命令汽車行駛的硬件
在汽車行駛記錄儀USB HOST模塊中，ARM內核芯片采用LPC2294，USB HOST接口芯片采用ISP1160。
USBHOST接口原理圖如圖3所示，ISP1160提供16位並口總線數據協議，和控制線CS、RD、WR、INT以及A0，利用ARM讀寫信號線RD、WR、以及控制線A0、INT就能把ISP1160和LPC2294連接起來。其中 16根數據線在控制線的控制下與LPC2294進行數據交換。因為USB HOST包含有USB設備枚舉協議、Bulk Only傳輸協議以及FAT文件結構，LPC2294內部RAM資源不夠，系統擴展了256KSRAM。ISP1160占有0x82000002和0x82000000兩個地址。另外，USB總線的電氣特性要求在USB收發器之前必須串接22Ω～44Ω電阻。
當CS、RD有效時，如果A0為高，這是讀當前地址或寄存器數據，如果A0為低，則讀當前地址或寄存器地址。當CS、WR有效時，如果A0為高，這是寫當前地址或寄存器數據，如果A0為底，則寫地址或寄存器地址。
USB HOST識別設備過程如下：當連接上USBDEVICE後，會產生壹個中斷。LPC2294接收到中斷後，進入枚舉過程。從USB設備插入接口開始到客戶驅動程序能夠使用該設備還有壹些工作要做，這壹段可以稱作設備識別過程，也稱枚舉過程。枚舉過程是任何USB設備使用前必經的過程，USB HOST端在使用前需要知道這是壹個慢速設備還是壹個全速沒備，需要知道這個設備的壹些特性和能力，以便載入相應的驅動程序。當USB HOST配置完USB設備後，通過描述符提供的信息，識別出Bulk Only的MassStorage設備，然後進入Bulk_Only傳輸方式，在此方式下，USB與設備之間的所有數據均通過Bulk In和Bulk Out來傳輸，不再通過控制端點傳輸任何的數據。在這種傳輸方式下，有三種數據類犁在USB和設備之間傳輸，CBW、CSW和普通數據。CBW(CommandBlock Wrapper，即命令塊分組)是從USB HOST發送到設備的命令，命令的格式遵從接口中的bInterfaceSubClass所指定的命令塊，這裏為SCSI傳輸命令集。USB設備需要將SCSI命令從CBW 中提取出來，執行相應的命令，完成以後向HOST發出反映當前命令執行狀態CSW(Command StatusWrapper)， HOST根據CSW來決定是否繼續傳送下壹個CBW或數據。USB HOST要求USB設備執行的命令可能為發送數據，則此時需要將特定的數據傳送山去，傳送完畢後發出CSW，使USB HOST進行下壹步操作。
6 存儲模塊硬件設計
汽車行駛記錄儀是在汽車行駛過程中，對汽車各種狀態進行記錄的電子裝置，各種狀態數據存儲是汽車行駛記錄儀的重要部分，因此，數據存儲模塊設計很關鍵。汽車行駛過程中狀態在記錄中可分為兩種，壹種為頻率更新很高的數據，此部分數據不適合用普通FLASH來存儲，因為普通FLASH擦寫次數不夠，存儲數據的壽命有限，此部分數據適合用FRAM來存儲，FRAM有數億次擦寫時間。另壹部分數據采用普通FLASH來存儲，因為相對FRAM，普通的FLASH性價比要好得多。這樣結合普通FLASH和FRAM來存儲數據，既滿足了數據存儲擦寫次數要求，而且有比較低的成本。硬件原理圖如圖4所示。
FRAM(FM24C16)采用I2C接口和LPC2294相連，I2C總線通過兩根線——串仃數據(SDA)和串行時鐘(SCL)線連接到總線上的任何壹個器件，每個器件都有壹個唯壹的地址，而且都可以作為壹個發送器或接收器。此外，器件在執行數據傳輸時也可以看作是主機或從機，I2C是壹個多主機總線，SDA和SCL都是雙線路，連接到總線的器件的輸出級必須是漏極開路或集電極開路，都通過壹個電流源或上拉電阻連接到正的電源電壓。當總線空閑時，這兩條線路都足高電平。FLASH(AT45DB041)采用 SPI接口和LPC2294相連接，SPI是壹個雙全工的串行接口，三線同步的數據傳輸形式。在壹定的數據傳輸過程中，接口上只能有壹個主機和壹個從機能夠通信。在壹次傳輸過程中，主機總是向從機發送壹個字節數據，而從機也總是向總機發送壹個字節數據。
7 CAN模塊硬件設計
CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之壹。起先，CAN-bus被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主幹系統中，均嵌入CAN控制裝置。
對於CAN在汽車上的應用，具有很多行業標準或者是國際標準，比如國際標準化組織(InternationalOrganization for Standardization) 的 ISO11992、ISO11783以及汽車工程協會(Society of AutomotiveEngineers)的SAE J1939。CAN總線已經作為汽車的壹種標準設備列入汽車的整體設計中。CAN模塊原理圖的電路圖如圖5所示。
圖5 CAN模塊原理圖的電路圖為LPC2294的兩路CAN接口設計硬件原理圖。圖中，TD1、RD1、TD2、RD2為LPC2294的兩路CAN控制器的接口引腳，6N137為高速光電隔離器件，TJA1050為CAN收發器。在CAN總線上的電容和二極管是對應的物理層電路保護收發器電路。此外，節點設計時，采用分離終端電路。將產品設計為分離終端的形式，這樣，在汽車原型或ECU EMC的評估過程中，可以使CAN總線實現要求更高的抗幹擾／幅射性能。采用DC-DC模塊與高速光電隔離器件，可以抑制電磁幹擾，保護系統電路不受網絡影響。另外在設計電路中，增加保護電路是必要的，收發器板應盡可能放在接近PCB邊沿連接器的位置。邊沿連接器和收發器之間不允許有其他EC。CAN H／L或Tx／Rx電路不應穿越總線或跳線。
8 結束語
在基於ARM LPC2294汽車行駛記錄儀中通過關鍵模塊硬件設計，很好實現了汽車行駛記錄儀標準和擴展功能，是汽車行駛記錄中技術含量比較高的產品。
在產品的送檢、認證和使用過程中，相關模塊的硬件設計技術性能和產品指標都達到了產品設計和技術要求，這為產品提供了很好的高端技術含量，使汽車行駛記錄儀的要求，此項產品具有很好的市場競爭力。