汽车行驶记录仪的数据传输设计

    记录仪上记录的数据是管理和事故分析的关键资料，如果数据采集方式不科学，传输不方便，那么对汽车行驶记录仪产品，甚至整个汽车行驶记录仪行业而言无疑是沉重的打击。

    本文就是在对汽车行驶记录仪的多种数据传输方式进行深入了解、探讨和研究后，提出了行之有效的新思路，解决了上述问题。

数据传输方案设计

    汽车行驶记录仪国家标准中对数据作如下描述：“记录仪应同时配置以下两种标准接口；1．USB（通用串行总线）标准接口，建议采用主结构式USB接口；2．标准RS232CD型9针接口。在具备上述通信接口的基础上，本标准不排除同时使用其他通信方式的可能性。”

    针对以上要求，可以采用如下几种数据传输的方案。

    采用串行口的数据传输方式，通过RS232串行口在记录仪和管理计算机之间建立通信链路，直接进行数据传输。这种传输方式容易实现，而且可靠性高，是汽车行驶记录仪国家标准要求的标准配置接口。但每次读取数据时都要建立这样的连接，比较麻烦，而且数据传输速度慢，数据读取不方便。

    为提高数据传输速度，可以采用USB的传输方式，即在记录仪和管理计算机之间通过USB连接线建立数据通信链路。这与RS232串行口相比可以大大提高数据的传输速度，但也存在着连接麻烦、数据读取不方便等缺点。

    还可以采用IC卡进行数据传输，将IC卡插入记录仪，记录仪自动将内部数据转存到IC卡，通过读卡器再将数据读入管理计算机内。这种方式简单、方便、速度快，但每辆车都要用不同的IC卡，这就需要很多IC卡，这种方式适合一般的单位使用。

    随着移动存储技术的发展，移动存储（如闪存盘）的容量越来越大，一般都在128Mb、256Mb以上，采用闪存盘进行存储具有速度高、存储介质少等优点，非常方便管理，是一种很理想的数据传输方式。但主结构的USB控制器设计比较复杂，并且要对文件系统（FAT）非常熟悉。

    通上以上分析，本文着重讨论IC卡读卡器和USB数据传输的设计。

IC卡读写器的设计

    如何将AT45D041型IC卡快速读入计算机，是IC卡读写器设计的关键。在设计过程中共开发出两种读写器，串行接口读写器和并行接口读写器。

1 串行接口读写器的设计

    如图1所示，IC卡经由单片机与计算机进行数据交换，计算机通过串行口，经电平变换后与单片机进行通信，单片机根据计算机发出的指令再对IC卡进行操作。这种思路设计出的电路相对比较复杂，单片机编程的工作量较大，最大的缺陷是IC卡的数据读写速度慢，无法在较短的时间里将大量的数据读入计算机中。

图1  串行接口读卡器原理图

    串行接口读写器最高可以工作在115200b/s的传输速率下。串行接口读写器还可以通过COM-USB转换器，升级为USB型读写器，其读写速度与串行接口读写器相同。

2 并行接口读写器的设计

    并行接口读写器的原理如图2所示。并行接口读写器与计算机的打印口连接。AT45D041型IC卡通过总线驱动器74LS245与计算机进行数据交换，计算机直接对IC卡进行操作。根据这一思路设计的读写器具有硬件结构简单、成本低、读写数据速度快等优良性能，适合大量数据的读入。

图2  并行接口读卡器原理图

    打印口是计算机的标准配置接口，也称并行接口（LPT）。主机通过打印适配器往并行接口LPT可以发出5种命令，即数据写入命令、数据读出命令、控制字写入命令、控制字读出命令和状态字读出命令。一般数据口地址为378H（PRT1），状态口地址为379H（PRT2），控制口地址为37AH（PRT3）。打印口不仅用于和计算机相连，利用它还可以和主机进行多种并行通信。

USB数据传输的设计

    USB接口有数据传输速度快、连接简单、兼容性好等特点。汽车行驶记录仪国家标准考虑到RS232接口使用的普及性和USB接口的先进性，规定了同时使用这两种接口实现数据通信。

    在USB数据传输的设计方案中采用PDIUSBD12芯片作为USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版规范；同时它还符合大多数器件的分类规格；还适用于许多外设，如打印机、扫描仪、外部的存储设备和数码相机等，它使得当前使用SCSI的系统可以立即降低成本。

    单片机直接读写闪存盘，可以实现便携设备或者嵌入式系统的外挂式海量存储。这一技术的核心是USB-HOST技术，FAT文件系统规范的实现，海量存储协议的实现以及USB批量传输方式的实现，涉及到的协议众多，技术难度非常高。

    在如图3所示的设计方案中，USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片SL811,该芯片支持USB1.1协议、价格低、性能突出且可靠性高。文件系统采用FAT格式，可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。对于大多数厂家生产的闪存盘都可以成功存取。

图3  USB-HOST芯片SL811的接口电路

电路设计中的注意事项

    为了提高电路的可靠性和EMI特性，在电路板设计和布线的过程中应注意以下一些规则：在电源、地线之间加上去耦电容；尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽；信号线布在电（地）层上；在大面积的接地（电）中，常用元器件的引脚与其连接，对引脚的处理需要进行综合的考虑；布线设计完成后，需检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求。

方案验证

    该设计方案已经在北京吉富通电子技术研究所生产的JJLY-03型汽车行驶记录仪、JJLY-05型智能汽车行驶记录仪（GPS记录仪）和JJLY-06型多功能汽车行驶记录仪（GPS-GPRS记录仪）等产品上得到应用。经验证，该方案可以满足汽车行驶记录仪对数据传输的要求，极大的提高了数据传输的速率和可靠性。