來(lái)源：微計(jì)算機(jī)信息   作者：張浩 姚伯威

摘要 本文介紹了建立在以32位三星的S3C44B0X微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上的汽車黑匣子的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。本系統(tǒng)主要解決的問(wèn)題是：1.關(guān)于汽車行駛狀態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集和處理。2.USB接口的設(shè)計(jì)，使黑匣子中記錄的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)USB接口與PC或者PDA進(jìn)行通信。最后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)集成，本系統(tǒng)可以很好的運(yùn)行。另外在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還采用了嵌入式操作系統(tǒng)uClinux，并對(duì)其移植過(guò)程做了一定的研究。 
關(guān)鍵詞  S3C44B0X嵌入式處理器； uClinux操作系統(tǒng)； USB接口； 汽車黑匣子

汽車黑匣子就是汽車行駛記錄儀，它是用來(lái)記錄汽車在行駛中的狀態(tài)。隨著黑匣子在飛機(jī)上的成功運(yùn)用，越來(lái)越多的國(guó)家也在汽車上運(yùn)用這種技術(shù)。早在1990年以前歐共體就通過(guò)了在汽車上安裝黑匣子的立法，要求歐共體的15個(gè)成員國(guó)在10年內(nèi)給使用中的900萬(wàn)輛商用車中安裝這個(gè)裝置。美國(guó)、日本、香港及馬來(lái)西亞等國(guó)家和地區(qū)也相繼廣泛使用汽車黑匣子^[1]。從使用的效果來(lái)看，汽車黑匣子不但可以在事故放生后準(zhǔn)確的反映當(dāng)時(shí)汽車的狀態(tài)同時(shí)也在預(yù)防汽車事故方面取的了顯著的效果。在2004年10月1日，我國(guó)推出了新的《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB7428-2004）,明確要求用于公路運(yùn)營(yíng)的載客汽車、重型載貨汽車、半掛車應(yīng)當(dāng)安裝、使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的汽車行駛記錄儀。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)汽車黑匣子的有60多家通過(guò)國(guó)標(biāo)檢測(cè)的企業(yè)，其中2/3是貼牌生產(chǎn)，或代理銷售其它企業(yè)產(chǎn)品；真正有技術(shù)、有資金、有生產(chǎn)線的企業(yè)只有18家左右，其中比較著名的是四川大科星、北京偉航、惠州銳神等。但其汽車黑匣子多是運(yùn)用8位或16位單片機(jī)作為處理器，采用匯編語(yǔ)言，運(yùn)用程序也比較單一。雖然也有公司研制出了第二代汽車黑匣子，功能也比較多但其還是沒(méi)有運(yùn)用操作系統(tǒng)到上面，所以在擴(kuò)展性和穩(wěn)定性上面還是有缺陷。在國(guó)外,俄羅斯最新研制出來(lái)的汽車黑匣子可以當(dāng)事故發(fā)生后，車輛空間運(yùn)動(dòng)物理量變化將被“黑匣子”記錄得一清二楚，從而幫助人們分析事故怎樣發(fā)生，汽車以后可以怎樣改進(jìn)。在嵌入式系統(tǒng)方面，歐洲的ICE已經(jīng)成功的把嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用到了汽車黑匣子上。

1   系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

1.1 需求分析

根據(jù)國(guó)家最新出臺(tái)的汽車行駛記錄儀的標(biāo)準(zhǔn)：要求汽車行駛記錄儀能夠?qū)?shí)時(shí)時(shí)鐘、日期及駕駛時(shí)間的采集、記錄、儲(chǔ)存，車輛行駛速度、里程的測(cè)量、記錄、儲(chǔ)存等，對(duì)于事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)，記錄儀應(yīng)以不大于0.2秒的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并儲(chǔ)存停車前20秒實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度值及車輛制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)^[2]。

1.2  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用的主要的硬件是：32位三星的S3C44B0X處理器、信號(hào)處理電路、RS232型標(biāo)準(zhǔn)接口和USB1.1標(biāo)準(zhǔn)接口、4M Flash、8M SDRAM、4K FRAM、操作鍵盤(pán)和擴(kuò)展接口。操作系統(tǒng)用的是uClinux操作系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一。

1.3 結(jié)構(gòu)描述

1、32位三星的S3C44B0X處理器，其內(nèi)置有RTC（實(shí)時(shí)時(shí)間芯片）可以實(shí)現(xiàn)北京時(shí)間的日期和時(shí)鐘，該日期和時(shí)鐘被用于為記錄儀實(shí)現(xiàn)所有功能（記錄、存儲(chǔ)、輸出等）標(biāo)注日期和時(shí)鐘，同時(shí)其強(qiáng)大的其它功能為本系統(tǒng)應(yīng)用和以后的升級(jí)或擴(kuò)展提供很好的支持。2、信號(hào)處理電路處理汽車黑匣子采集的信號(hào)，使其滿足我們系統(tǒng)的要求。3、本系統(tǒng)配置了RS232型標(biāo)準(zhǔn)接口和USB1.1標(biāo)準(zhǔn)接口，采用USB接口來(lái)完成數(shù)據(jù)從汽車黑匣子到計(jì)算機(jī)間的通信，使數(shù)據(jù)間的通信更加的方便和迅速。4、主要是的存儲(chǔ)單元是4M的Flash用來(lái)存儲(chǔ)uClinux操作系統(tǒng)和記錄的數(shù)據(jù)，8M的SDRAM和一塊4K的FRAM。當(dāng)汽車運(yùn)行時(shí)記錄儀以0.2s的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并儲(chǔ)存停車前20s實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度以及包過(guò)制動(dòng)的8個(gè)信號(hào)量進(jìn)行記錄，并且把其存儲(chǔ)在FRAM存儲(chǔ)器中。這些數(shù)據(jù)將作為事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)。同時(shí)記錄儀將以0.5min的間隔時(shí)間從FRAM中進(jìn)行采樣，把采樣的結(jié)果存進(jìn)Flash存儲(chǔ)器中。5、軟件方面采用uClinux操作系統(tǒng)，可以更好的滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和運(yùn)用程序的多樣性。

2   關(guān)鍵技術(shù)  

2.1 信號(hào)數(shù)據(jù)的采集和處理

為了降低成本達(dá)到可實(shí)用性，本系統(tǒng)采用的信號(hào)都是從汽車上的各個(gè)傳感器上直接采取。主要采集的信號(hào)有車速信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)和各個(gè)燈光的信號(hào)。

2.1.1       車速信號(hào)的采集和處理

本系統(tǒng)車速信號(hào)的采集是汽車上的ABS輪速傳感器上的信號(hào)。目前ABS傳感器輪速傳感器廣泛采用的是變磁阻式的電磁傳感器，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)ABS傳感器