基于GPS／3G技術(shù)的公交車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
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2．3 GPS模塊的選型與連接
本系統(tǒng)的GPS模塊采用的是HOLUX的GB-87模塊。該模塊支持NMEA0183協(xié)議，支持V3．3-V5．5電壓輸入，TTL接口電平，波特率可置。在本系統(tǒng)中，GR-87模塊通過6PIN排線與主板相連，1腳為電源輸入腳，接5 V電源，2、3腳為GPS模塊的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，5腳接地。工作時，GPS模塊串口2與主控制器S3C2440進(jìn)行通信，通過設(shè)置模塊定時輸出GPS定位數(shù)據(jù)，由主控制器對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出經(jīng)緯度，時間等有用信息，為自動報站及正點考核提供可靠數(shù)據(jù)，保證報站及正點考核功能的實現(xiàn)。
2．4 3G模塊的選型與連接
根據(jù)無線接口技術(shù)的不同，現(xiàn)有3G技術(shù)可以分為聯(lián)通的WCDMA技術(shù)，電信的CDMA2000技術(shù)和移動的TD-SCDMA技術(shù)?？紤]到傳輸帶寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、實用性等因素，本系統(tǒng)采用電信CDMA2000作為無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，采用中興公司的MC8630模塊作為視頻數(shù)據(jù)傳輸模塊。MC8630模塊具有語音、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和GPS等功能，工作頻段為800MHz，通過雙天線接收分集技術(shù)和均衡技術(shù)，上行速率最高可達(dá)3．1 Mbit／s下行速率最高可達(dá)3．1 Mbit／s?？梢酝ㄟ^USB接口將MC8630模塊連接到MIN2440(S3C2440為主芯片的開發(fā)板)處理器上，實現(xiàn)封裝后的視頻數(shù)據(jù)傳輸。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
目前常見的嵌入式操作系統(tǒng)主要有WinCE、Linux、Vxworks等幾種。其中Linux操作系統(tǒng)的源碼完全開放。由于其自身具有高效穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)資源豐富、內(nèi)核小、執(zhí)行速度快，可移植性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。所以，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺。
在軟件設(shè)計方面，首先需要在單片機(jī)和PC機(jī)之間建立交叉編譯環(huán)境，用來編譯引導(dǎo)程序和Linux內(nèi)核。然后完成引導(dǎo)程序Bootloa der的移植；配置和編譯Linux內(nèi)核；制作根文件系統(tǒng)以及底層驅(qū)動程序。最后，通過編寫上層應(yīng)用程序完成圖像采集、GPS信息采集、3G傳輸?shù)裙δ堋Ｏ旅鎺坠?jié)詳細(xì)的介紹了幾個主要程序的設(shè)計思想。
3．1 圖像采集程序
在視頻采集方面，本文采用的攝像頭是網(wǎng)眼V2000，它是一款是以ov511為主控芯片的攝像頭。選用它的原因是由于Linux內(nèi)核自帶ov511驅(qū)動，所以不用再自己編寫攝像頭的驅(qū)動程序，只需在定制內(nèi)核的時候選中即可。為開發(fā)節(jié)省了時間。
當(dāng)Linux系統(tǒng)正常啟動后，插上V2000攝像頭，如果成功加載驅(qū)動，將為攝像頭在／dev／v41／目錄下創(chuàng)建設(shè)備文件device0，上層應(yīng)用程序即可通過此設(shè)備文件訪問攝像頭，實現(xiàn)拍攝圖像的功能。嵌入式系統(tǒng)平臺已搭建成功，要實現(xiàn)實時地獲取圖像，就需要利用V4L(Vidio For Linux)編程接口實現(xiàn)圖像采集程序了?？紤]到攝像頭采集的640x480的RGB圖像數(shù)據(jù)量較大，這里用圖像壓縮函數(shù)put_image_jpeg將圖像轉(zhuǎn)化為JPEG格式，這樣存儲時就減少了占用的NandFlash空間，同時通過3G網(wǎng)絡(luò)回傳監(jiān)控中心時，也減少了傳輸費(fèi)用和確保傳送成功。
3．2 GPS解析程序
GPS接收機(jī)HOLUX的GR-87模塊輸出數(shù)據(jù)格式符合NMEA．183標(biāo)準(zhǔn)。NMEA．0183協(xié)議是由美國國家海洋電子協(xié)會制定的一種串行通信的數(shù)據(jù)協(xié)議，所有輸入輸出信息均為一行ASCII字符。它的一條消息稱為語句(Sentence)，每條語句都以“$”開始，以回車換行符(CR>LF>)結(jié)束，中間是用逗號分隔的若干個域。
由于此GPS模塊設(shè)置信息掉電丟失，在每次系統(tǒng)啟動時均要對該GPS模塊進(jìn)行初始化。將模塊設(shè)置成每秒鐘輸出一次GPS信息。系統(tǒng)啟動后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據(jù)解析出來的經(jīng)緯度信息與數(shù)據(jù)區(qū)中存儲的站點信息比較，計算出實際距離。如果距離到達(dá)閥值時，啟動GPS報站中斷。該GPS模塊接收模塊遵循NMEA．0183協(xié)議，可以輸出多種格式的數(shù)據(jù)幀，均以“MYM”開頭。輸出數(shù)據(jù)采用的是ASCII碼字符，內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度、速度、日期、航向及衛(wèi)星狀況等信息。該系統(tǒng)所使用的僅限于$GPRMC定位數(shù)據(jù)幀格式。系統(tǒng)啟動后，通過串口對GPS模塊進(jìn)行設(shè)置，由于系統(tǒng)對實時性要求不高，將GPS設(shè)置為每秒鐘輸出一次RMC數(shù)據(jù)。提取GPRMC語句的思路是設(shè)置一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，把接收到的GPS數(shù)據(jù)都放入這個緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)滿了的時侯就在緩沖區(qū)中查找是否接受到GPRMC定位語句，如果沒有接收到則重新接GPS數(shù)據(jù)。如果找到GPRMC定位語句則還要判斷該語句在緩沖區(qū)中的位置離緩沖區(qū)的最大字節(jié)數(shù)是否大于62個字節(jié)(因為本程序中需要的GPRMC定位語句所包含的字節(jié)數(shù)為62)，然后通過多程序提取相關(guān)經(jīng)緯度、時間和速度等信息并通過數(shù)據(jù)處理線程進(jìn)行相關(guān)處理。運(yùn)行過程如圖3所示。
3．3 3G模塊解析程序
MC8630模塊驅(qū)動可以通過驅(qū)動源碼交叉編譯生成。MC8630模塊的加載和撥號連接的過MC8630模塊驅(qū)動可以通過驅(qū)動源碼交叉編譯生成。MC8630模塊的加載和撥號連接的過程如下：
1)在編譯前首先要確認(rèn)編譯驅(qū)動和編譯內(nèi)核的編譯環(huán)境相同，也就是需要相同版本號的交叉編譯工具(本系統(tǒng)Linux版本號為2．6)；
2)修改驅(qū)動源碼Makefde文件，包括添加內(nèi)核源碼目錄和編譯工具；
3)Make編譯之后，生成ztemt．ko；
4)insmod ztemt．ko，生成4個設(shè)備節(jié)點／dev／ttyUSB0-ttyUSB3；
5)mknod／dev／ttyUSB0 c 188 0，創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點；
6)編寫Linux下?lián)芴柲_本、chat配置文件和賬號密碼配置文件；
7)添加內(nèi)核選項，編譯支持PPP協(xié)議的內(nèi)核；
8)pppd call evdo撥號連接，ifconfig查詢網(wǎng)絡(luò)是否連接；
9)ppp-off中斷連接。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)設(shè)計的智能公交終端采用先進(jìn)的3G／GPS技術(shù)，通過對公交車輛運(yùn)行時的信息的采集、傳輸和處理，實現(xiàn)了對公交運(yùn)營車輛的實時監(jiān)控和調(diào)度，迅速調(diào)整公交車輛的運(yùn)行狀況，提高車輛工作的效率，使公交資源實現(xiàn)最佳利用和分配，達(dá)到公交的智能化。
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