基于WindowsCE嵌入式系統(tǒng)的汽車行駛記錄儀的研究

摘 要：汽車行駛記錄儀是一種實(shí)時(shí)收集和記錄汽車運(yùn)行狀況的電子設(shè)備，在汽車運(yùn)行中汽車行駛記錄儀顯示出越來越重要的地位。本文通過對基于WindowsCE嵌入式系統(tǒng)在汽車行駛記錄儀中的應(yīng)用，分析和總結(jié)了微處理器、信息儲(chǔ)存、信息傳輸、數(shù)據(jù)收集等汽車行駛記錄儀內(nèi)部等硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)的主要步驟。

關(guān)鍵詞：Windows CE；汽車行駛記錄儀；嵌入式系統(tǒng)

汽車行駛記錄儀是一種對車輛的時(shí)間、行駛速度、行駛狀況等信息通過儲(chǔ)存的電子記錄裝置記錄下來。也就是人們常說的汽車“黑匣子”，汽車電子記錄裝置由端口將汽車的運(yùn)行狀態(tài)通過軟件傳輸?shù)诫娔X上。同時(shí)，汽車行駛記錄儀不僅具有事故分析能力，而且在駕駛員超速行駛時(shí)會(huì)發(fā)出超速警報(bào)提醒駕駛員、疲勞駕駛提醒等，可大大減少交通事故的發(fā)生。汽車的每次啟動(dòng)時(shí)間、行駛狀況等都會(huì)有詳細(xì)的記錄，交通管理部門可根據(jù)汽車行駛記錄儀中的數(shù)據(jù)對車輛行駛進(jìn)行高效管理。

1 汽車行駛記錄儀的設(shè)計(jì)方案

依據(jù)我國汽車行駛記錄儀的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)具備以下幾個(gè)功能：汽車行駛速度、駕駛時(shí)間、里程數(shù)的記錄儲(chǔ)存以及這些數(shù)據(jù)信息的輸出等功能。其記錄儀的硬件系統(tǒng)科接受在復(fù)雜環(huán)境下可保持正常工作狀態(tài)，額定電壓在8V～35V之間，具備防御反接、電磁輻射干擾、點(diǎn)火干擾可儲(chǔ)存近半個(gè)月數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存量，儲(chǔ)存時(shí)間在12年以上，具備斷電保護(hù)功能、可靠性能高等優(yōu)點(diǎn)。

由于汽車行駛記錄儀需具備多方面的性能要求，具體設(shè)計(jì)框架如圖1所示，該系統(tǒng)中的微處理器、LED接口、Flash存儲(chǔ)器、SD卡接口、GPS接收機(jī)以及控制系統(tǒng)等部分組成。在汽車行駛記錄儀運(yùn)行時(shí)微處理器由前端的接口通過電路采集汽車行駛的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中包括：車速、駕駛員狀態(tài)、車輛的各種設(shè)備開關(guān)狀態(tài)燈。汽車行駛記錄儀以時(shí)鐘為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)將車輛信息按類別的不同儲(chǔ)存進(jìn)Flash存儲(chǔ)器中。同時(shí)，根據(jù)汽車的實(shí)際需要將汽車行駛記錄儀由RS232串口與電腦進(jìn)行連接通信，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)交換的目的。

2 嵌入式系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)

基于汽車行駛記錄儀的視頻終端需要具備可擴(kuò)展性、核心模塊等方面的考慮，系統(tǒng)硬件部分應(yīng)用分塊設(shè)計(jì)，處理器采用ARM處理器構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的主電路板，完成基本功能的屬正常運(yùn)行，將總線路與II線連接，其他輔助功能通過模塊化思路設(shè)計(jì)構(gòu)成嵌入系統(tǒng)的子電路板，其線路分別于主電路板相連接。

2.1 微處理器模塊

S3C2440A為該系統(tǒng)的主電路板，這是系統(tǒng)防盜中心最為重要的組成部分，它主要有S3C2440A處理器、兩個(gè)32M SDRAM、外圍II線電路構(gòu)成。S3C2440A處理器是韓國Samsung公司生產(chǎn)的32位的微處理器，具備400MHz的主頻、1.2內(nèi)核供電、擁有四個(gè)通道的DMA、支持存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流通?？杀３諭O空間到存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器到IO間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)配備觸發(fā)傳輸模式來加快傳輸效率。處理器中的DART有三個(gè)通道，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能怪只用了到兩個(gè)，作為GPS模塊和單片機(jī)通信等。在1通道內(nèi)設(shè)置I2C總線端口，雙向傳輸信息、觸摸屏等配備。在S3C2440A處理器中配備24通道中斷電源和120和通用的IO空間，這一配置為手持設(shè)備和各類嵌入式軟件提供了物美價(jià)廉、耗能低的微控制器設(shè)計(jì)的最佳解決途徑。

2.2 汽車狀態(tài)檢測與控制模塊

車載視頻記錄儀是依靠汽車狀態(tài)監(jiān)測與汽車控制來對汽車狀態(tài)的評估和控制的儀器，處理器的主電路板在串II以及通信模板來獲取汽車的發(fā)送指令。其核心模板是依靠單片機(jī)芯片、傳感器、繼電器以及電路組成的單片控制系統(tǒng)，傳感器負(fù)責(zé)汽車運(yùn)行狀態(tài)的測試，比如：震動(dòng)傳感器。在汽車受到撞擊時(shí)，傳感器受即被觸發(fā)，立即與單片機(jī)終端，單片機(jī)根據(jù)中斷的類型不同來斷定企業(yè)碰撞事件的類型，并通過串II向主板發(fā)送判定事件的信息數(shù)據(jù)。在接受到指令后，磁盤內(nèi)的數(shù)據(jù)就像是想SD卡內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)。另外，在汽車狀態(tài)檢測與控制模塊設(shè)計(jì)中配備了獨(dú)立的內(nèi)部振蕩器，通過編程后可設(shè)定為看門狗定時(shí)器（WDT，Watch Dog Timer）。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)

對WindowsCE嵌入式系統(tǒng)來說，在數(shù)據(jù)的采集于存儲(chǔ)采取了鐵電存儲(chǔ)器與FLASH并用的兩極架構(gòu)。第一級為大容量的FLASH存儲(chǔ)器，具有讀寫快、造價(jià)低、芯片小巧等優(yōu)點(diǎn)十分適合作為大容量的存儲(chǔ)設(shè)備。該設(shè)計(jì)采用的是韓國Samsung公司型號為K9F1208的FLASH存儲(chǔ)器。第二級為鐵電存儲(chǔ)器，它具備了非易失性（non-volatile memory）和隨機(jī)記憶體，具有讀寫快、耗能低的特點(diǎn)在斷電后仍可保存12年左右。鐵電存儲(chǔ)器在WindowsCE嵌入式系統(tǒng)中可作為臨時(shí)的緩沖處理，同時(shí)可應(yīng)對斷電狀況以及來及不存入FLASH存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。通過兩極架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)可顯著改善汽車行駛狀況，可大大減少汽車事故的發(fā)生率，同時(shí)可準(zhǔn)確完整的記錄下事故發(fā)生的整體過程，可延長汽車數(shù)據(jù)記錄儀的使用年限，為再現(xiàn)事故過程提供真實(shí)可信的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

3 WindowsCE嵌入式系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)存顯示模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)存顯示好比為數(shù)據(jù)的寄存裝置，采用曲線數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)可明確的觀察出數(shù)據(jù)的顯示操作狀況，同時(shí)也便于將數(shù)據(jù)導(dǎo)入文件內(nèi)部作為備份記錄處理。數(shù)據(jù)存顯示的設(shè)計(jì)師依靠LED顯示屏的分辨率為依托，通過將顯示屏劃分為同等分的小方格對虛擬的坐標(biāo)進(jìn)行描繪，運(yùn)用記錄筆當(dāng)做箭頭來完成汽車速度、檔位以及位置方面的調(diào)整。在數(shù)據(jù)顯示設(shè)計(jì)中以實(shí)時(shí)更新的顯示屏采用機(jī)械運(yùn)作模擬展現(xiàn)原理，通過曲線向下移動(dòng)的方式完成信息內(nèi)容的更新，采用此種方式可將顯示屏信息展現(xiàn)的更加明確，也保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，有利于用戶對汽車實(shí)時(shí)信息的掌握。但在LED顯示屏內(nèi)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)與內(nèi)部的數(shù)據(jù)更新都需要通過PC端的輔助才可以完成以上操作。

3.2 數(shù)據(jù)掃描功能設(shè)計(jì)

汽車行駛記錄儀的數(shù)據(jù)掃描功能的實(shí)現(xiàn)工作人員每天查看當(dāng)天汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄的主要途徑，該程序進(jìn)行時(shí)應(yīng)在汽車行駛記錄儀處于停止時(shí)進(jìn)行。記錄儀在掃描功能進(jìn)行時(shí)，必須有上下鍵的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中需注明汽車的里程表、最高數(shù)據(jù)編輯框等，同時(shí)設(shè)置儀0.5秒/次，為掃描的間隔時(shí)間。通過上下方的數(shù)據(jù)曲線來表示數(shù)據(jù)，從而幫助工作人員回顧數(shù)據(jù)記錄。設(shè)置掃面方向鍵了便于工作人員對行駛記錄儀的操作與查看數(shù)據(jù)，方面工作人員更明顯的掌握汽車行駛記錄儀在數(shù)據(jù)掃描中的數(shù)據(jù)與信息。

4 結(jié)語

本文介紹了使用samsung公司的S3C2440A處理器開發(fā)板開發(fā)一個(gè)帶有視頻數(shù)據(jù)采集和顯示的汽車行駛記錄儀的基本過程。該設(shè)計(jì)從功能上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)汽車行駛記錄儀不具備采集直觀視頻信息的缺憾\"通過實(shí)際開發(fā)本系統(tǒng)已具有一定的實(shí)用性，如能夠進(jìn)一步加以優(yōu)化和完善將會(huì)有很強(qiáng)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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