基于ARM的汽车黑匣子的研究与设计

摘要

汽车黑匣子(又称汽车行驶记录仪)是一种使用在汽车上的数字式电子记录装置。这种装置能对车辆的行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录存储并可通过接口实现数据输出。汽车行驶记录仪的使用，对抑制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。本文根据汽车行驶记录仪国家标准GB/T 19056-2003，并在此基础上开发设计了一种具有音视频处理功能的汽车黑匣子，采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM处理器和Linux操作系统，同时为了使汽车黑匣子能更方便地与上位机之间进行通讯，本系统采用了USB Mass Storage设备来实现数据的传输。 论文首先介绍了汽车黑匣子的研究背景，并对国内外汽车黑匣子的研究现状进行了概括，在此基础上提出了本课题需要完成的目标。接下来，论文阐述了系统总体设计的构思以及各个功能模块不同方案优劣的比较，给出了最后的设计方案，并建立了系统的开发平台。在硬件设计方面详细地介绍了各主要功能部件及电路的设计和特点。在软件设计单元介绍了Linux操作系统和Bootloader的特点，并给出了系统软件的各模块程序设计。在文件系统设计部分，论文讨论了在NandFlash中建立FAT文件系统的实现方法。最后通过Linux下USB Mass Storage设备驱动的设计和调试，实现汽车黑匣子记录的数据通过USB接口与PC机或PDA之间的通信。 本文在结束处对整个课题作出总结，并指出在本系统现有的基础上性能还可以进一步改善和改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1汽车黑匣子的研究背景

1.2汽车黑匣子的国内外发展现状

1.3汽车黑匣子的组成和功能

1.4本文的主要研究内容

第2章 系统的总体设计

2.1系统的总体结构

2.2系统的方案设计

2.2.1主处理器的选择

2.2.2数据采集方案的选择

2.2.3数据存储方案的选择

2.2.4数据通信方案的选择

2.2.5实时时钟方案的选择

2.2.6驾驶员身份识别方案的选择

2.2.7嵌入式操作系统的选择

2.3开发平台的建立

2.4本章小结

第3章系统的硬件设计

3.1主控芯片

3.2存储器接口电路

3.2.1 FLASH存储器

3.2.2 SDRAM存储器

3.2.3 FRAM存储器

3.3采集接口电路

3.3.1音频接口电路

3.3.2视频接口电路

3.3.3信号调理电路

3.4通信接口电路

3.4.1 RS-232接口

3.4.2 USB设备接口

3.5人机接口电路

3.5.1 LCD接口

3.5.2键盘接口

3.6电源电路

3.7本章小结

第4章 系统的软件设计

4.1嵌入式LINUX操作系统

4.2系统引导程序Bootloader

4.3软件模块程序设计

4.3.1主程序设计

4.3.2数据采集和处理

4.3.3数据保存

4.4本章小结

第5章 FAT文件系统的建立

5.1 FAT系统的分析

5.1.1启动扇区

5.1.2 FAT目录项结构

5.1.3文件存储原理

5.2 FAT文件系统的实现

5.2.1初始化文件系统

5.2.2创建目录和文件

5.2.3对文件的读写

5.3本章小结

第6章USB设备通讯软件的设计

6.1 Linux下USB驱动的整体框架

6.2 Mass Storage设备驱动

6.2.1 Gadget API

6.2.2芯片驱动层

6.2.3 Gadget驱动层

6.3设备驱动的编译和加载

6.4本章小结

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致 谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文

附录