基于基于uClinux的汽车黑匣子的设计的汽车黑匣子的设计
本文介绍了建立在以32位三星的S3C44B0X微处理器为核心的嵌入式系统平台上的汽车黑匣子的设计和开发。
本系统主要解决的问题是：1.关于汽车行驶状态信号数据的采集和处理。2.USB接口的设计,使黑匣子中记录的
数据能够通过USB接口与PC或者PDA进行通信。最后经过系统集成,本系统可以很好的运行。另外在本系统设计
中还采用了嵌入式操作系统uClinux,并对其移植过程做了一定的研究。
汽车黑匣子就是汽车
目前国内生产汽车黑匣子的有60多家通过国标检测的企业,其中2/3是贴牌生产,或代理销售其它企业产品;真正有技术、有资
金、有生产线的企业只有18家左右,其中比较著名的是四川大科星、北京伟航、惠州锐神等。但其汽车黑匣子多是运用8位或
16位单片机作为处理器,采用汇编语言,运用程序也比较单一。虽然也有公司研制出了第二代汽车黑匣子,功能也比较多但其还是
没有运用操作系统到上面,所以在扩展性和稳定性上面还是有缺陷。在国外,俄罗斯最新研制出来的汽车黑匣子可以当事故发生
后,车辆空间运动物理量变化将被“黑匣子”记录得一清二楚,从而帮助人们分析事故怎样发生,汽车以后可以怎样改进。在嵌入式
系统方面,欧洲的ICE已经成功的把嵌入式系统运用到了汽车黑匣子上。
1 系统的总体结构系统的总体结构
1.1 需求分析
根据国家最新出台的汽车行驶记录仪的标准：要求汽车行驶记录仪能够对实时时钟、日期及驾驶时间的采集、记录、储存,车
辆行驶速度、里程的测量、记录、储存等,对于事故疑点数据,记录仪应以不大于0.2秒的时间间隔持续记录并储存停车前20秒实
时时间对应的车辆行驶速度值及车辆
1.2 系统的结构
本系统采用的主要的硬件是：32位三星的S3C44B0X处理器、信号处理电路、RS232型标准接口和USB1.1标准接口、4M
Flash、8M SDRAM、4K FRAM、操作键盘和扩展接口。操作系统用的是
1.3 结构描述
1、32位三星的S3C44B0X处理器,其内置有RTC（实时时间芯片）可以实现北京时间的日期和时钟,该日期和时钟被用于为记
录仪实现所有功能（记录、存储、输出等）标注日期和时钟,同时其强大的其它功能为本系统应用和以后的升级或扩展提供很
好的支持。2、信号处理电路处理汽车黑匣子采集的信号,使其满足我们系统的要求。3、本系统配置了RS232型标准接口和
USB1.1标准接口,采用USB接口来完成数据从汽车黑匣子到计算机间的通信,使数据间的通信更加的方便和迅速。4、主要是的
存储单元是4M的Flash用来存储uClinux操作系统和记录的数据,8M的SDRAM和一块4K的FRAM。当汽车运行时记录仪以0.2s
的时间间隔持续记录并储存停车前20s实时时间对应的车辆行驶速度以及包过制动的8个信号量进行记录,并且把其存储在
FRAM存储器中。这些数据将作为事故疑点数据。同时记录仪将以0.5min的间隔时间从FRAM中进行采样,把采样的结果存进
Flash存储器中。5、软件方面采用uClinux操作系统,可以更好的满足系统稳定性、可扩展性和运用程序的多样性。
2 关键技术关键技术
2.1 信号数据的采集和处理
为了降低成本达到可实用性,本系统采用的信号都是从汽车上的各个传感器上直接采取。主要采集的信号有车速信号、制动信
号和各个灯光的信号。
2.1.1 车速信号的采集和处理
本系统车速信号的采集是汽车上的ABS轮速传感器上的信号。目前ABS传感器轮速传感器广泛采用的是变磁阻式的电磁传感
器,通过研究发现ABS传感器发出的信号是正弦波信号,并且信号的频率和汽车的速度成正比关系,因此我们需要把信号的频率转
换成相应的电压值,然后再送入A/D转换器。但同时又由于汽车在行驶的时候对ABS传感器发出的信号有非常大的干扰,所以需
要在信号进行频压转换前对信号进行处理。
信号的处理过程为(1)通过限幅电路。由于车轮的转速越快,正弦波信号的幅值越大。所以通过两个稳压二极管将信号的幅值限
制到正负5幅以内。(2)通过滤波电路。由于汽车在运行的时候会产生很大的高频干扰信号,因此采用二阶带反馈的有源滤波器,
去除高频干扰信号。(3)通过整形电路,把正弦波信号转换成方波信号。(4)最后通过频压转换电路。转换过程如图二所示。
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