Flash硬盤及其在GPS車載導(dǎo)航儀中的應(yīng)用
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隨著現(xiàn)代交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展車輛的自主導(dǎo)航和實(shí)時(shí)監(jiān)控越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注，并被廣泛地應(yīng)用到交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)方面。
TRACK-II型GPS車載導(dǎo)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(dǎo)航儀。它是一種基于GPS技術(shù)并融合電子和通信技術(shù)的集成信息的硬件和軟件平臺(tái)，具有GPS準(zhǔn)確定位、路線最優(yōu)引導(dǎo)、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(wù)功能。從所完成的功能來(lái)劃分，GPS車載導(dǎo)航儀可以劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層獲取當(dāng)前車輛的相關(guān)信息，包括姿態(tài)、位置、方向和時(shí)間等信息，以及與當(dāng)前位置相關(guān)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(chǔ)之上，進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)濾波處理，為應(yīng)用層提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層，GPS車載導(dǎo)航儀可以與外部數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；應(yīng)用層采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)諸如地圖匹配、最優(yōu)路徑選擇等功能。
該GPS車載導(dǎo)航儀的物理層是車載系統(tǒng)信息集成的硬件平臺(tái)，它主要包括具有RISC結(jié)構(gòu)的32位CPUARM9TDMI、大容量的Flash硬盤(存放過(guò)程數(shù)據(jù)、電子地圖和各種數(shù)據(jù)庫(kù)信息)和GSM通信模塊。限于篇幅，主要介紹該導(dǎo)航儀中為適應(yīng)數(shù)據(jù)大容量存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)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(tái) GPS車載導(dǎo)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(kù)和執(zhí)行路徑選優(yōu)算法等。大容量存儲(chǔ)器因?yàn)橐cCPU進(jìn)行頻繁的通信、進(jìn)行高速協(xié)調(diào)工作，它的可靠程度直接決定了導(dǎo)航儀的可靠性。采用磁原理的普通PC機(jī)硬盤，抗振動(dòng)能力差、易于損壞，不適于車載?；谝陨系囊笪覀?cè)O(shè)計(jì)了大容量的Flash硬盤，作為導(dǎo)航儀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
我們?cè)O(shè)計(jì)的Flash硬盤是一種固態(tài)盤SSD(Solid State Disk)。它主要包括具有標(biāo)準(zhǔn)IDE接口的DSP控制器MX9691、程序存儲(chǔ)器和16片128Mbit的Flash存儲(chǔ)器芯片。因?yàn)槿坎捎秒娮釉?，它的抗振?dòng)性和平均無(wú)故障間隔時(shí)間(MTTF)均比普通硬盤高一個(gè)數(shù)量級(jí)(采用Bellcore或Mil-spec方法)。
2.1 硬盤控制器MX9691簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器接口和時(shí)鐘、復(fù)位電路等。用MX9691設(shè)計(jì)的電子硬盤的擴(kuò)展性好只要選用相應(yīng)的固件可以任意選擇相應(yīng)類型和數(shù)目的Flash存儲(chǔ)器并且有很好的兼容性。圖1為其功能框圖。
2.2 Flash存儲(chǔ)器芯片簡(jiǎn)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(chǔ)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(gè)528字節(jié)的數(shù)據(jù)寄存器，可以用于頁(yè)讀、頁(yè)編程操作時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換。它可以進(jìn)行528字節(jié)為一頁(yè)的頁(yè)讀和寫操作，并可以進(jìn)行以16K為一塊的塊擦除操作。
KM29U128T的突出優(yōu)點(diǎn)在于：命令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過(guò)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(yīng)的單元。
3 Flash硬盤工作原理
Flash硬盤由具有標(biāo)準(zhǔn)IDE接口的MX9691DSP芯片、程序存儲(chǔ)器MX28F2100T、總線驅(qū)動(dòng)器74F244、74F245和16片16M×8bit的KM29U128T組成。
評(píng)論