“两客一危”GPS卫星定位系统车载终端设计
来源： 作者： 发布时间：2016-10-24 19:14:01 浏览量：3 车载终端硬件系统的设计
硬件基本设计思想是，整个硬件系统按照实现功能和硬件结构可以划分成2个硬件模块：主控板模块和存储模块。主控板模块主要有微处理器、GPRS模块、GPS模块、电源模块等部分组成，完成系统的主控功能，如视音频采集、处理和显示、网络控制、报警控制、卫星定位、行驶记录以及USB控制等功能；存储板模块主要实存储模块构成，实现存储介质安装和存储介质的替换。其硬件系统结构如图2所示。
3．1 微处理器
主控微处理器采用的华邦公司的W78E516单片机；利用16C554AIPN芯片，将单片机的低8位数据总线扩展为4个串口；其中GPRS模块与A口相连，B口和C口分别通过RS-232电平转化芯片后，再通过5566插座控制外部的其他设备，如车载LED显示屏、摄像头等；而GPS模块直接与单
片机的一个串口相连，而单片机的另一个串口则通过RS-232电平转换芯片后，与存储模块相连。在硬件系统中，主控微处理器负责接收用户的按钮输入信号和卫星定位输入信号；对卫星定位信号进行计算，以获得当前的经、纬度坐标；接收并解析各级平台发送的短消息命令，按命令进行上传定位坐标、报警等操作；另外还负责把车辆的运行状态及平台发布的命令信息通过液晶屏显示出来。
3．2 GPRS模块
本车载终端选用的GPRS模块是SIM300，SIM300是SIMCOM推出的GSM／GPRS三频模块，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口。集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，适合于开发一些GSM／GPRS的无线应用产品。外部系统连接器主要提供外部电源、RS-232串口、SIM接口和音频接口。支持GSM07．07和GSM07．05增强型AT命令集。它内嵌了TCP／IP协议栈，并简化了接口设计。屏蔽了GSM模块的复杂接口方式和接口协议栈，取而代之的是通用的232接口和简单的AT命令交互界面。它同主控制器以RS-232串行口的方式连接，并采用一定的波特率进行通信。主控制器可以通过AT命令控制GPRS模块使其发送短消息，使用GPRS传送数据或进行语音通话。
3．3 GINS模块
GPS模块用于接收GPS卫星信号，并计算出车载终端所在的位置。它由变频器、信号通道、微处理器和存储单元等组成。GPS模块通过串行口向主控制器发送定位坐标；主控制器也可以向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作方式。GPS模块需要专门的GPS天线接受GPS卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS智能系统中把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。现选择REB3310。该模块具有低功耗、抗干扰能力强、扛遮挡能力强等特点，适用范围包括汽车定位导航、地图制作等。
3. 4 电源模块
电源模块用于给系统中的其他模块供电。终端系统需要电源模块提供3路电压，分别为：3．6 V、5 V、3．3 V。其中，GPRS模块在发送和接收数据时需要的电流比较大(约为2 A)，选用了NationM公司的LM2576电源芯片。它是一种PWM方式调制的高功率稳压芯片，可以提供高达3．5 A的尖锋电流。
电源模块中还设计了后备电池系统，在车载电源不工作或被破坏时给车载GPS终端供电。在车载电源工作正常的情况下，后备电池会自动被充电。
4 车载终端软件系统的设计
基本设计思想是，采用面向对象语言C++开发，基于模块化模型，主要功能有系统初始化、建立GPRS连接、定位数据接收、车辆采集信息处理、接收各级平台下发的信息和向各级平台汇报信息等。车载终端软件系统的主要功能是由主程序完成的。主程序采用状态机的系统结构，其总体结构图如图3所示。其中，(a)为总体流程框图，(b)为GPRS报文处理部分流程图，(c)为位置报文处理部分流程图。终端可以处于8种状态：空闲、上传定位信息、定时上传定位信息、拨号、通话中、网络无法连通、卫星无法定位、报警。状态间的切换主要由各级平台通过发送消息的命令报文控制。
首先介绍程序响应的中断系统，由于微处理器与各个模块之间的通讯是不定期、不定长的通讯，为了保证不出现阻塞情况，系统采用中断接收方式：把接收到的所有数据在中断过程中放入对应的循环缓冲区之中，然后由主程序解析接收到的串口数据；同时微处理器还要响应另外两个中断：一个是报警按钮被按下时触发的中断；另一个是定时中断，它每20ms触发一次，用于检测GPRS模块的超时应答。程序工作时先进行初始化工作，然后进入主控制循环。在主控制循环中首先检查GPRS数据缓冲区中是否有完整的GPRS数据包，如果有则进行解析，并根据协议中的控制命令改变终端所处的状态。接着判断位置信息数据缓冲区中是否有完整的位置数据包，如果有则取出并解析出当前的全球定位坐标，以供上传坐标时使用。最后根据终端所处的状态对终端进行操作，例如：终端处于上传定位消息的状态，则控制GPRS模块上传定位的消息；终端处于自动报警的状态，则控制GPRS模块上传报警的消息。
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