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车载GPS智能终端的设计与实现
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产 品: 浏览次数:1027车载GPS智能终端的设计与实现 
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更新日期: 2020-05-28  有效期至:长期有效
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车载GPS智能终端硬件系统的设计
车载GPS智能终端利用单片机与GSM模块联合设计了一个符合经济型终端功能需求的硬件解决方案。其硬件系统结构如图2所示。
(一)主控单片机
主控单片机采用具有两个串口的高性能单片机W77E58。在系统中,主控单片机负责接收用户的手柄输入信号和GPS输入信号;对GPS信号进行计算,以获得当前的经、纬度坐标;接收并解析ITS中心发送的短消息命令,按命令进行上传定位坐标、报警等操作;另外还负责把系统的运行状态及ITS的信息通过液晶屏显示出来。
(二)GSM模块
使用GSM模块可以方便地利用GSM网进行通讯。它同主控制器以串行口的方式连接,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GSM模块使其发送短消息,使用GPRS传送数据或进行语音通话。GSM模块硬件连接图如图3所示。
GSM模块与单片机之间采用标准的串行口进行通讯,通讯的最高波特率可以达到115200bit/s。GSM模块与SIM卡之间主要通过SIMCLK和SIMDATA信号线进行数据通信。为了保证发送短消息与短消息到达之间的时间间隔尽量短,选用的SIM卡最好是同一个电信运营商提供的。在使用GPRS功能时,还需要选择支持GPRS的SIM卡,并开通GPRS服务。GSM模块还支持驱动两路麦克风、两路扬声器和一路蜂鸣器。其中一路麦克风和扬声器可以连到手柄的听筒上,以实现车载电话功能。
(三)GPS模块
GPS模块用于接收GPS卫星的信号,并计算出车载终端目前所在位置。采用的GPS模块由变频器、信号通道、微处理器和存储单元组成。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模块需要配备专门的GPS天线接收GPS卫星信号。一般在比较开阔的地区,需接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS智能终端系统中,把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。
(四) 电源模块
电源模块用于给系统中的其它模块供电。终端系统需要电源模块提供三路电压,分别为:3.6V、5V、3.3V。其中,GSM模块在发送和接收数据时需要的电流比较大(约为2A),选用了National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3.5A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。
四.车载GPS智能终端软件系统的设计
首先介绍程序响应的中断系统。由于单片机与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。单片机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GSM模块的超时应答。
车载GPS智能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4所示。其中,(a)为总体流程框图,(b)为GSM报文处理部分流程图,(c)为GPS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、GPS无法定位、报警。状态间的切换主要由ITS中心通过发送消息的命令报文控制。
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