車載信息系統(tǒng)終端的研究與設(shè)計

　　1.4 CAN總線節(jié)點硬件設(shè)計

　　CAN總線節(jié)點采用微處理器+CAN控制器+CAN收發(fā)器的設(shè)計方案，這種方案雖然外部電路設(shè)計較為復(fù)雜，但是可以根據(jù)應(yīng)用情況靈活地選擇控制芯片，成本比較低。本次設(shè)計采用的微處理器是高性能、低功耗STC89C52，其內(nèi)部資源完全可以滿足系統(tǒng)的需要，CAN控制器和收發(fā)器分別是SJA1000和TJA1050T，為了提高節(jié)點的抗干擾性，在SJA1000和TJA1050T之間增加了2個光電耦合器6N137進行電氣隔離。STC89C52與SJA1000主要通過數(shù)據(jù)I/O口相連^[6]。SJA1000的片選引腳CS與STC89C52的P2.7相連。圖2為CAN總線控制器和收發(fā)器的原理圖。

　　2 車載終端的軟件設(shè)計

　　論文設(shè)計的車載終端主要包括3個功能模塊，分別是：(1)進行GPS數(shù)據(jù)的接收與解析;(2)車載終端與GPRS SIM900模塊進行通信，實現(xiàn)上位機和車載終端之間的交互;(3)車載終端與汽車上的CAN總線節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)CAN總線協(xié)議與串口協(xié)議之間通信網(wǎng)關(guān)的功能。下面將詳細介紹這幾個功能模塊的具體實現(xiàn)。

　　2.1 GPS和GPRS軟件設(shè)計

　　2.1.1 GPS信息的提取

　　STM32有多個串口資源，使用串口1與SIM900通信，串口2與CAN總線進行數(shù)據(jù)交互。GPS輸出數(shù)據(jù)遵循NMEA0183協(xié)議，其格式是數(shù)據(jù)中的經(jīng)度、緯度和時間等信息都是用“，”隔開，通過判斷“，”的個數(shù)就可以提取經(jīng)度和緯度信息。同時還要判斷GPS輸出的數(shù)據(jù)是否有效，數(shù)據(jù)以“$GPRMC”開頭并且第18位為“A”才代表數(shù)據(jù)有效，通過語句Compare_String(GPS_RxBuf, "$GPRMC", 0, 0, 6) == 1)&&(GPS_RxBuf[18]=='A'))來判斷，在驗證GPS輸出信息有效之后才進行下一步的提取經(jīng)緯度信息操作，否則直接過濾^[7]。GPS信息處理流程如圖3所示。

　　2.1.2 GPRS無線通信軟件設(shè)計

　　SIM900可以工作在透明傳輸模式，也就是說不需要對數(shù)據(jù)進行復(fù)雜的封裝，SIM900可以將接收到的數(shù)據(jù)直接通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。對SIM900的控制是通過AT指令來實現(xiàn)的，比較常用的透明傳輸AT指令有"AT+CIPMODE=1rn"、AT+CGATT=1rn"、"AT+CIPCCFG=5,2,1024,1rn"等等。

　　為了保證數(shù)據(jù)的安全性和解析的方便，通信雙方之間定義了一個應(yīng)用層協(xié)議，協(xié)議內(nèi)容包括幀頭、VIN號、幀類型、數(shù)據(jù)內(nèi)容、校驗和、幀尾等。幀頭使用“$$”字符表示數(shù)據(jù)的開始，幀尾使用“&&”表示數(shù)據(jù)的結(jié)束。車載終端與監(jiān)控中心之間的協(xié)議規(guī)定了幀類型及其對應(yīng)的編碼，車載終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式如下：

　　2.2 車載終端CAN通信設(shè)計

　　2.2.1 CAN總線節(jié)點軟件設(shè)計

　　CAN總線節(jié)點的軟件設(shè)計，主要包括初始化函數(shù)、查詢發(fā)送函數(shù)和中斷接收函數(shù)三部分，SJA1000初始化是在復(fù)位模式下進行的，主要設(shè)置時鐘分頻寄存器(CDR)、輸出控制寄存器(OCR)等參數(shù)，然后查詢狀態(tài)寄存器的值，若發(fā)送緩沖區(qū)被釋放，則可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。接收過程是使CPU中斷，若接收中斷，CPU讀取出接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，根據(jù)這三個函數(shù)可以實現(xiàn)CAN總線接點的數(shù)據(jù)收發(fā)功能^[8]。