基于ARM的車輛工況信息采集終端的設(shè)計(jì)

3.1 GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路

如圖4所示，為GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路。集成模塊MIC29302為電壓轉(zhuǎn)換模塊，將來(lái)自車載電瓶的+12 V直流電轉(zhuǎn)換為+4.2 V的直流電供GS89模塊使用，模塊的1引腳(EN，高電

平有效)為輸出使能引腳，S3C44B0X通過(guò)控制該引腳上的高低電平控制MIC29302輸出電壓的有無(wú)。電容C562X、C564X以及電阻 R550X、R551X組成地分離電路，將GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路的供電電源和參考地與終端中其它電路進(jìn)行隔離，降低其它電路對(duì)GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路造成的電磁干擾。GS89模塊為GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路的核心器件，該模塊完成對(duì)衛(wèi)星報(bào)文的接收、解頻并計(jì)算出車輛當(dāng)前的經(jīng)度、緯度、高度等位置信息，之后按照NMEA0183協(xié)議將數(shù)據(jù)通過(guò)串口以4 800 bps的速率輸出給S3C44B0X。電路中R502X、Q501X、R505X以及R507X組成了信號(hào)放大電路，通過(guò)該電路可對(duì)來(lái)自S3C44B0X 通用I/O口的高低電平進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)對(duì)GS89模塊的有效復(fù)位。

3.2 GPRS數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸電路

如圖5所示，為GPRS數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸電路。電路中C666X和C667X主要用于濾除VBAT上的紋波。GPRS數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸電路的核心器件為SIM900，該模塊通過(guò)其上的RXD和TXD引腳實(shí)現(xiàn)與S3C44B0X的數(shù)據(jù)交互：來(lái)自S3C44B0X的AT指令經(jīng)由該模塊的RXD引腳被接收和處理并進(jìn)一步通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳給監(jiān)控中心;來(lái)自監(jiān)控中心的指令經(jīng)由該模塊的天線被接收、解頻和處理之后通過(guò)該模塊的TXD引腳將數(shù)據(jù)發(fā)送給 S3C44B0X。并由于本設(shè)計(jì)所選用的GPRS天線的阻抗值為50 Ω，為防止GPRS信號(hào)在傳輸過(guò)程中因天線阻抗值與傳輸線的特性阻抗不匹配而造成信號(hào)反射，降低GPRS信號(hào)質(zhì)量，在繪制PCB電路板時(shí)，必須確保用于連接GPRS天線與SIM900的RF_ANT引腳的電氣線的特性阻抗值為50 Ω。電路中的NCWZ07為高速電平轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)該芯片可將SIM900輸出的4.2 V串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為S3C44B0X可接收的313 V串行信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SIM900和S3C44B0X的無(wú)障礙通信;電路中的MOLEX-91228為SIM卡座，用于安裝SIM卡為防止來(lái)自SIM900的特高頻信號(hào)在傳至SIM卡時(shí)形成信號(hào)反射，降低信號(hào)質(zhì)量，這里選用22 Ω的電阻R614X和R613X對(duì)二者進(jìn)行阻抗匹配。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)車輛工況信息采集終端硬件結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用需求，車輛工況信息采集終端的應(yīng)用軟件主要由包括以下幾個(gè)應(yīng)用程序：通話程序、GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取程序、車輛工況信息獲取程序、GPRS數(shù)據(jù)上傳程序、監(jiān)控中心指令獲取程序以及圖形界面顯示程序。如圖6為系統(tǒng)軟件的主流程圖，系統(tǒng)上電后，首先對(duì)S3C44B0X芯片以及GPS、CPRS模塊進(jìn)行初始化操作，發(fā)出開機(jī)提示音，并驅(qū)動(dòng)液晶屏進(jìn)入定位信息界面，之后等待各應(yīng)用程序?qū)?yīng)的中斷發(fā)生，一旦有中斷產(chǎn)生，CPU 即會(huì)跳去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。為確保高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用程序能第一時(shí)間占用CPU資源，程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)不同應(yīng)用程序?qū)?yīng)的中斷的優(yōu)先級(jí)做了如下定義，如表1，優(yōu)先級(jí)值越小對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)越高。為車輛工況信息采集終端的功能預(yù)留升級(jí)空間，本設(shè)計(jì)中，各中斷的優(yōu)先級(jí)值并未連續(xù)占用。

程序中，S3C44B0X與SIM900?？斓臄?shù)據(jù)交互是通過(guò)AT指令完成的。在進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送時(shí)，首先要發(fā)送如下AT指令，建立移動(dòng)場(chǎng)景：

“AT+CSTT=CMNET，“”，“”設(shè)置GPRS網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)名稱，用戶名和密碼。命令執(zhí)行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

“AT+CIICR”激活移動(dòng)場(chǎng)景，發(fā)起GPRS連接。命令執(zhí)行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

“AT+CIFSR”獲取本地IP，命令執(zhí)行正確返回本地IP地址，否則返回“ERROR”。

“AT+CIPSTART=“UDP/TCP”，“××.×××.××.×××”，“80××”UDP或TCP連接，命令執(zhí)行正確返回“CONNECT OK”否則返回“+CME ERROR”。

“AT+CIPSEND”回車，>需要發(fā)送的車輛位置和工況數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送成功，返回“SEND OK”否則返回“SEND FAIL”。

5 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)測(cè)試表明本文所設(shè)計(jì)的車輛工況信息采集終端的定位精度小于10 m圓周誤差，車輛工況信息讀取速度為360幀/小時(shí)，GPRS數(shù)據(jù)無(wú)線上傳穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

在貨車、工程車、農(nóng)用車等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。