摘要： 本文介紹了車輛行駛記錄儀中串口擴展模塊和倒車雷達模塊的設計方案，提供兩種簡單適用的設計方案。

關鍵詞： 汽車電子；車輛行駛記錄儀；串口擴展；倒車雷達

現(xiàn)今，汽車電子技術日益進步，GPS、倒車雷達幾乎已成中高檔汽車的標準配置，而且傳統(tǒng)汽車中的很多傳感器和控制方式都已使用電子電路，這就為實現(xiàn)車輛行駛記錄儀提供了必要的條件。以下簡要介紹國騰微電子公司的GM8125串口擴展IC和GM3101倒車雷達IC在車輛行駛記錄儀中的應用。

車輛行駛記錄儀通訊電路

本記錄儀中，與通訊相關的主要包括以下幾個部分：GPS全球定位模塊、GPRS通訊模塊、倒車雷達、打印機、文本/語音轉換模塊以及上位機通訊模塊，它們都需要通過串口與ARM主控制器連接。因為主控制器串口數量有限，沒有足夠串口與各個子模塊分別連接，故系統(tǒng)必須由串口擴展模塊來完成串口擴展功能，本文利用GM8125實現(xiàn)串口擴展，它把主控制器的一個串口擴成5個。考慮到系統(tǒng)與上位機通訊的時候相對較少，所以與通訊量不多的倒車雷達共用一個串口，由主控制器的一個GPIO口來控制切換，使主控制器能同時與6個設備通訊。通訊電路框圖如圖1所示(圖中省略了ARM與GM8125之間的控制信號連線)。

圖 1  車輛行駛記錄儀通訊電路框圖

GM8125與ARM主控制器的連接

GM8125有兩種工作模式：單通道模式和多通道模式。
當采用單通道模式工作時，GM8125等效于兩組四選一多路選擇器，它按照STADD0_2的設定把它從Rxd0收到的數據按相同波特率送到相應的Txd1_5引腳，同時按照SRADD0_2的設定把從它從Rxd1_5收到的數據按相同波特率送到Txd0主控制器。單通道模式不需要進行波特率和數據幀長的設置，主串口和子串口采用一對一通訊，每次只允許一個子串口與主串口通訊。單通道模式適合于以下場合：

A、 系統(tǒng)運行過程中可以準確預見、或者可以準確設定從機發(fā)送數據給主控制器的時間；
B、 呼叫/應答系統(tǒng)中從機不會主動向主機發(fā)送數據，只有在主機向從機請求數據時才有數據發(fā)送給主控制器；
C、 從機需要通訊波特率非常高時，多通道模式下，主串口和各子串口采用一對多通訊，各子串口可以同時工作，自動響應接收數據，不需要主機控制接收，因此多通道模式主要用在從機發(fā)送數據時間不可控和要求實時收發(fā)數據的應用中。

在多通道模式下，在初始化時主控制器需要先向GM8125寫配置寄存器來選擇幀數據格式和波特率。每次要向一個子串口寫數據前，先在STADD0_2引腳上設置好發(fā)送子串口地址，然后向GM8125寫入串口數據，GM8125會自動把數據從相應的Txd引腳發(fā)送出去。需要注意的是，主控制器在向同一子串口寫入兩連續(xù)數據時，子串口至少要隔按照配置寄存器設定的格式和波特率發(fā)送完上一字節(jié)所需的時間，這可以通過延時來實現(xiàn)，也可以通過把STADD0_2設成000，然后連續(xù)發(fā)送5字節(jié)0來實現(xiàn)。

當GM8125的任意一個子串口接收到數據時，它將主動從Txd0引腳發(fā)送出來，同時在SRADD0_2引腳上輸出相應的數據表明該數據對應的子串口序號。由于地址線在TXD0送出下一字節(jié)的第5位時改變，因此當主控制器的串口接收到了該數據后，應該立即去讀取SRADD0_2的值以確定子串口號，否則有可能會造成數據與子串口號張冠李戴。

主控制器與GM8125的硬件連接方式如圖2所示，主控制器通過8個GPIO分別與GM8125的Reset、MS和其它引腳相連。系統(tǒng)剛開始工作時，為了確保GM8125處理一個可知的波特率和數據格式，必須由主控制器主動對GM8125進行復位。

使用GM8125進行串口擴展具有以下優(yōu)勢：
* 控制簡單。芯片利用軟件設置工作方式，最大限度地減少控制線，不需要占用太多主機的系統(tǒng)資源。
* 應用靈活。芯片具備兩種工作模式、多種工作波特率、10位或11位數據幀長可靈活選擇。
* 通用性強。芯片設計時充分考慮各種用戶的需求，只需提供標準UART和IO口即可與GM8125通訊，對控制器沒有特殊要求，適用于大多數串口通訊系統(tǒng)。
* 工作波特率高。芯片子串口在單通道模式下波特率支持20Mbps，多通道模式下支持38.4kbps。
* 性能穩(wěn)定。硬件實現(xiàn)串口比軟件實現(xiàn)串口更能保證串行通訊的穩(wěn)定性，同時每位數字采樣16次，保證了數據的正確性。
* 波特率誤差小。輸出波特率誤差小于0.2%，輸入波特率誤差小于2.8%。

圖2  ARM控制器與GM8125的連接圖

倒車雷達系統(tǒng)的集成

目前車載設備越來越趨向于將各子系統(tǒng)集成化，提高控制器和顯示屏的利用率，因此各種車輛附加裝置如胎壓檢測系統(tǒng)、倒車雷達系統(tǒng)等不再獨立工作，而是和其他系統(tǒng)集成在一起以節(jié)約系統(tǒng)資源。例如本汽車行駛記錄儀方案就將倒車雷達集成在本系統(tǒng)中。

GM3101倒車雷達專用控制芯片，用純硬件ASIC方式實現(xiàn)倒車雷達主機功能，將倒車雷達需要的主要元件(控制器、運放電路、濾波電路等)都集成在了單一芯片中，外圍只需接上超聲波傳感器和功率器件就可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)集成度，也不需要軟件編程，是目前最簡單的一種倒車雷達實現(xiàn)方案。該芯片主要工作原理為定時向超聲波探頭發(fā)送驅動信號，同時接收超聲探頭回送的檢測信號，根據發(fā)送和接收的時間差計算障礙物的距離，輸出相應報警信號。該芯片主要特性包括：