0 引言

    隨著道路交通的快速發展，道路交通事故率也在不斷地攀升，超時駕駛、超速駕駛成為交通事故的主要誘因。汽車行駛記錄儀(以下簡稱：記錄儀)是對車輛行駛速度、時間、里程、以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并通過接口實現數據傳輸的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用，對遏制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人的不良行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故分析鑒定具有重要作用。然而在現有汽車記錄儀實際使用過程中，交警部門往往不能夠即時地獲取超時超速等信息，從而不能有效地制止超時超速駕駛。因此研究和開發無線汽車行駛記錄儀與無線檢測儀(以下簡稱：檢測儀)，用來快速地獲取超時超速記錄儀中的超時超速信息。無線檢測儀采用手持式終端設計方案，可以實現探測周邊無線汽車行駛記錄儀并和其通信，可實現無線檢測儀移動讀取汽車行駛記錄儀中超時、超速信息。

1 無線數據傳輸

1．1 無線數據幀

    無線數據幀格式保留汽車行駛記錄儀國家標準中規定的數據幀頭，并且其基礎之上添加了六種數據幀僅供無線數據傳輸單元使用的數據幀，其基本格式如圖1所示。新添加數據幀分別是：數據采集，數據應答，超時數據請求，超時數據應答，超速數據請求，超速數據應答，分別用于探測記錄儀與記錄儀中詳細信息的獲取。

1．2 無線傳輸方案設計

    本文中無線傳輸基本原理如圖2所示，采用多點對多點的數據傳輸模型，并且采用呼叫式數據傳輸。當檢測儀i(i=1，2，3)發出數據采集信號時，記錄儀j(j=1，2，3，4)如果成功接收到信號，則t(t在500 ms內做隨機數)時間內返回一個數據應答幀給無線檢測儀。檢測儀便能夠采集到周遭記錄儀中的超時和超速信息標志。檢測儀i如需要查看記錄儀j中超時或超速的詳細內容時，再次發送超時或超速數據請求報文，并且等待記錄儀j的超時或超速數據應答幀，從中獲取詳細的超時或超速信息。

    在數據傳輸過程中，檢測儀如果發送請求數據幀，沒有收到任何應答數據，則會重發當前數據幀，直到最大次數N(N=3)。檢測儀和記錄儀檢查收到的數據幀中對應的ID是否與本身的一致，如果不一致，則放棄對數據幀的處理。

2 系統硬件設計

2．1 記錄儀無線接口電路設計

    在MVR-E型記錄儀硬件基礎之上，該產品以LPC2214型ARM7處理器為處理核心，實現了汽車記錄儀的功能，在此基礎之上，添加無線傳輸單元。無線模塊采用SWRF-1101，該款無線模塊自帶無線碰撞檢測機制，當無線模塊在空中發生無線碰撞時，能夠自動檢測碰撞，并且延時重發。SWRF-1101為檢測儀與記錄儀之間的數據通信載體，無線編解碼由無線模塊自動完成。無線模塊采用串口與記錄儀交互，其連接圖如圖3所示。

2．2 檢測儀硬件電路設計

    本系統以STM32F103VET6微處理器為控制核心，STM32系列微處理器屬于16位MCU，而STM32F103VET6則具有精簡指令集和低功耗、高速度的特點，其頻率可達72 MHz。STM32F103VET6具有512 KB的FLASH和64 KB的RAM，可更好地實現通信協議解析。系統硬件框圖如圖4所示。

    系統人機交互單元由防水按鍵與2．8時彩色液晶顯示屏構成。按鍵包括采集、確認、返回、上翻、下翻共同組成檢測儀的輸入控制單元。顯示屏采用ADS7843芯片用硬SPI接口控制，ADS7843是TI公司生產的4線電阻觸摸屏轉換接口芯片，可實現觸摸輸入和彩屏顯示，在本系統中僅僅使用了彩屏顯示。

    檢測儀將在采集數據時所記錄的的車牌以及對應記錄儀的超時超速信息記錄下來。其中從記錄儀中采集上來的數據需要存儲到移動存儲設備中，其他一些信息存儲到斷電保護存儲設備中。因而檢測儀選用鐵電FM24V02芯片來存儲斷電保護數據，該芯片有256 Kb容量，可讀取100萬億次，能夠穩定可靠地存儲數據。檢測儀使用STM32F103VET6本身的SDIO來驅動SD卡，存儲需要導出的移動數據。

3 系統軟件設計

3．1 記錄儀軟件設計

    MVR-E型記錄儀是以Keil3作為開發工具，并用C語言來實現記錄儀功能。在此基礎之上，添加無線傳輸方案的實現，其基本流程圖如圖5所示。

    記錄儀在記錄汽車當前行駛數據的過程中，同時監聽無線模塊所收到的數據，當成功收到數據幀以后，結合記錄儀當前超時超速狀態以及信息，返回給檢測儀相應的數據幀。其需要應答的數據幀包括：數據采集，超時數據請求，超速數據請求。應答數據采集報文時，只需應答超時超速標志，而應答超時數據和超速數據請求時，則需要將具體違章數據發送給檢測儀。

3．2 檢測儀軟件設計

    檢測儀軟件系統框圖如圖6所示，分為驅動層和應用層，驅動層主要是實現各個硬件單元的驅動，應用層實現整個系統的功能應用，其開發環境為Keil4，以C語言為編程語言。

檢測儀軟件應用流程圖如圖7所示。軟件流程主要是圍繞按鍵檢測來實現，檢測到不同的按鍵根據現有目錄情況來執行不同的功能。系統在任意界面下都可能按下采集鍵來實現采集功能。

    檢測儀軟件實現能夠最多同時采集10輛車的應答信息，并且將收到的車輛的車牌號顯示在屏幕上，并且將超時、超速等標志通過彩色信息直觀地顯示出來。再次按下確認鍵之后，便再次收集數據的詳細信息。并且會直觀地顯示在顯示屏上，并且能夠將當前顯示的內容存儲到SD卡中以便查閱。

4 實驗結果

    無線汽車行駛記錄儀和無線檢測儀在金龍客車上實測使用，得到很好的使用效果。使用結果如圖8所示。圖中為兩臺無線汽車行駛記錄儀讀取到的數據，其中一臺記錄儀連續行駛2．1 h之后，與另外一臺沒有任何超時信息的記錄儀同時測試得到的結果圖。超時超速會用紅色表示，無違章信息則用綠色表示，左下和右下的圖分別是兩輛車的詳細信息的采集。

    在規定的超時駕駛時間(為測試方便改為2 h)內，能夠準確地記錄駕駛期間的超速數據，并且能夠通過檢測儀軟件無線讀取到，經測試無線讀取距離可達100 m。在連續駕駛時間滿2 h時，檢測儀可以讀取到超時信息，并且將起始與結束時間顯示在屏幕上。

5 結論

    本文提出了一種思路新穎的記錄儀數據傳輸設計方案，市場上的汽車行駛記錄儀，不能夠實現現場快速上傳違章信息，而無線檢測儀與無線汽車行駛記錄儀相結合，解決了現有車載行駛記錄儀中數據上載滯后問題，對預防交通安全事故以及及時遏制交通違章有很大幫助。實驗結果表明，該產品有移動采集，快速獲取記錄儀信息，采集有效距離長等特點，具有一定的實用價值和推廣價值。

http://www.21ic.com/app/auto/201207/133702_2.htm