基于富士通MB9BF506R的车辆油耗采集系统

蔡亮明

基于富士通MB9BF506R的车辆油耗采集系统

蔡亮明

福州大学至诚学院

该文研究基于富士通MB9BF506R 的车辆油耗采集系统，这是一种实时的油耗监控仪器，它能够在不改变汽车构造、不更换任何配件且不影响车辆任何操作和功能的基础上，全程实时监控车辆燃油消耗，确定实际加油量和非正常消耗的时间与数量，有利于管理人员对油料消耗的有效管理。油耗信息采集部分使用油耗传感器进行采集，通过焊接在MB9BF506R开发板上一个外设引脚的连线进行传输，油耗统计部分以外设引脚上的外部中断方式对油耗脉冲进行计数,并在LCD上显示，油耗报警部分则通过对采集的脉冲进行分析实现。

cortex-m3 油耗监控 MB9BF506F

0 引言

随着不可再生资源石油的消耗不断增加，汽车油料消耗在运输成本中的比重也日益增大，同时油料的非正常消耗现象也随着油价的上涨而愈演愈烈。而企业目前尚无有效的监控方式和技术手段，给企业造成了不必要的经济损失。因此,企业管理者迫切需要一种实时的油耗监控仪器，能够在不改变汽车构造、不更换任何配件且不影响车辆任何操作和功能的基础上，全程实时监控车辆燃油消耗，确定实际加油量和非正常消耗的时间与数量，有利于管理人员对油料消耗的有效管理。

1 系统总体设计

本系统由油耗传感器和FSS MB9BF506R[1]开发板组成。其中，油耗传感器实现油耗采集以及脉冲传送到MB9BF506R 开发板，MB9BF506R 开发板进行油耗脉冲统计，得出油量消耗的情况，并通过对脉冲的统计分析，实时监测油耗异常消耗情况，定时上报油耗信息。

基于ARM cortex[2]的车辆油耗采集系统的系统功能模块如图1所示。

图1 系统功能模块图

1.1 系统设计

1.1.1系统硬件设计

本系统是以MB9BF506R开发板的一个引脚作为油耗传感器[3]的脉冲接收引脚，采集统计脉冲数，通过LCD显示统计的油耗数，在采集统计中还包括LED灯，用于对当前油耗非正常消耗的报警。

图2为开发板按键的简化电路图，图中按键处于高电平，当按键压下时会产生一个低电平的脉冲。由于油耗传感器传输过来的是一个低脉冲，可选用UP口作为脉冲接收口，实现油耗脉冲的捕获。在开发板上焊接UP口的引脚，连接油耗传感器的线路，实现车辆油耗采集系统的硬件连接。

图2 开发板按键简化电路图

1.1.2系统软件设计

(1)I/O口设置

图3可以看出，UP引脚位于芯片外设的引脚AD22，经查开发板的硬件数据手册[4]，可取得该引脚p41,为复用引脚（p41,TIOA1_0，RTO11_1，INT13_1，MAD21）。可将引脚p41配置成外部中断触发引脚，用于低脉冲发生时，进行中断触发。

通过设置I/O口各寄存器[5]，可以选择I/O方向或者确定I/O口作为GPIO或外设端口。本系统将该P41引脚用作外设功能的I/O引脚，EINT-ch13的输入引脚使用INT13_1。其设置流程图如图4所示。

图4 GPIO设置流程图

1.1.3系统程序流程图

本系统使用双定时器和中断嵌套[6]实现多任务系统，提高cortex-m3芯片的作用率，在整个系统工作中，使用三个任务进行整个系统控制。

主程序流程图（见图5）中，主程序相当于一个任务，用来显示当前采集到的油耗脉冲数和设定一些供中断使用的设定值等，这些信息通过全局变量[7]进行控制，使各个中断都能使用，让程序联系紧密。

图5 主程序流程图

2 基于ARM courtex车辆油耗采集系统的实现

2.1 系统硬件连接的实现

先目测，观察开发板制作是否精细，表面引脚是否有短接情况，观察电路板的引线布置，对按键UP的外设引脚进行观察，用外用表测量按键之间是否导通、短路。检查无误后可以开始焊接油耗传感器的电路线到相应的外设引脚上，焊接完再次检查焊接引脚是否导通、短路，检查无误后方可进行系统调试。油耗传感器的连接见图6。

图6 油耗传感器连接

2.2 车辆油耗采集系统的实现

2.2.1油耗采集的实现

通过向油耗传感器吹气，推动传感器里面的门阀，每5mL的油耗产生一个低脉冲，传递到开发板进行统计。图7为油耗采集系统成功统计到脉冲数和油耗，并在LCD上显示。

图7 油耗采集系统的实现

2.2.2油耗异常消耗报警的实现

通过对采集到的油耗信息进行统计分析，当油耗每秒的脉冲数超过正常值的峰值5时，LED4亮起报警，当开发板每小时采集到的油耗大于正常消耗的峰值10L时，LED3亮起报警（这里为实现的方便，取10L在20秒内的平均脉冲值55），见图8。

图8 每20秒内油耗异常消耗报警

3 结论

本系统基于ARM cortex-m3的车辆油耗采集系统的设计，包括硬件设计、软件设计和系统程序流程以及系统调试，仿真实验和实现。通过使用油耗传感器，焊接到MB98BF506R开发板的一个外设引脚，实现油耗信息的采集和传输。使用基于Cortex-M3的Fujitsu MB98BF506R开发板，通过采集到油耗传感器发送的脉冲数，进行统计分析，计算出油耗消耗量和油耗消耗速率，进行油耗采集信息的分析和处理，实时监控油量消耗，自动报警非正常的油耗消耗，定时上报油耗消耗信息。

[1] 富士通MB9BF5006R-数据手册. 2011.

[2] （英）Joseph Yiu．ARM Cortex-M3权威指南[M]. 北京：北京航空航天大学出版社, 2009.

[3] 刘洪涛．嵌入式系统技术与设计[M]．北京：人民邮电学出版社, 2010．

[4] 周立功. ARM微处理器基础与实战[M]. 北京：北京航空航天大学出版社, 2011.

[5] 韩斌杰. GPRS原理及其网络优化[M]. 北京: 机械工业出版社，2010.

[6] 杜春雷. ARM体系结构与编程[M]. 北京: 清华大学出版社，2010.

[7]刘洪涛, 等. ARM嵌入式体系结构与接口技术[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2011.