汽車(chē)行駛記錄儀的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

    記錄儀上記錄的數(shù)據(jù)是管理和事故分析的關(guān)鍵資料，如果數(shù)據(jù)采集方式不科學(xué)，傳輸不方便，那么對(duì)汽車(chē)行駛記錄儀產(chǎn)品，甚至整個(gè)汽車(chē)行駛記錄儀行業(yè)而言無(wú)疑是沉重的打擊。

    本文就是在對(duì)汽車(chē)行駛記錄儀的多種數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行深入了解、探討和研究后，提出了行之有效的新思路，解決了上述問(wèn)題。

數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)

    汽車(chē)行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)數(shù)據(jù)作如下描述：“記錄儀應(yīng)同時(shí)配置以下兩種標(biāo)準(zhǔn)接口；1．USB（通用串行總線）標(biāo)準(zhǔn)接口，建議采用主結(jié)構(gòu)式USB接口；2．標(biāo)準(zhǔn)RS232CD型9針接口。在具備上述通信接口的基礎(chǔ)上，本標(biāo)準(zhǔn)不排除同時(shí)使用其他通信方式的可能性?！?/P>

    針對(duì)以上要求，可以采用如下幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮?/P>

    采用串行口的數(shù)據(jù)傳輸方式，通過(guò)RS232串行口在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間建立通信鏈路，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式容易實(shí)現(xiàn)，而且可靠性高，是汽車(chē)行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)準(zhǔn)配置接口。但每次讀取數(shù)據(jù)時(shí)都要建立這樣的連接，比較麻煩，而且數(shù)據(jù)傳輸速度慢，數(shù)據(jù)讀取不方便。

    為提高數(shù)據(jù)傳輸速度，可以采用USB的傳輸方式，即在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間通過(guò)USB連接線建立數(shù)據(jù)通信鏈路。這與RS232串行口相比可以大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，但也存在著連接麻煩、數(shù)據(jù)讀取不方便等缺點(diǎn)。

    還可以采用IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將IC卡插入記錄儀，記錄儀自動(dòng)將內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到IC卡，通過(guò)讀卡器再將數(shù)據(jù)讀入管理計(jì)算機(jī)內(nèi)。這種方式簡(jiǎn)單、方便、速度快，但每輛車(chē)都要用不同的IC卡，這就需要很多IC卡，這種方式適合一般的單位使用。

    隨著移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)存儲(chǔ)（如閃存盤(pán)）的容量越來(lái)越大，一般都在128Mb、256Mb以上，采用閃存盤(pán)進(jìn)行存儲(chǔ)具有速度高、存儲(chǔ)介質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，非常方便管理，是一種很理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。但主結(jié)構(gòu)的USB控制器設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，并且要對(duì)文件系統(tǒng)（FAT）非常熟悉。

    通上以上分析，本文著重討論IC卡讀卡器和USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)。

IC卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)

    如何將AT45D041型IC卡快速讀入計(jì)算機(jī)，是IC卡讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)過(guò)程中共開(kāi)發(fā)出兩種讀寫(xiě)器，串行接口讀寫(xiě)器和并行接口讀寫(xiě)器。

1 串行接口讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)

    如圖1所示，IC卡經(jīng)由單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)通過(guò)串行口，經(jīng)電平變換后與單片機(jī)進(jìn)行通信，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令再對(duì)IC卡進(jìn)行操作。這種思路設(shè)計(jì)出的電路相對(duì)比較復(fù)雜，單片機(jī)編程的工作量較大，最大的缺陷是IC卡的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度慢，無(wú)法在較短的時(shí)間里將大量的數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)中。

圖1  串行接口讀卡器原理圖

    串行接口讀寫(xiě)器最高可以工作在115200b/s的傳輸速率下。串行接口讀寫(xiě)器還可以通過(guò)COM-USB轉(zhuǎn)換器，升級(jí)為USB型讀寫(xiě)器，其讀寫(xiě)速度與串行接口讀寫(xiě)器相同。

2 并行接口讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)

    并行接口讀寫(xiě)器的原理如圖2所示。并行接口讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)的打印口連接。AT45D041型IC卡通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器74LS245與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)直接對(duì)IC卡進(jìn)行操作。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的讀寫(xiě)器具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)良性能，適合大量數(shù)據(jù)的讀入。

圖2  并行接口讀卡器原理圖

    打印口是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置接口，也稱并行接口（LPT）。主機(jī)通過(guò)打印適配器往并行接口LPT可以發(fā)出5種命令，即數(shù)據(jù)寫(xiě)入命令、數(shù)據(jù)讀出命令、控制字寫(xiě)入命令、控制字讀出命令和狀態(tài)字讀出命令。一般數(shù)據(jù)口地址為378H（PRT1），狀態(tài)口地址為379H（PRT2），控制口地址為37AH（PRT3）。打印口不僅用于和計(jì)算機(jī)相連，利用它還可以和主機(jī)進(jìn)行多種并行通信。

USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)

    USB接口有數(shù)據(jù)傳輸速度快、連接簡(jiǎn)單、兼容性好等特點(diǎn)。汽車(chē)行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)考慮到RS232接口使用的普及性和USB接口的先進(jìn)性，規(guī)定了同時(shí)使用這兩種接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

    在USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案中采用PDIUSBD12芯片作為USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版規(guī)范；同時(shí)它還符合大多數(shù)器件的分類(lèi)規(guī)格；還適用于許多外設(shè)，如打印機(jī)、掃描儀、外部的存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等，它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。

    單片機(jī)直接讀寫(xiě)閃存盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)便攜設(shè)備或者嵌入式系統(tǒng)的外掛式海量存儲(chǔ)。這一技術(shù)的核心是USB-HOST技術(shù)，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，海量存儲(chǔ)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)以及USB批量傳輸方式的實(shí)現(xiàn)，涉及到的協(xié)議眾多，技術(shù)難度非常高。

    在如圖3所示的設(shè)計(jì)方案中，USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片SL811,該芯片支持USB1.1協(xié)議、價(jià)格低、性能突出且可靠性高。文件系統(tǒng)采用FAT格式，可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。對(duì)于大多數(shù)廠家生產(chǎn)的閃存盤(pán)都可以成功存取。

圖3  USB-HOST芯片SL811的接口電路

電路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

    為了提高電路的可靠性和EMI特性，在電路板設(shè)計(jì)和布線的過(guò)程中應(yīng)注意以下一些規(guī)則：在電源、地線之間加上去耦電容；盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬；信號(hào)線布在電（地）層上；在大面積的接地（電）中，常用元器件的引腳與其連接，對(duì)引腳的處理需要進(jìn)行綜合的考慮；布線設(shè)計(jì)完成后，需檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。

方案驗(yàn)證

    該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在北京吉富通電子技術(shù)研究所生產(chǎn)的JJLY-03型汽車(chē)行駛記錄儀、JJLY-05型智能汽車(chē)行駛記錄儀（GPS記錄儀）和JJLY-06型多功能汽車(chē)行駛記錄儀（GPS-GPRS記錄儀）等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)證，該方案可以滿足汽車(chē)行駛記錄儀對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸的速率和可靠性。