IC卡進行汽車行駛記錄儀的數據傳輸設計
文章出處：http://m.overnightmodel.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2011年10月21日
數據傳輸方案設計
汽車行駛記錄儀國家標準中對數據作如下描述：“記錄儀應同時配置以下兩種標準接口；1．USB（通用串行總線）標準接口，建議采用主結構式USB接口；2．標準RS232CD型9針接口。在具備上述通信接口的基礎上，本標準不排除同時使用其他通信方式的可能性。”
針對以上要求，可以采用如下幾種數據傳輸的方案。
采用串行口的數據傳輸方式，通過RS232串行口在記錄儀和管理計算機之間建立通信鏈路，直接進行數據傳輸。這種傳輸方式容易實現，而且可靠性高，是汽車行駛記錄儀國家標準要求的標準配置接口。但每次讀取數據時都要建立這樣的連接，比較麻煩，而且數據傳輸速度慢，數據讀取不方便。
為提高數據傳輸速度，可以采用USB的傳輸方式，即在記錄儀和管理計算機之間通過USB連接線建立數據通信鏈路
。這與RS232串行口相比可以大大提高數據的傳輸速度，但也存在著連接麻煩、數據讀取不方便等缺點。
還可以采用IC卡進行數據傳輸，將IC卡插入記錄儀，記錄儀自動將內部數據轉存到IC卡，通過讀卡器再將數據讀入管理計算機內。這種方式簡單、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。
隨著移動存儲技術的發(fā)展，移動存儲（如閃存盤）的容量越來越大，一般都在128Mb、256Mb以上，采用閃存盤進行存儲具有速度高、存儲介質少等優(yōu)點，非常方便管理，是一種很理想的數據傳輸方式。但主結構的USB控制器設計比較復雜，并且要對文件系統(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數據傳輸的設計。
IC卡讀寫器的設計
如何將AT45D041型IC卡快速讀入計算機，是IC卡讀寫器設計的關鍵。在設計過程中共開發(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計
如圖1所示，IC卡經由單片機與計算機進行數據交換，計算機通過串行口，經電平變換后與單片機進行通信，單片機根據計算機發(fā)出的指令再對IC卡進行操作。這種思路設計出的電路相對比較復雜，單片機編程的工作量較大，最大的缺陷是IC卡的數據讀寫速度慢，無法在較短的時間里將大量的數據讀入計算機中。
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轉換器，升級為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計
并行接口讀寫器的原理如圖2所示。并行接口讀寫器與計算機的打印口連接。AT45D041型IC卡通過總線驅動器74LS245與計算機進行數據交換，計算機直接對IC卡進行操作。根據這一思路設計的讀寫器具有硬件結構簡單、成本低、讀寫數據速度快等優(yōu)良性能，適合大量數據的讀入。
打印口是計算機的標準配置接口，也稱并行接口（LPT）。主機通過打印適配器往并行接口LPT可以發(fā)出5種命令，即數據寫入命令、數據讀出命令、控制字寫入命令、控制字讀出命令和狀態(tài)字讀出命令。一般數據口地址為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算機相連，利用它還可以和主機進行多種并行通信。
USB數據傳輸的設計
USB接口有數據傳輸速度快、連接簡單、兼容性好等特點。汽車行駛記錄儀國家標準考慮到RS232接口使用的普及性和USB接口的先進性，規(guī)定了同時使用這兩種接口實現數據通信。
在USB數據傳輸的設計方案中采用PDIUSBD12芯片作為USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版規(guī)范；同時它還符合大多數器件的分類規(guī)格；還適用于許多外設，如打印機、掃描儀、外部的存儲設備和數碼相機等，它使得當前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。
單片機直接讀寫閃存盤，可以實現便攜設備或者嵌入式系統(tǒng)的外掛式海量存儲。這一技術的核心是USB-HOST技術，FAT文件系統(tǒng)規(guī)范的實現，海量存儲協(xié)議的實現以及USB批量傳輸方式的實現，涉及到的協(xié)議眾多，技術難度非常高。
在如圖3所示的設計方案中，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。對于大多數廠家生產的閃存盤都可以成功存取。
電路設計中的注意事項
為了提高電路的可靠性和EMI特性，在電路板設計和布線的過程中應注意以下一些規(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，對引腳的處理需要進行綜合的考慮；布線設計完成后，需檢查布線設計是否符合設計者所制定的規(guī)則，同時也需確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產工藝的需求。
方案驗證
該設計方案已經在北京吉富通電子技術研究所生產的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）等產品上得到應用。經驗證，該方案可以滿足汽車行駛記錄儀對數據傳輸的要求，極大的提高了數據傳輸的速率和可靠性。
