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Flash硬盘及其在GPS车载导航仪中的应用

来源:中电网 / 作者:南京市东南大学导航定位与测控技术研究所 卢大伟 刘炳云 王 庆 万德钧?? 2005年12月19日 ?? 收藏0

?????? 1 GPS车载导航仪概述

?????? 随着现代交通运输网络和汽车工业的飞速发展车辆的自主导航和实时监控越来越受到人们的普遍关注,并被广泛地应用到交通运输网络的各个方面。

?????? TRACK-II型GPS车载导航仪是我研究所与香港ARCON公司合作研制的最新一代车载导航仪。它是一种基于GPS技术并融合电子和通信技术的集成信息的硬件和软件平台,具有GPS准确定位、路线最优引导、旅行信息查询、出行信息查询、驾驶员信息查询等信息综合服务功能。从所完成的功能来划分,GPS车载导航仪可以划分为物理层、数据链路层和应用层。物理层获取当前车辆的相关信息,包括姿态、位置、方向和时间等信息,以及与当前位置相关的地理信息数据;数据链路层则在所获取的原始数据信息的基础之上,进行一系列的数据滤波处理,为应用层提供标准数据接口。同时通过数据链路层,GPS车载导航仪可以与外部数据平台进行双向数据通信,以实现数据交换;应

用层采用面向对象的设计技术,通过标准数据接口,利用人工智能、模糊控制和专家系统的方法,实现诸如地图匹配、最优路径选择等功能。

?????? 该GPS车载导航仪的物理层是车载系统信息集成的硬件平台,它主要包括具有RISC结构的32位CPU ARM9TDMI、大容量的Flash硬盘(存放过程数据、电子地图和各种数据库信息)和GSM通信模块。限于篇幅,主要介绍该导航仪中为适应数据大容量存储而设计的Flash硬盘的功能和工作原理。

?????? 2 Flash硬盘硬件组成

?????? 作为车载系统信息集成的硬件平台 GPS车载导航仪需要快速读取硬盘中的地理信息数据、查询路网数据库和执行路径选优算法等。大容量存储器因为要与CPU进行频繁的通信、进行高速协调工作,它的可靠程度直接决定了导航仪的可靠性。采用磁原理的普通PC机硬盘,抗振动能力差、易于损坏,不适于车载。基于以上的要求我们设计了大容量的Flash硬盘,作为导航仪的数据存储器。

?????? 我们设计的Flash硬盘是一种固态盘SSD(Solid State Disk)。它主要包括具有标准IDE接口的DSP控制器MX9691、程序存储器和16片128Mbit的Flash存储器芯片。因为全部采用电子元件,它的抗振动性和平均无故障间隔时间(MTTF)均比普通硬盘高一个数量级(采用Bellcore或Mil-spec方法)。

?????? 2.1 硬盘控制器MX9691简介

?????? MX9691L是旺宏公司生产的电子硬盘专用控制器,为128脚LQFP封具有宽电压工作范围??3.3~5V ,可提供标准的PCMCIA和IDE 接口。它的内部包括MX93011的DSP内核 21MIPS 、1KB的缓冲数据区、PCMCIA/ATA接口、Flash存储器接口和时钟、复位电路等。用MX9691设计的电子硬盘的扩展性好只要选用相应的固件可以任意选择相应类型和数目的Flash存储器并且有很好的兼容性。图1为其功能框图。

功能框图


??????? 2.2 Flash存储器芯片简介

?????? 采用的Flash 芯片为KM29U128T。它是48脚表面封装器件,内部具有(16M+512K)×8bit的存储空间,共32768行,528列,其中后备的16列位于512列到527列。它内部有一个528字节的数据寄存器,可以用于页读、页编程操作时数据的存储转换。它可以进行528字节为一页的页读和写操作,并可以进行以16K为一块的块擦除操作。

?????? KM29U128T的突出优点在于:命令、地址和数据信息均通过8条I/O线传输,寻址单元的地址线不作为芯片的引出脚,24位地址分三次写入地址锁存器,译码后找到相应的单元。


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