IC卡讀卡器和USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O計

記錄儀上記錄的數(shù)據(jù)是管理和事故分析的關(guān)鍵資料，如果數(shù)據(jù)采集方式不科學，傳輸不方便，那么對汽車行駛記錄儀產(chǎn)品，甚至整個汽車行駛記錄儀行業(yè)而言無疑是沉重的打擊。

本文就是在對汽車行駛記錄儀的多種數(shù)據(jù)傳輸方式進行深入了解、探討和研究后，提出了行之有效的新思路，解決了上述問題。

數(shù)據(jù)傳輸方案設計

汽車行駛記錄儀國家標準中對數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(chǔ)上，本標準不排除同時使用其他通信方式的可能性?！?/p>

針對以上要求，可以采用如下幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮?/p>

采用串行口的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式容易實現(xiàn)，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(shù)據(jù)時都要建立這樣的連接，比較麻煩，而且數(shù)據(jù)傳輸速度慢，數(shù)據(jù)讀取不方便。

為提高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通信鏈路。這與RS232串行口相比可以大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，但也存在著連接麻煩、數(shù)據(jù)讀取不方便等缺點。

還可以采用IC卡進行數(shù)據(jù)傳輸，將IC卡插入記錄儀，記錄儀自動將內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到IC卡，通過讀卡器再將數(shù)據(jù)讀入管理計算機內(nèi)。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(shù)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(zhì)少等優(yōu)點，非常方便管理，是一種很理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。但主結(jié)構(gòu)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。

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(guān)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(jīng)由單片機與計算機進行數(shù)據(jù)交換，計算機通過串行口，經(jīng)電平變換后與單片機進行通信，單片機根據(jù)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(shù)據(jù)讀寫速度慢，無法在較短的時間里將大量的數(shù)據(jù)讀入計算機中。

圖1 串行接口讀卡器原理圖

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(zhuǎn)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(qū)動器74LS245與計算機進行數(shù)據(jù)交換，計算機直接對IC卡進行操作。根據(jù)這一思路設計的讀寫器具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低、讀寫數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)良性能，適合大量數(shù)據(jù)的讀入。

圖2 并行接口讀卡器原理圖

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(shù)據(jù)寫入命令、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O計

USB接口有數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

在USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O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(shù)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(shù)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(xiàn)便攜設備或者嵌入式系統(tǒng)的外掛式海量存儲。這一技術(shù)的核心是USB-HOST技術(shù)，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)規(guī)范的實現(xiàn)，海量存儲協(xié)議的實現(xiàn)以及USB批量傳輸方式的實現(xiàn)，涉及到的協(xié)議眾多，技術(shù)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(shù)廠家生產(chǎn)的閃存盤都可以成功存取。

圖3 USB-HOST芯片SL811的接口電路

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(chǎn)工藝的需求。

方案驗證

該設計方案已經(jīng)在北京吉富通電子技術(shù)研究所生產(chǎn)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(chǎn)品上得到應用。經(jīng)驗證，該方案可以滿足汽車行駛記錄儀對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅瑯O大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴?br /> 來源；電子工程網(wǎng)