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0 引 言
隨著道路交通的快速發(fā)展，道路交通事故率也在不斷地攀升，超時駕駛、超速駕駛成為交通事故的主要誘因。汽車行駛記錄儀（以下簡稱：記錄儀）是對車輛行駛速度、時間、里程、以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲并通過接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用，對遏制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)说牟涣夹袨椤⒈Ｕ宪囕v行駛安全以及道路交通事故分析鑒定具有重要作用。
然而在現(xiàn)有汽車記錄儀實(shí)際使用過程中，交警部門往往不能夠即時地獲取超時超速等信息，從而不能有效地制止超時超速駕駛。因此研究和開發(fā)無線汽車行駛記錄儀與無線檢測儀（以下簡稱：檢測儀），用來快速地獲取超時超速記錄儀中的超時超速信息。無線檢測儀采用手持式終端設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)探測周邊無線汽車行駛記錄儀并和其通信，可實(shí)現(xiàn)無線檢測儀移動讀取汽車行駛記錄儀中超時、超速信息。
1 無線數(shù)據(jù)傳輸
1.1 無線數(shù)據(jù)幀
無線數(shù)據(jù)幀格式保留汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)據(jù)幀頭，并且其基礎(chǔ)之上添加了六種數(shù)據(jù)幀僅供無線數(shù)據(jù)傳輸單元使用的數(shù)據(jù)幀，其基本格式如圖1所示。新添加數(shù)據(jù)幀分別是：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)應(yīng)答，超時數(shù)據(jù)請求，超時數(shù)據(jù)應(yīng)答，超速數(shù)據(jù)請求，超速數(shù)據(jù)應(yīng)答，分別用于探測記錄儀與記錄儀中詳細(xì)信息的獲取。
圖1 無線數(shù)據(jù)幀格式
1.2 無線傳輸方案設(shè)計(jì)
本文中無線傳輸基本原理如圖2所示，采用多點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸模型，并且采用呼叫式數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)檢測儀i（i=1,2,3）發(fā)出數(shù)據(jù)采集信號時，記錄儀j（j=1,2,3,4）如果成功接收到信號，則t（t在500ms內(nèi)做隨機(jī)數(shù)）時間內(nèi)返回一個數(shù)據(jù)應(yīng)答幀給無線檢測儀。檢測儀便能夠采集到周遭記錄儀中的超時和超速信息標(biāo)志。檢測儀i如需要查看記錄儀j 中超時或超速的詳細(xì)內(nèi)容時，再次發(fā)送超時或超速數(shù)據(jù)請求報(bào)文，并且等待記錄儀j的超時或超速數(shù)據(jù)應(yīng)答幀，從中獲取詳細(xì)的超時或超速信息。
圖2 無線傳輸基本原理圖
在數(shù)據(jù)傳輸過程中，檢測儀如果發(fā)送請求數(shù)據(jù)幀，沒有收到任何應(yīng)答數(shù)據(jù)，則會重發(fā)當(dāng)前數(shù)據(jù)幀，直到最大次數(shù)N（N=3）。檢測儀和記錄儀檢查收到的數(shù)據(jù)幀中對應(yīng)的ID是否與本身的一致，如果不一致，則放棄對數(shù)據(jù)幀的處理。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 記錄儀無線接口電路設(shè)計(jì)
在MVR-E 型記錄儀硬件基礎(chǔ)之上，該產(chǎn)品以LPC2214型ARM7處理器為處理核心，實(shí)現(xiàn)了汽車記錄儀的功能，在此基礎(chǔ)之上，添加無線傳輸單元。無線模塊采用SWRF-1101，該款無線模塊自帶無線碰撞檢測機(jī)制，當(dāng)無線模塊在空中發(fā)生無線碰撞時，能夠自動檢測碰撞，并且延時重發(fā)。SWRF-1101為檢測儀與記錄儀之間的數(shù)據(jù)通信載體，無線編解碼由無線模塊自動完成。無線模塊采用串口與記錄儀交互，其連接圖如圖3所示。
圖3 記錄儀串口與無線模塊原理圖。
2.2 檢測儀硬件電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以STM32F103VET6微處理器為控制核心，STM32 系列微處理器屬于16 位MCU,而STM32F103VET6則具有精簡指令集和低功耗、高速度的特點(diǎn)，其頻率可達(dá)72MHz.STM32F103VET6具有512KB的FLASH 和64KB的RAM,可更好地實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議解析。系統(tǒng)硬件框圖如圖4所示。
圖4 檢測儀硬件電路系統(tǒng)框圖。
系統(tǒng)人機(jī)交互單元由防水按鍵與2.8吋彩色液晶顯示屏構(gòu)成。按鍵包括采集、確認(rèn)、返回、上翻、下翻共同組成檢測儀的輸入控制單元。顯示屏采用ADS7843芯片用硬SPI接口控制，ADS7843是TI公司生產(chǎn)的4線電阻觸摸屏轉(zhuǎn)換接口芯片，可實(shí)現(xiàn)觸摸輸入和彩屏顯示，在本系統(tǒng)中僅僅使用了彩屏顯示。
檢測儀將在采集數(shù)據(jù)時所記錄的的車牌以及對應(yīng)記錄儀的超時超速信息記錄下來。其中從記錄儀中采集上來的數(shù)據(jù)需要存儲到移動存儲設(shè)備中，其他一些信息存儲到斷電保護(hù)存儲設(shè)備中。因而檢測儀選用鐵電FM24V02芯片來存儲斷電保護(hù)數(shù)據(jù)，該芯片有256Kb容量，可讀取100萬億次，能夠穩(wěn)定可靠地存儲數(shù)據(jù)。檢測儀使用STM32F103VET6本身的SDIO來驅(qū)動SD卡，存儲需要導(dǎo)出的移動數(shù)據(jù)。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 記錄儀軟件設(shè)計(jì)
MVR-E型記錄儀是以Keil3作為開發(fā)工具，并用C語言來實(shí)現(xiàn)記錄儀功能。在此基礎(chǔ)之上，添加無線傳輸方案的實(shí)現(xiàn)，其基本流程圖如圖5所示。
圖5 記錄儀軟件流程圖。
記錄儀在記錄汽車當(dāng)前行駛數(shù)據(jù)的過程中，同時監(jiān)聽無線模塊所收到的數(shù)據(jù)，當(dāng)成功收到數(shù)據(jù)幀以后，結(jié)合記錄儀當(dāng)前超時超速狀態(tài)以及信息，返回給檢測儀相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。其需要應(yīng)答的數(shù)據(jù)幀包括：數(shù)據(jù)采集，超時數(shù)據(jù)請求，超速數(shù)據(jù)請求。應(yīng)答數(shù)據(jù)采集報(bào)文時，只需應(yīng)答超時超速標(biāo)志，而應(yīng)答超時數(shù)據(jù)和超速數(shù)據(jù)請求時，則需要將具體違章數(shù)據(jù)發(fā)送給檢測儀。
3.2 檢測儀軟件設(shè)計(jì)
檢測儀軟件系統(tǒng)框圖如圖6所示，分為驅(qū)動層和應(yīng)用層，驅(qū)動層主要是實(shí)現(xiàn)各個硬件單元的驅(qū)動，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能應(yīng)用，其開發(fā)環(huán)境為Keil4,以C語言為編程語言。
圖6 檢測儀軟件框圖。
檢測儀軟件應(yīng)用流程圖如圖7所示。軟件流程主要是圍繞按鍵檢測來實(shí)現(xiàn)，檢測到不同的按鍵根據(jù)現(xiàn)有目錄情況來執(zhí)行不同的功能。系統(tǒng)在任意界面下都可能按下采集鍵來實(shí)現(xiàn)采集功能。
檢測儀軟件實(shí)現(xiàn)能夠最多同時采集10輛車的應(yīng)答信息，并且將收到的車輛的車牌號顯示在屏幕上，并且將超時、超速等標(biāo)志通過彩色信息直觀地顯示出來。再次按下確認(rèn)鍵之后，便再次收集數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息。并且會直觀地顯示在顯示屏上，并且能夠?qū)?dāng)前顯示的內(nèi)容存儲到SD卡中以便查閱。
圖7 檢測儀軟件流程圖。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
無線汽車行駛記錄儀和無線檢測儀在金龍客車上實(shí)測使用，得到很好的使用效果。使用結(jié)果如圖8所示。圖中為兩臺無線汽車行駛記錄儀讀取到的數(shù)據(jù)，其中一臺記錄儀連續(xù)行駛2.1h之后，與另外一臺沒有任何超時信息的記錄儀同時測試得到的結(jié)果圖。超時超速會用紅色表示，無違章信息則用綠色表示，左下和右下的圖分別是兩輛車的詳細(xì)信息的采集。
在規(guī)定的超時駕駛時間（為測試方便改為2h）內(nèi)，能夠準(zhǔn)確地記錄駕駛期間的超速數(shù)據(jù)，并且能夠通過檢測儀軟件無線讀取到，經(jīng)測試無線讀取距離可達(dá)100m.在連續(xù)駕駛時間滿2h時，檢測儀可以讀取到超時信息，并且將起始與結(jié)束時間顯示在屏幕上。
圖8 無線檢測儀檢測無線車載記錄儀結(jié)果圖。
5 結(jié) 論
本文提出了一種思路新穎的記錄儀數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方案，市場上的汽車行駛記錄儀，不能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場快速上傳違章信息，而無線檢測儀與無線汽車行駛記錄儀相結(jié)合，解決了現(xiàn)有車載行駛記錄儀中數(shù)據(jù)上載滯后問題，對預(yù)防交通安全事故以及及時遏制交通違章有很大幫助。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該產(chǎn)品有移動采集，快速獲取記錄儀信息，采集有效距離長等特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價值和推廣價值。
作者：楊葉林 張保平 來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》
