基于GSM、GPS及CAN總線的列車行程測量系統(tǒng)的研究

TC35模塊支持8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,無奇偶校驗位。傳輸速率可以在4.8kbit/s到115kbit/s間自適應(yīng)。對TC35模塊控制,IGT信號非常重要,只有正確的IGT信號才可以使TC35模塊正常的運行。IGT的下降沿啟動TC35,并且IGT的低電平應(yīng)該至少保持100ms,然后TC35正常工作。

CAN總線通訊控制模塊
CAN總線通訊控制模塊主要完成各車載終端之間的通訊,由于CAN總線接口能在噪聲環(huán)境下進(jìn)行通訊,從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。PIC18F458內(nèi)部集成了CAN總線通訊控制器,執(zhí)行的是Bosch公司規(guī)范的CAN210A/B協(xié)議,它包含完整的CAN系統(tǒng)。CAN總線模塊由協(xié)議驅(qū)動和信息緩沖與控制組成。CAN協(xié)議驅(qū)動CAN總線上接受和發(fā)送信息的所有功能,信息通過首先裝載到某個相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器發(fā)送,通過讀相應(yīng)的寄存器可以檢查狀態(tài)與錯誤信息。在CAN總線上檢測到的任何信息都要進(jìn)行錯誤檢查,然后與過濾器進(jìn)行比較,判斷是否應(yīng)該被接受和存儲到2個接受寄存器之一。圖4為CAN總線驅(qū)動器PCA82C250T與單片機的連接圖,其中的PCA82C250T為PHILIPS公司的CAN總線驅(qū)動器,它將PIC18F458的CAN控制器輸出引腳的TTL電平變換為CAN總線上的差分信號。J12插頭的第2腳與第7腳間接有120Ω的匹配電阻。在CAN總線上,一般在兩端的CAN接頭需要接入120Ω的匹配電阻,中間則不用接。

車載終端控制器軟件編程

車載終端控制器的軟件主要完成3方面的任務(wù)：系統(tǒng)的初始化,循環(huán)處理GPS接收到的導(dǎo)航電文；單片機與TC35的通信以及GSM信息的發(fā)送；處理CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)。這些任務(wù)在程序中是分兩部分來完成的,即主程序和中斷程序。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、CAN總線數(shù)據(jù)的發(fā)送、GSM信息的發(fā)送、列車行駛里程的計算等；中斷程序主要完成GPS信息的接收和CAN總線數(shù)據(jù)的接收。鍵盤檢測采用查詢方式。軟件采用C語言編程。主程序流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)啟動后首先要對相應(yīng)的變量和模塊進(jìn)行初始化,讀出存儲在EEPROM中的列車行駛里程數(shù)據(jù)并將其顯示出來,然后檢測是否有鍵被按下。鍵盤主要完成3方面任務(wù)：顯示器設(shè)置,啟動CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送和GSM信息發(fā)送。GPS信息的接收采用中斷方式。系統(tǒng)每秒接收一個GPS信息,從GPS信息中讀出列車的行駛速度,將列車的行駛速度乘以列車的行駛時間(1s),得出列車在1s內(nèi)的行駛里程并進(jìn)行一次行程的累加。為保證數(shù)據(jù)的安全性,列車每行駛1km,EEPROM中存儲的列車行駛里程數(shù)據(jù)刷新1次。

在主控車載終端,CAN總線數(shù)據(jù)的發(fā)送采用鍵盤觸發(fā)方式。信息從CAN控制器發(fā)送到CAN總線是由CAN控制器自動完成的,發(fā)送程序只需把被發(fā)送的信息送到CAN的發(fā)送緩沖區(qū),然后啟動發(fā)送命令即可。CAN總線數(shù)據(jù)的接收采用中斷方式。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生CAN中斷時,信息從CAN總線到CAN接收緩沖區(qū)是由CAN控制器自動完成的,接收程序只要從接收緩沖區(qū)讀出要接收的信息即可。

結(jié)語

在本系統(tǒng)中,行程測量的相對誤差主要取決于列車的行駛速度。通過大量實驗可以得出,當(dāng)列車的行駛速度大于10km/h時,本系統(tǒng)行程測量的相對誤差小于2%。一般而言,列車的行駛速度常高于10km/h。因此,本系統(tǒng)行程測量的相對誤差不會大于2%,完全滿足測量相對誤差應(yīng)小于3%的設(shè)計要求。

本系統(tǒng)的設(shè)計完全滿足列車行程測量的準(zhǔn)確度和可靠性要求,既實現(xiàn)了列車行程的自動記錄,同時也實現(xiàn)了對各列車的統(tǒng)一監(jiān)控管理。它解決了現(xiàn)有列車行程記錄方式存在的弊端,為列車行程的測量和管理提供了一種新方法。通過對列車行駛里程及時準(zhǔn)確的記錄和監(jiān)控,確保各列車能夠得到及時的檢修,為列車的安全運行提供了保障。本系統(tǒng)利用了當(dāng)前技術(shù)比較成熟的GSM蜂窩數(shù)字移動通訊系統(tǒng)和GPS全球定位系統(tǒng),而且具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強及可靠性高等優(yōu)點,因此具有廣闊的應(yīng)用前景。