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汽车行驶记录仪的通信技术研究

作　者: 朱俊
导　师: 曾春年
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 汽车行驶记录仪 RS232接口 CAN接口 USB主/从机
分类号: TP216.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


嵌入式系统是一个高速发展的新兴领域。USB接口、CAN总线接口、RS232串口等由于具有成本低、速度快、易于扩展等诸多优点,在电子设备领域得到了十分广泛的应用与研究。因此,在嵌入式系统中实现这三种通信接口的开发,是十分具有现实意义和应用前景的。汽车行驶记录仪作为实时监控汽车行驶的一种电子产品,可以保存关于汽车行驶信息的重要数据,为确定事故的真实原因提供重要参考。本文根据《汽车行驶记录仪国家标准》(GB/T 19056-2003)的要求,并针对燃料电池混合动力汽车的特殊通信需求,设计了用于汽车行驶记录仪数据通信模块的相应接口,内容包括RS232串口通信接口、CAN通信接口以及USB通信接口。其中,USB通信接口模块具有USB主机/设备双重功能,并可以实现两种功能之间的自由切换。采用RS232通信接口,是为了实现与PC机或其它串口设备(如串口热敏打印机)等进行通信。设计添加CAN总线接口模块是为了满足汽车行驶记录仪通过车载CAN网络进行数据采集的需要。而为了丰富被采集数据的存储方式以及提高与PC机之间的数据传输速度,研究设计了USB主/从功能一体化通信模块。其中,USB的主机功能能够识别、配置接入记录仪的U盘,并可以将通过CAN接口采集到的实时数据存储于U盘之中。USB的从机功能能够使PC机识别与支持该通信模块,并能使记录仪作为USB设备与PC机实现高速数据通信。文章详细分析了三种接口的基本结构与工作原理,通信模块的硬件电路设计和软件编程的功能实现。重点研究了USB接口的通信技术,涉及包括:USB设备被主机识别的枚举过程,海量存储设备支持的MassStorage类协议,FAT文件系统,如何使用Bulk-Only传输方式,通过发送UFI命令实现数据传输的读/写操作,以及完成USB从机功能所需开发的固件程序、USB驱动程序和用户应用程序的介绍等。最后,对本课题的设计内容进行了实验测试。实验结果表明,该系统运行稳定,能够实现数据的高速可靠传输与处理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-12
  1.1 课题概述  8-9
    1.1.1 课题研究的背景  8-9
    1.1.2 课题研究的目的及意义  9
  1.2 课题研究的现状  9-11
  1.3 本课题研究的内容  11-12
第2章 RS232串口通信的设计与实现  12-15
  2.1 RS232接口的硬件设计  12-13
  2.2 串口通信的软件实现  13-15
第3章 CAN接口通信的设计与实现  15-19
  3.1 CAN接口的硬件设计  15-16
  3.2 CAN通信的软件实现  16-19
    3.2.1 CAN接口的初始化程序  16-18
    3.2.2 CAN接口数据接收中断处理  18-19
第4章 USB接口电路的硬件设计  19-26
  4.1 USB接口模块的整体结构  19-20
  4.2 USB接口控制芯片的选择  20-23
    4.2.1 SL811与CH375的性能比较  20-22
    4.2.2 选择CH375的理由  22-23
  4.3 USB接口模块的电路设计  23-26
第5章 USB主机功能的软件设计  26-45
  5.1 USB主机功能的程序流程图  26-28
  5.2 MCU与CH375之间的通信  28-30
  5.3 USB主机的设备枚举过程  30-33
  5.4 Mass Storage类协议分析  33-40
    5.4.1 Bulk-Only传输协议  34-37
    5.4.2 UFI命令规范  37-40
  5.5 FAT文件系统的结构  40-45
    5.5.1 引导扇区DBR  40-41
    5.5.2 文件分配表FAT  41-42
    5.5.3 根目录区RDR  42
    5.5.4 数据区DR  42-45
第6章 USB从机功能的软件设计  45-53
  6.1 USB从机功能的软件组成概述  46-49
    6.1.1 USB设备端的固件程序  47-48
    6.1.2 PC机端的USB设备驱动程序  48-49
    6.1.3 PC机端的用户应用程序  49
  6.2 USB从机功能的软件实现  49-53
第7章 系统调试与测试分析  53-56
  7.1 调试中遇到的问题和解决方法  53-54
  7.2 功能与性能测试结果  54-56
第8章 总结与展望  56-58
  8.1 总结  56-57
  8.2 展望  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 自动检测仪器、仪表 > 自动记录和指示仪表
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