一种多功能汽车行车监控装置的硬件系统研究

摘要

为缓解日益增加的交通压力，提高汽车安全性能，出现了各种基于嵌入式计算机、通信、传感器等技术的汽车监控产品，大大提高了行车安全和减轻了道路压力，但目前国内汽车监控装置普遍存在功能单一、性能较弱等缺点。本文基于MIPS架构的32位嵌入式Au1250处理器，开发了一种多功能的汽车行车监控装置的硬件系统。
　　 本文首先简要介绍了汽车行车监控装置的研究背景、研究目的以及国内外的研究动态，分析了相关技术后对系统存在的问题进行了研究，并对行车监控装置硬件系统平台的功能需求做出了分析。提出了一种多功能汽车行车监控装置硬件系统的设计方案。该方案以基于GPS/GPRS的导航监控调度功能为主，利用高性能的Au1250处理器自身处理视频数据的优势扩展出行车图像监控功能，并在Au1250丰富的接口上扩展出CAN、LIN等总线接口以监控汽车各个电控单元。
　　 然后针对上文中得到的汽车行车监控的需求，对硬件系统的各个功能模块进行详细设计，在详细设计过程中，围绕Au1250嵌入式处理器设计其各个外围功能模块。主要包括主控制器模块、无线扩展通信模块、汽车总线监控模块、行车图像采集监控模块、外部存储模块、人机接口模块、系统调试模块、系统电源模块等的详细设计。
　　 之后针对汽车行车的恶劣环境进行了行车监控装置的工程实现，行车监控装置作为高速电路，会受到各种各样的干扰和自身干扰。在分析了行车环境中的电磁干扰后，在保证电磁兼容和信号完整性的情况下对行车监控装置的PCB部分进行了布局布线和抗干扰设计。
　　 最后基于以上设计，对主要模块的实际电路进行了调试和分析。系统调试和测试结果证明，汽车行车监控装置硬件系统各个功能模块工作正常，满足功能需求，并且运行稳定、可靠性高，实现了论文目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1车载行车监控装置背景概述

1.2国内外研究及应用现状

1.2.1行车监控系统国内外研究现状

1.2.2嵌入式系统国内外现状

1.2.3现状分析

1.3研究课题的意义

1.4研究课题的来源

1.5论文的主要内容

1.6本章小结

2多功能汽车行车监控装置系统总体设计

2.1系统总体功能需求分析

2.2行车监控装置硬件系统设计原则

2.3行车监控系统总体方案

2.3.1汽车行车监控系统网络层次图

2.3.2工作原理

2.4 行车监控装置硬件系统微处理器选型

2.4.1嵌入式微处理器特点

2.4.2几种主流的嵌入式处理器体系结构

2.4.3 Au1250嵌入式微处理器

2.5硬件总体架构设计

2.6本章小结

3硬件系统详细设计

3.1系统内部存储模块设计

3.1.1 DDR2 SDRAM简介及连接框图

3.1.2 F1ash模块设计

3.2无线通信模块设计

3.2.1串口扩展模块方法比较

3.2.2 GPS接收模块

3.2.3 GPRS通讯模块

3.3行车监控装置汽车总线通信模块

3.3.1 LIN总线通信模块

3.3.2 CAN总线模块

3.4行车监控图像采集单元

3.4.1 SAA7115视频图像格式转化模块

3.4.2 MAE媒体加速引擎

3.4.3行车图像监控单元设计

3.5 接口单元

3.5.1外部存储单元

3.5.2人机接口单元

3.5.3系统调试单元

3.5.4扩展接口

3.6系统电源模块

3.6.1车载装置电源设计要素

3.6.2汽车行车监控装置电源设计

3.7本章小结

4行车监控装置的工程实现

4.1汽车行车监控装置硬件电路的EMC设计

4.1.1高速数字电路的基本概念

4.1.2电磁兼容的基本概念

4.1.3信号完整性及主要影响因素

4.2行车监控装置PCB设计

4.2.1系统的布局设计

4.2.2多层电路板的叠层设计

4.2.3系统布线设计

4.3系统抗干扰设计

4.4电路调试

5结论

致谢

参考文献

附录