解放軍理工大學(xué) 何敏 劉榮 孫崢

    1 概述

    行駛記錄儀的主要數(shù)據(jù)包括事故疑點(diǎn)和行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。其中，事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)是記錄儀以不大于0．2s的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)停車前20 s實(shí)時(shí)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度及車輛制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，記錄次數(shù)至少為1o次：行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)是無論車輛在行駛狀態(tài)還是停止?fàn)顟B(tài)，記錄儀提供的與實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度信息。記錄儀應(yīng)能以不大于1 min的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)車輛在最近360 h內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，該行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)主要是車輛在行駛過程中與實(shí)時(shí)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度值[1]。

    該記錄儀需要采用大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。以往的設(shè)計(jì)均采用并行存儲(chǔ)器或鐵電存儲(chǔ)器。其中并行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量大，讀寫速度快。但是抗干擾能力差，而汽車上的干擾較強(qiáng)．雖然可以通過其它軟、硬件措施來避免。但是在設(shè)計(jì)時(shí)一般都需要選擇抗干擾能力強(qiáng)的芯片；鐵電存儲(chǔ)器采用串行接口，抗干擾能力強(qiáng)，也具有很高的靈活性，可以單字節(jié)讀寫(不需要擦除，可直接改寫數(shù)據(jù))，但其存儲(chǔ)密度小，單位成本高，讀寫速度較慢，由于行駛記錄儀要求每0．2 s采樣一次速度和狀態(tài)，因此讀寫存儲(chǔ)器的速度會(huì)影響采樣的精度和程序的運(yùn)行。

    現(xiàn)在的eeprom閃速存儲(chǔ)陣列flash memory有atmel、sst的小扇區(qū)結(jié)構(gòu)閃速存儲(chǔ)器(small sector flash memory)和atmel的海量存儲(chǔ)器(data-flash memory)。這類器件具有eeprom與nor技術(shù)flash memory的綜合優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：

    (1)讀寫靈活性比eeprom差，不能直接改寫數(shù)據(jù)。在編程之前需先進(jìn)行頁(yè)擦除，與nor技術(shù)flash memory的塊結(jié)構(gòu)相比，其頁(yè)尺寸小，因而具有快速隨機(jī)讀取和快編程、快擦除的特點(diǎn)：

    (2)與eeprom相比，這種存儲(chǔ)器具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)；

    (3)存儲(chǔ)密度比eeprom大，但比nor技術(shù)flash memory小[2]。

    因此，該dataflash存儲(chǔ)容量大，讀寫速度快，抗干擾能力強(qiáng)，在行駛記錄儀中作存儲(chǔ)器是較好的選擇。本文給出了采用atmel的at45db161b來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的記錄儀設(shè)計(jì)方案。

    2 at45db161b串行存儲(chǔ)器

    atmel公司的data-flash產(chǎn)品的代表型號(hào)為at45dbxxxx。此系列存儲(chǔ)器容量較大(從1～256mb)；封裝尺寸小，最小封裝型式(cbga)的尺寸為6 mm×8 mm：可采用spi接口進(jìn)行讀寫；硬件連線少；內(nèi)部頁(yè)面尺寸較小，8 mb容量的頁(yè)面尺寸為264字節(jié)，16 mb和32 mb容量的頁(yè)面尺寸為512字節(jié)，64 mb容量的頁(yè)面尺寸為1056字節(jié)，128 mb容量和256 mb容量的頁(yè)面尺寸為2112字節(jié)。另外，at45dbxxxx系列存儲(chǔ)器內(nèi)部有兩個(gè)與主存頁(yè)面大小相同的sram緩存，可提高系統(tǒng)的靈活性，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的讀寫過程。at45dbxxxx系列存儲(chǔ)器的工作電壓只需2．7～3．6 v；整個(gè)芯片的功耗也較�。坏湫妥x取電流為4 ma，待機(jī)電流僅為2 μa：讀寫的速度最大為20 mbps。

    at45db161b的容量為16 mb。分成4096頁(yè)，每頁(yè)有528個(gè)字節(jié)[3]。另外還有兩個(gè)528字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖器sram。在對(duì)主存儲(chǔ)器進(jìn)行操作時(shí)，這兩個(gè)sram也可以接收數(shù)據(jù)。因此，和串行eep-rom相比。該器件可大大縮短讀寫時(shí)間。而采用spi總線接口和并行的flash相比．其速度并不慢，而且抗干擾能力也比較強(qiáng)。

    2．1 at45db161b引腳接口定義

    表1所列是at45db161b的部分接口引腳定義。其中cs為片選信號(hào)，reset為復(fù)位端，sck、si、so為spi總線，rdy／busy為忙信號(hào)，wp為前256頁(yè)的寫保護(hù)。

    spi接口是一種通用串行接口總線，利用sck、si和so三根線可進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀／寫控制。數(shù)據(jù)以字節(jié)(8 bit)為單位。其中，sck為時(shí)鐘信號(hào)，si和so為數(shù)據(jù)輸人和輸出線。

    at45db161b僅支持spi模式0和3。在這兩種模式下。sck信號(hào)的上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)輸入，下降沿觸發(fā)數(shù)據(jù)輸出，二者的區(qū)別是sck的起始電平不同。at45db161b復(fù)位時(shí)，默認(rèn)為spi模式3。

    2．2 指令