IC卡進(jìn)行汽車行駛記錄儀的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)
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數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)
汽車行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)數(shù)據(jù)作如下描述:“記錄儀應(yīng)同時(shí)配置以下兩種標(biāo)準(zhǔn)接口;1.USB(通用串行總線)標(biāo)準(zhǔn)接口,建議采用主結(jié)構(gòu)式USB接口;2.標(biāo)準(zhǔn)RS232CD型9針接口。在具備上述通信接口的基礎(chǔ)上,本標(biāo)準(zhǔn)不排除同時(shí)使用其他通信方式的可能性。”
針對(duì)以上要求,可以采用如下幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮?nbsp;
采用串行口的數(shù)據(jù)傳輸方式,通過RS232串行口在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間建立通信鏈路,直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式容易實(shí)現(xiàn),而且可靠性高,是汽車行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)準(zhǔn)配置接口。但每次讀取數(shù)據(jù)時(shí)都要建立這樣的連接,比較麻煩,而且數(shù)據(jù)傳輸速度慢,數(shù)據(jù)讀取不方便。
為提高數(shù)據(jù)傳輸速度,可以采用USB的傳輸方式,即在記錄儀和管理計(jì)算機(jī)之間通過USB連接線建立數(shù)據(jù)通信鏈路
。這與RS232串行口相比可以大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速度,但也存在著連接麻煩、數(shù)據(jù)讀取不方便等缺點(diǎn)。
還可以采用IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,將IC卡插入記錄儀,記錄儀自動(dòng)將內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到IC卡,通過讀卡器再將數(shù)據(jù)讀入管理計(jì)算機(jī)內(nèi)。這種方式簡(jiǎn)單、方便、速度快,但每輛車都要用不同的IC卡,這就需要很多IC卡,這種方式適合一般的單位使用。
隨著移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,移動(dòng)存儲(chǔ)(如閃存盤)的容量越來越大,一般都在128Mb、256Mb以上,采用閃存盤進(jìn)行存儲(chǔ)具有速度高、存儲(chǔ)介質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn),非常方便管理,是一種很理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。但主結(jié)構(gòu)的USB控制器設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,并且要對(duì)文件系統(tǒng)(FAT)非常熟悉。
通上以上分析,本文著重討論IC卡讀卡器和USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)。
IC卡讀寫器的設(shè)計(jì)
如何將AT45D041型IC卡快速讀入計(jì)算機(jī),是IC卡讀寫器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)過程中共開發(fā)出兩種讀寫器,串行接口讀寫器和并行接口讀寫器。
1 串行接口讀寫器的設(shè)計(jì)
如圖1所示,IC卡經(jīng)由單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,計(jì)算機(jī)通過串行口,經(jīng)電平變換后與單片機(jī)進(jìn)行通信,單片機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令再對(duì)IC卡進(jìn)行操作。這種思路設(shè)計(jì)出的電路相對(duì)比較復(fù)雜,單片機(jī)編程的工作量較大,最大的缺陷是IC卡的數(shù)據(jù)讀寫速度慢,無法在較短的時(shí)間里將大量的數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)中。
串行接口讀寫器最高可以工作在115200b/s的傳輸速率下。串行接口讀寫器還可以通過COM-USB轉(zhuǎn)換器,升級(jí)為USB型讀寫器,其讀寫速度與串行接口讀寫器相同。
2 并行接口讀寫器的設(shè)計(jì)
并行接口讀寫器的原理如圖2所示。并行接口讀寫器與計(jì)算機(jī)的打印口連接。AT45D041型IC卡通過總線驅(qū)動(dòng)器74LS245與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,計(jì)算機(jī)直接對(duì)IC卡進(jìn)行操作。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)的讀寫器具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、讀寫數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)良性能,適合大量數(shù)據(jù)的讀入。
打印口是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置接口,也稱并行接口(LPT)。主機(jī)通過打印適配器往并行接口LPT可以發(fā)出5種命令,即數(shù)據(jù)寫入命令、數(shù)據(jù)讀出命令、控制字寫入命令、控制字讀出命令和狀態(tài)字讀出命令。一般數(shù)據(jù)口地址為378H(PRT1),狀態(tài)口地址為379H(PRT2),控制口地址為37AH(PRT3)。打印口不僅用于和計(jì)算機(jī)相連,利用它還可以和主機(jī)進(jìn)行多種并行通信。
USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)
USB接口有數(shù)據(jù)傳輸速度快、連接簡(jiǎn)單、兼容性好等特點(diǎn)。汽車行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)考慮到RS232接口使用的普及性和USB接口的先進(jìn)性,規(guī)定了同時(shí)使用這兩種接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
在USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案中采用PDIUSBD12芯片作為USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版規(guī)范;同時(shí)它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格;還適用于許多外設(shè),如打印機(jī)、掃描儀、外部的存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等,它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。
單片機(jī)直接讀寫閃存盤,可以實(shí)現(xiàn)便攜設(shè)備或者嵌入式系統(tǒng)的外掛式海量存儲(chǔ)。這一技術(shù)的核心是USB-HOST技術(shù),F(xiàn)AT文件系統(tǒng)規(guī)范的實(shí)現(xiàn),海量存儲(chǔ)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)以及USB批量傳輸方式的實(shí)現(xiàn),涉及到的協(xié)議眾多,技術(shù)難度非常高。
在如圖3所示的設(shè)計(jì)方案中,USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片SL811,該芯片支持USB1.1協(xié)議、價(jià)格低、性能突出且可靠性高。文件系統(tǒng)采用FAT格式,可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。對(duì)于大多數(shù)廠家生產(chǎn)的閃存盤都可以成功存取。
電路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)
為了提高電路的可靠性和EMI特性,在電路板設(shè)計(jì)和布線的過程中應(yīng)注意以下一些規(guī)則:在電源、地線之間加上去耦電容;盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬;信號(hào)線布在電(地)層上;在大面積的接地(電)中,常用元器件的引腳與其連接,對(duì)引腳的處理需要進(jìn)行綜合的考慮;布線設(shè)計(jì)完成后,需檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。
方案驗(yàn)證
該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在北京吉富通電子技術(shù)研究所生產(chǎn)的JJLY-03型汽車行駛記錄儀、JJLY-05型智能汽車行駛記錄儀(GPS記錄儀)和JJLY-06型多功能汽車行駛記錄儀(GPS-GPRS記錄儀)等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)證,該方案可以滿足汽車行駛記錄儀對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴?nbsp;