单位文秘网 2021-10-16 08:12:20 点击: 次
摘 要 汽车行驶记录仪是一种能够记录和再现汽车行驶状态的数字式电子记录装置,它可以全程记录汽车的行驶数据,并通过对所记录的行驶信息数据的分析,对车辆的行驶状况予以精确的掌控。它在遏制疲劳驾驶、车辆超速等严重交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、预防道路交通事故、保障车辆行驶安全、提高营运管理水平等诸多方面发挥重要的作用,并将为事故分析鉴定提供原始数据。该课题中所设计的汽车行驶记录仪实现了对驾驶员的信息记录功能;车速信号、开关量信号和模拟量信号采集、存储功能;液晶模块显示功能、键盘操作功能;USB接口、串口的数据通信功能。嵌入式操作系统的使用,降低了软件开发的难度、提高了系统的实时性和灵活性,缩短了系统的开发周期,是汽车行驶记录仪的发展方向。
关键词 ARM9;S3C2440;μC/OS-Ⅱ;汽车行驶记录仪
中图分类号U46 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2014)124-0194-02
1汽车行驶记录仪的总体设计
1.1系统的整体方案设计
汽车行驶记录仪主要包括安装在汽车上的记录仪主机和接收端的计算机分析软件两部分组成,其中记录仪主机是本设计的重点部分。本设计所实现的各项功能主要是参照汽车行驶记录仪的国家标准(GB/T19056-2003)[9]。具体功能如下:车辆的行驶时间、日期、车速、里程的采集与记录;键盘操作功能;数据显示功能;通信功能(包括USBRS232CD型9针接口的这两种通信方式)。
本设计选用的微处理器是三星公司生产的采用ARM920T内核的S3C2440,操作系统选用μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统。该系统可实现对车速信号、模拟信号、开关信号的实时采集与显示与存储功能,并通过USB和串口来进行记录仪主机和计算机之间的数据通信。系统主要的外部模块有复位模块、电源模块、液晶显示模块、信号采集模块、JTAG调试模块、USB通信模块、存储模块、时钟模块、键盘模块。
2系统的硬件设计
2.1硬件的设计思路
前面的系统整体方案设计中确定了系统采用ARM920T内核的S3C2440为微控制器,外围接口电路模块包括:复位电路模块、系统时钟电路模块、信号采集模块、键盘操作模块、存储器模块、实时时钟模块、液晶显示模块、JTAG调试接口以及通信接口模块。下面对各个模块进行说明,并对重要的芯片作以介绍。
2.2系统各个模块的硬件电路设计
所设计的汽车行驶记录仪所包括的模块有:微处理器模块、电源模块、系统时钟电路模块、信号采集模块、存储器模块、实时时钟模块、键盘扫描模块、显示模块、数据通信模块、复位电路模块、仿真器电路模块。
3系统的软件设计
3.1系统的主程序
系统进入主函数main()函数后,开始μC/OS-Ⅱ操作系统的调度,系统的主程序的流程图如图1所示。首先用OSInit()函数初始化μC/OS-Ⅱ操作系统,然后用OSTaskCreate()函数创建启动任务TaskStart()并对该任务设置优先级,通常该任务在系统的所有任务中拥有最高的优先级。最后用OSStart()启动μC/OS-Ⅱ的多任务环境。
图1 系统的主程序流程图 图2 车速采集任务
3.1.1车速脉冲量信号采集
车速脉冲信号采集部分采用P0.11CAP1.1的脉冲捕捉功能,车速采集任务的流程图如图2所示。首先对功能选择寄存器PINSEL0进行初始化,把P0.11引脚设置为CAP1.1功能,然后对定时器1初始化并使能定时器1的捕获通道1的中断。在中断响应函数中,给定时器计数器T1TC重新赋初值为0。在中断响应后,把捕获寄存器T1CR1中的数值存储到数组中,从数组的第1个数值起,这些数值都为脉冲信号的宽度。当定时时间到,利用数组中存储的脉冲宽度,以及车速的计算公式,计算出车速,并通过消息邮箱把车速发送给存储任务和显示任务,同时把数组中所存储的数据个数通过消息邮箱传递给里程计算任务。得到车速后,判断车速是否超过所设定的最高车速,超速则向报警任务发送信号量。
3.1.2超速报警任务
这里采用P0.9RXD1引脚控制蜂鸣器报替,首先对初始化S3C2440的GPIO口,然后等待车速任务发送的超速信号量,如果接收到超速报普信号,则启动蜂鸣器进行报警。
3.1.3里程计算任务
该任务等待车速任务通过消息邮箱发送所发送存储数组的个数,然后根据脉冲个数、汽车参数计算出汽车的里程,通过消息邮箱向数据存储任务和显示任务发送里程信息。
4结论
该论文中所设计的汽车行驶记录仪是在参照汽车行驶记录仪的国家标准(GB/T19056-2003)的要求的基础上所设计的。
该系统实现了对汽车的行驶速度、里程、开关量信号、水温和节气门信号的采集、存储;液晶模块的显示功能;键盘的操作功能;串口的数据通信功能、USB口的数据通信功能。所设计的软件中采用μC/OS-Ⅱ操作系统,很好的实现了对各个任务的调度问题,提高了开发的效率和灵活性。在USB通信模块部分设计出了USB-SST39VF1601的数据读取软件,方便了对所存储数据的读取。
该系统中所采用的操作系统是μC/OS-Ⅱ,该操作系统提供了多任务实时操作系统的内核,使用起来比较简单,移植起来比较方便。但问题是该操作系统没有对外面设备的API函数和应用程序库,程序编写时的任务量很大。在后续的改进工作中,可考虑在该电路板上移植支持多任务,支持多种文件系统,具有标准丰富的API函数的μC Linux操作系统。
参考文献
[1]江俊辉.基于ARM的嵌入式系统硬件设计[J]. 微计算机信息,2005(10).
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