Flash硬盘及其在GPS车载导航仪中的应用

1、flash硬盘及其在gps车载导航仪中的应用 1 车载导航仪概述 随着现代交通运送网络和汽车工业的飞快进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送网络的各个方面。track-ii型gps车载导航仪是我讨论所与香港arcon公司合作研制的最新一代车载导航仪。它是一种基于gps技术并融合和通信技术的集成信息的硬件和软件平台，具有gps精确定位、路途最优引导、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。物理层猎取当前车辆的相关信息，包括姿势、位置、方向和时光等信息，以及与当

2、前位置相关的地理信息数据；数据链路层则在所猎取的原始数据信息的基础之上，举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举行双向数据通信，以实现数据交换；应用层采纳面对对象的设计技术，通过标准数据接口，利用人工智能、含糊控制和专家系统的办法，实现诸如地图匹配、最优路径挑选等功能。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 9tdmi、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

3、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车载导航仪需要迅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。大容量存储器由于要与cpu举行常见的通信、举行高速协调工作，它的牢靠程度挺直打算了导航仪的牢靠性。采纳磁原理的一般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接口的控制器mx9691、程序存储器和16片128mbit的flash存储器芯片。由于所有采纳电子元

4、件，它的抗振动性和平均无故障间隔时光(mttf)均比一般硬盘高一个数量级(采纳bellcore或mil-spec办法)。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 21 、1kb的缓冲数据区、pcmcia/ata接口、flash存储器接口和时钟、复位等。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随意挑选相应类型和数目的flash存储器并且有很好的兼容性。图1为其功能框图。2.2 flash存储器芯

5、片简介采纳的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。它可以举行528字节为一页的页读和写操作，并可以举行以16k为一块的块擦除操作。km29u128t的突出优点在于：指令、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。3 flash硬盘工作原理flash硬盘由具有标准ide接口的mx9691

6、dsp芯片、程序存储器mx28f2100t、驱动器74f244、74f245和16片16m×8bit的km29u128t组成。3.1 原理框图flash硬盘工作原理框图2所示。由工作原理框图可以看出mx9691可以看作是一般硬盘中的驱动控制器它是cpu与flash存储器举行数据交换的控制通道。数据交换不仅可以采纳程序控制方式和中断控制方式，还可以采纳挺直存储器存取方式(dma)。在dma方式下，mx9691内部的dma控制器利用数据缓冲区可以与ide适配器挺直举行数据高速交换。由于采纳周期窃取技术(cycle stealing) 使得数据传送工作对系统总线具有较高的用法 权。由于采纳

7、高速的mx93011 dsp内核(21mips)，举行主机到缓冲区的突发数据传送时速率可以达到20mb/s。同时，mx9691还支持pio模式4(16.6mb/s)和dma模式2(16.6mb/s)。3.2 对flash存储器的读写时序硬盘控制器在与flash存储器举行数据通信操作时，数据已被放入内存中，mx9691首先把内存中的数据读入内部高速缓存中，然后通过识别接收的命令类型和查询fat得到要寻址的flash存储器的编号。在对flash存储器举行写操作前，先把要写入的信息依次放到数据总线上，经过tw a-ce 的时光，待数据(包括命令、地址和数据)稳定后，通过对要寻址的flash存储器编号

8、的解码，从端口601fh输出fce片选信号选中相应的flash芯片。在wr和wrflash同时有效时，数据被写入相应的flash存储单元中。读操作与此类似。flash存储器读写时序3和图4所示。mx28f2100t为程序存贮器，它通过标准ata接口经编译的可执行文件可以对它挺直在线编程。74f245和74f244为总线驱动器，在所选flash存储器较多时可以提高总线驱动能力。采纳mx9691作为flash硬盘的驱动控制器有无数优点。mx9691为旺宏公司生产的专用硬盘驱动控制芯片优化功能强大没有冗余模块且封装紧凑便于进一步小型化和降低功耗。mx9691与三星公司的flash存储芯片兼容性好，不需再增强其它电路，因此牢靠性高。旺宏公司对mx9691有强大的软件支持，无数固件可以挺直购买。由于mx9691支持在线编程，升级和维护十分容易。另外，为用于手持和车载系统mx9691为低功耗设计。它有3种节电模式idle、standby和sleep。mx9691可以通过查询自己的工作状态自动进入相应的节电模式因此功耗很低。该f