Flash硬盤及其在GPS車載導航儀中的應用
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隨著現(xiàn)代交通運輸網(wǎng)絡和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展車輛的自主導航和實時監(jiān)控越來越受到人們的普遍關注，并被廣泛地應用到交通運輸網(wǎng)絡的各個方面。
TRACK-II型GPS車載導航儀是我研究所與香港ARCON公司合作研制的最新一代車載導航儀。它是一種基于GPS技術并融合電子和通信技術的集成信息的硬件和軟件平臺，具有GPS準確定位、路線最優(yōu)引導、旅行信息查詢、出行信息查詢、駕駛員信息查詢等信息綜合服務功能。從所完成的功能來劃分，GPS車載導航儀可以劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。物理層獲取當前車輛的相關信息，包括姿態(tài)、位置、方向和時間等信息，以及與當前位置相關的地理信息數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)鏈路層則在所獲取的原始數(shù)據(jù)信息的基礎之上，進行一系列的數(shù)據(jù)濾波處理，為應用層提供標準數(shù)據(jù)接口。同時通過數(shù)據(jù)鏈路層，GPS車載導航儀可以與外部數(shù)據(jù)平臺進行雙向數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；應用層采用面向?qū)ο蟮脑O計技術，通過標準數(shù)據(jù)接口，利用人工智能、模糊控制和專家系統(tǒng)的方法，實現(xiàn)諸如地圖匹配、最優(yōu)路徑選擇等功能。
該GPS車載導航儀的物理層是車載系統(tǒng)信息集成的硬件平臺，它主要包括具有RISC結構的32位CPUARM9TDMI、大容量的Flash硬盤(存放過程數(shù)據(jù)、電子地圖和各種數(shù)據(jù)庫信息)和GSM通信模塊。限于篇幅，主要介紹該導航儀中為適應數(shù)據(jù)大容量存儲而設計的Flash硬盤的功能和工作原理。
2 Flash硬盤硬件組成
作為車載系統(tǒng)信息集成的硬件平臺 GPS車載導航儀需要快速讀取硬盤中的地理信息數(shù)據(jù)、查詢路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行路徑選優(yōu)算法等。大容量存儲器因為要與CPU進行頻繁的通信、進行高速協(xié)調(diào)工作，它的可靠程度直接決定了導航儀的可靠性。采用磁原理的普通PC機硬盤，抗振動能力差、易于損壞，不適于車載?；谝陨系囊笪覀冊O計了大容量的Flash硬盤，作為導航儀的數(shù)據(jù)存儲器。
我們設計的Flash硬盤是一種固態(tài)盤SSD(Solid State Disk)。它主要包括具有標準IDE接口的DSP控制器MX9691、程序存儲器和16片128Mbit的Flash存儲器芯片。因為全部采用電子元件，它的抗振動性和平均無故障間隔時間(MTTF)均比普通硬盤高一個數(shù)量級(采用Bellcore或Mil-spec方法)。
2.1 硬盤控制器MX9691簡介
MX9691L是旺宏公司生產(chǎn)的電子硬盤專用控制器，為128腳LQFP封具有寬電壓工作范圍?3.3"5V ，可提供標準的PCMCIA和IDE 接口。它的內(nèi)部包括MX93011的DSP內(nèi)核 21MIPS、1KB的緩沖數(shù)據(jù)區(qū)、PCMCIA/ATA接口、Flash存儲器接口和時鐘、復位電路等。用MX9691設計的電子硬盤的擴展性好只要選用相應的固件可以任意選擇相應類型和數(shù)目的Flash存儲器并且有很好的兼容性。圖1為其功能框圖。
2.2 Flash存儲器芯片簡介
采用的Flash 芯片為KM29U128T。它是48腳表面封裝器件，內(nèi)部具有(16M+512K)×8bit的存儲空間，共32768行，528列，其中后備的16列位于512列到527列。它內(nèi)部有一個528字節(jié)的數(shù)據(jù)寄存器，可以用于頁讀、頁編程操作時數(shù)據(jù)的存儲轉(zhuǎn)換。它可以進行528字節(jié)為一頁的頁讀和寫操作，并可以進行以16K為一塊的塊擦除操作。
KM29U128T的突出優(yōu)點在于：命令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過8條I/O線傳輸，尋址單元的地址線不作為芯片的引出腳，24位地址分三次寫入地址鎖存器，譯碼后找到相應的單元。
3 Flash硬盤工作原理
Flash硬盤由具有標準IDE接口的MX9691DSP芯片、程序存儲器MX28F2100T、總線驅(qū)動器74F244、74F245和16片16M×8bit的KM29U128T組成。
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