FPGA_ASIC-汽车记录仪的FPGA设计.pdf

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1、汽车记录仪的FPGA设计武玉华，周玉坤，郝建鑫，李莉（北京电子科技学院，北京100070）摘要：本文采用FPGA设计技术，使用铁电存储器FRAM+FLASH的新型方案设计了一款汽车记录仪。给出了关键的数据存储模块的设计结果和仿真波形。关键词：铁电存储器；汽车记录仪；FPGA中图法分类号：TN918.2文献标识码：AFPGADesignofAutomobileDataRecorderWUYu-hua,ZHOUYu-kun,HAOJian-xin,LILi(BeijingElectronicScien

2、ceandTechnologyInstitute，Beijing100070China)Abstract:Inthispaper,wedesignasortofautomobiledatarecorderusingtheFRAMandFLASHmemorybyFPGAtechnology.Wegivethedesignresultofdatastoragemoduleandthesimulatingwave.Keywords:FRAM;Automobiledatarecorder;FPGA1引言汽

3、车行驶记录仪又称汽车“黑匣子”，负责采集、记录汽车行驶过程中的各种状态和众多参量，在汽车的科学管理和预防交通事故方面都起到积极的作用。它是将飞机“黑匣子”的设计思想应用于汽车，航空军工技术转民用的一种由数字式、全自动、智能化的随车监测装置。它集机械、电子、微电脑于一体，适用于预防事故、监查违例、科学管理，并为事故分析提出公正、准确、科学的依据。汽车行驶记录仪具有记录多种实时行车数据的功能，在道路交通管理中可以发挥交通民警无法替代的作用。具体表现在以下几个方面：（１）记录交通违章，预防事故。针对违章

4、超速、疲劳驾驶这些交通肇事的主要原因，汽车行车记录仪自动、连续、真实地记录数百天内驾驶员的行驶速度和连续行车情况，相当于在车上长期配备了一名交通警察，对驾驶员的安全行车情况进行全面的、长期不间断的实时监控，并可以利用这些数据建立驾驶员安全行车档案，为考核、评比、奖罚提供科学依据，也有利于培养驾驶员开安全车、中速车的良好习惯，达到减少违章和预防事故的目的。（２）有利于车主单位科学管理车辆，提高经济效益。汽车记录仪能实时监控车辆的行车状况，统计出一个月内每天的出车时刻、收车时刻、行车时间、行车里程、累

5、计行车里程，方便车主和车队掌握本月车辆的使用情况，以便加强对车辆的使用管理，提高经济效益。（３）科学地分析和处理道路交通事故。汽车行车记录仪能够记录车辆发生事故前的速度、时间、减速制动情况及驾驶状况，能为交通事故的处理提供定量、准确的数据。该数据用于配合交通事故现场勘查取证，用科学的定量的数据公正地判断事故原因和责任，提高交通民警的工作效率，有效保护车主、司机的合法权益提供了有力的科学依据。2汽车记录仪存储模块设计方案我们设计了一款汽车记录仪，其关键的数据存储模块采用了铁电存储器FM1808和K9

6、F2808U0C并行接口FLASH。2．1存储数据分类汽车记录仪中的数据主要包括两部分，一部分为汽车实时数据（存放汽车发生事故前后的数据），另一部分为汽车历史数据（存放汽车过去一段时间内的行驶状况）。汽车实时数据北京市自然科学基金资助项目（4063040）；学院信息安全与保密重点实验室基金项目（YZDJ0509）主要是用于分析事故发生的原因和事故的责任，汽车历史数据作为事故分析的参考依据和对汽车和司机的运行状况考核，历史数据是以当前汽车实时数据为依据。由于行驶记录仪的数据非常重要，所以对存储器的要

7、求很高。2．2存储数据定义本文设计的汽车记录仪可记录2组输入量：速度量和7个开关量。如图1所示，每字节数据以最高位区分两组输入量，最高位为“1”表示此字节为速度量，最高位为“0”表示此字节为开关量。“速度量×2”为汽车实际速度，7个开关量按位由高到低分别表示：左转、右转、鸣笛、制动、远光、近光、倒车。1速度量0左转右转鸣笛制动远光近光倒车7个开关量图1数据的定义2．3存储方案的比较方案一：SRAM+电池＋电源管理＋EEPROM：由于EEPROM和FLASH的擦写次数的限制，测的数据不能实时写入其中

8、，只能存储在SRAM中，当到一定的时间或检测到掉电后，再把数据写入EEPROM和FLASH中，EEPROM存储实时数据，FLASH存储历史数据，此方案的特点是：系统价格比较便宜，但是性能却很不可靠，发生事故时整个系统都可能掉电，当系统检测到掉电时，再把SRAM的数据写入EEPROM和FLASH中，已经没有足够的时间和电量，而且汽车系统的环境比较复杂，所以目前很少有工程师采用这种方案设计。方案二：NVRAM+FLASH：NVRAM有两种，一种为SRAM+电池型，另一种为SRAM＋EE