速等严重交通违法行为，预防道路交通事故，规范车辆管理。统计资料表明，汽车黑匣子的使用，使交通事故率降低了37 %~52 %,大大减少了人员伤亡和财产损失，产生了显着的社会效益和经济效益。2003 年10 月，公安部交通安全产品质量监督检测中心发布了汽车行驶记录仪的国家标准GB1 T1905622003 .汽车"黑匣子"无疑将成为一种新的规范，随着车辆的不断增多，交通不断拥挤，为了确保交通安全，将来会实施强制安装行驶记录仪。

1 "黑匣子"的分类

由于各研制生产厂家的出发点不同，因而产品的类型不同，产品结构形式也不尽相同。目前市场上的记录仪己形成了一个种类繁多、性能不一的产品格局。汽车行驶记录仪根据其功能不同可以分为单一型、事故型、管理型、综合管理型和3G型。

3G型是从软件、硬件和系统功能上进行了优化设计，以综合管理为主要目地而开发的新一代汽车行驶记录仪。主要特征是多通道数据采集处理，全程连续记录，大容量存储卡和强大的综合管理软件系统，实现资源共享。此类型记录仪利用多通道数据采集处理平台、GPS 卫星定位仪、大容量数据存储卡、日趋成熟的地理信息系统和后台综合管理平台软件等强有力的现代化技术手段，重点针对营运和特种车辆的综合化管理目标，来完成车辆综合化管理进程。可通过在微机软件介面上重放的全程连续记录曲线和各开关传感器的连续状态，对车辆的营运、安全、质量等综合指标进行强有力的全程监控，根据需求打印统计图表，并采用动态分析方式，为驾驶员的安全驾驶提供极高价值的参考。

本文介绍的就是基于ARM 的3G型汽车"黑匣子"的设计。

2 系统总体设计

本系统包括记录仪车载端主机和监控软件组成。其中主机采用TI 公司32 位的RISC 微处理器TMS470R1A256 作为主控制器，包括基本记录模块、显示模块、打印机模块、GPS 模块、GPRS 模块、数据通讯模块。系统整体设计框图如图1 所示。

图1　系统原理框图

系统通过TMS470R1A256 对外部模拟信号输入、数字信号输入以及开关量输入三种信号分别进行采集。需要保存的数据经过处理后存储于内部大容量存储器中，实时数据（如实时车速、实时时问） 及报警信号等可通过显示面板输出显示。GPS模块对经纬度，速度进行测量，通过GPRS 实现远程监控和实时跟踪。

3 系统硬件设计

3. 1 TMS470R1A256.

TMS470R1A256 是TI TMS470R1 x 通用16/32 位精简指令（ RISC） 微控制器的系列产品。

TMS470R1A256 主要包含以下资源： 256 KBFlash、12 KB SRAM、零管脚锁相环（ZPLL） 时钟模块、模拟看门狗（AWD） 定时器、实时中断（RTI） 、串行外围接口（ SPI） 、串行通信接口（ SCIx） 、标准CAN 控制器（ SCC） 、二类串行接口（C2Sib） 、外部时钟分频器（ ECP） ,10 位多缓冲ADC（MibADC） 、16 输入通道、高端定时器（ HET） ,多达49 个I/ O口和一个只输入口。

TMS470R1A256 的Flash 存储器是非易失性的、电可擦除的，可编程的存储器，并具有32 位宽的数据总线接口。Flash 操作以系统时钟频率进行， 可达24MHz.在管道模式下， 频率可达48 MHz.

SCI 是全双工的、串行I/ O 接口，实现了CPU与采用标准不归零制（NRZ） 格式的外围设备间的异步通讯。SCC 利用串行的、多主机通信协议实现了高效的分布式实时控制和高达1Mbit/ s 的稳定通讯。SCC 是高噪声和恶劣环境中，要求可靠串行通信和多道通讯应用的理想选择。C2Sib 使TMS470R1A256 可以在遵循SAEJ I850 协议标准的二类网络中发送与接收信息。

3. 2 TMS470R1A256 与MC33993 之间的通信

美国MO TOROLA 公司推出的可编程多路开关检测接口集成电路MC33993 可检测多达22 路的开关量输入信号，并可将检测到的多路开关状态（三态） 信号通过该芯片的SPI 口传送给MCU .此外，该器件还具有22 路模拟多路开关功能，可用以读取多路模拟输入信号。该模拟输入信号经缓冲器可由模拟多路开关输出以供MCU 读龋并且MC33993 可使得包括MCU 在内的整个系统能在一个较低的静态电流下工作这对远程监控之类的系统非常重要，因为对它们而言，电流损耗是重要的设计考虑。因此，本设计选用MC33