基于ARM的车载称重系统

0　引言

当前,测量车重系统可以分为2类:静态称重和动态称重。静态称重精度高,但效率低。动态式称重系统在称重时不影响车辆的行驶,隐蔽性好,能更好地起到监督控制作用,因此动态称重系统是超限运输测量的主要手段和发展趋势,但已有动态式称重系统只是一种被动治理“两超”现象的一种限载措施。

1　系统总体结构体系规划

1. 1　系统设计总目标

以科学的测量方法、可靠的数据采集手段、实用的分析模型和方便的安装操作方法,为路政管理部门提供车辆运行状态信息和载重信息;为各级管理部门制定限载法规提供支持和依据[1];并可对车辆总体参数进行评价,评价参数可用来供车辆设计和生产者参考;通过CAN总线,该系统可以作为汽车黑匣子的一个重要模块,为汽车安全技术提供车重测量支持。

1. 2　系统总体结构

从车载式称重系统的实际需要出发,系统分为管理层、通信层、称重系统软件层、硬件层。车载系统的总体框架结构如图1所示。

2　系统硬件设计

硬件设计以嵌入式微处理器PXA255为核心,辅以外围设备,如LCD、键盘、网络芯片、数据采集卡和CAN总线等。PXA255应用处理器是第一代基于XScale微架构(属于ARMV5版架构)的集成系统芯片( ISOC)的处理器,采用7/8级超级流水线,频率最高为400MHz,并且分别拥有32KB的数据及指令高速缓冲存储器[1]。所能管理的传输方式除了USB数据线、高速红外端口外,还支持第三方MMC、SD和CF存储卡扩展,并且使用PCMCIA设备。在存储方面, PXA255将支持SecureDig-ital和CompactFlash扩展技术,它还有电源管理功能,这个功能可以根据处理器所执行的任务来调节它的耗电量; PXA255缓存达到了64KB,并整合了内存控制器、LCD控制器和扩展控制器等。

2. 1　数据采集模块设计

该采集卡接口单元的主要功能是利用串口通信方式使传感器的数据采集卡通过串口与数据处理中心连接,把数据通过串口传到数据处理中心。接口单元用AT89S8252作为处理器管理串行通信事务,协议芯片MAX232完成关键的时间帧部分。AT89S8252通过与MAX232的接口可以很方便地实现与CPU的数据通信,AT89S8252通过与MAX197的接口以实现数据采集。MAX232完成对协议芯片的初始化、数据采集,数据的发送和控制信号的接收;智能采集卡的整体设计的主要电路原理图如图2所示。

2. 2　汽车电子控制系统单元CAN通信模块的设计

根据CAN通信原理,电子控制系统单元CAN通信模块硬件主要由CAN控制器、CAN驱动器及中心微处理器构成。传统的CAN通信模块采用51系列的单片机作为中心处理器,SJA1000作为CAN控制器, PCA82C250作为CAN驱动器。这种方案所占空间大,外围接口扩展局限,同时功耗高。该设计中,采用内嵌有CAN控制器的PXA255和TJA1050总线驱动器构成电子控制系统单元的CAN通信模块。PXA255具有封装小、功耗低、可以运行多种嵌入式系统的优点,这样通过在其上运行的应用程序界面使得对CAN控制器的控制较以往使用的单片机更加方便和准确。TJA1050用以替代PCA82C250的高速CAN总线驱动器。该器件提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。对于由弱终端构成的端节点,TJA1050外围的电阻和电容能改善系统的EMC性能。