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車載GPS智能終端的設計與實現(xiàn)
車載GPS智能終端硬件系統(tǒng)的設計
車載GPS智能終端利用單片機與GSM模塊聯(lián)合設計了一個符合經(jīng)濟型終端功能需求的硬件解決方案。其硬件系統(tǒng)結構如圖2所示。
（一）主控單片機
主控單片機采用具有兩個串口的高性能單片機W77E58。在系統(tǒng)中，主控單片機負責接收用戶的手柄輸入信號和GPS輸入信號；對GPS信號進行計算，以獲得當前的經(jīng)、緯度坐標；接收并解析ITS中心發(fā)送的短消息命令，按命令進行上傳定位坐標、報警等操作；另外還負責把系統(tǒng)的運行狀態(tài)及ITS的信息通過液晶屏顯示出來。
（二）GSM模塊
使用GSM模塊可以方便地利用GSM網(wǎng)進行通訊。它同主控制器以串行口的方式連接，并采用一定的波特率進行通信。主控制器可以通過AT命令控制GSM模塊使其發(fā)送短消息，使用GPRS傳送數(shù)據(jù)或進行語音通話。GSM模塊硬件連接圖如圖3所示。
GSM模塊與單片機之間采用標準的串行口進行通訊，通訊的最高波特率可以達到115200bit/s。GSM模塊與SIM卡之間主要通過SIMCLK和SIMDATA信號線進行數(shù)據(jù)通信。為了保證發(fā)送短消息與短消息到達之間的時間間隔盡量短，選用的SIM卡最好是同一個電信運營商提供的。在使用GPRS功能時，還需要選擇支持GPRS的SIM卡，并開通GPRS服務。GSM模塊還支持驅(qū)動兩路麥克風、兩路揚聲器和一路蜂鳴器。其中一路麥克風和揚聲器可以連到手柄的聽筒上，以實現(xiàn)車載電話功能。
（三）GPS模塊
GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星的信號，并計算出車載終端目前所在位置。采用的GPS模塊由變頻器、信號通道、微處理器和存儲單元組成。GPS模塊通過串行口向主控制器發(fā)送定位坐標；主控制器也可以向GPS模塊發(fā)送設置命令，以控制GPS模塊的狀態(tài)和工作方式。GPS模塊需要配備專門的GPS天線接收GPS衛(wèi)星信號。一般在比較開闊的地區(qū)，需接收到三顆以上的GPS衛(wèi)星信號才能進行準確定位。在車載GPS智能終端系統(tǒng)中，把天線放置在車頂可以有比較好的定位效果。
（四） 電源模塊
電源模塊用于給系統(tǒng)中的其它模塊供電。終端系統(tǒng)需要電源模塊提供三路電壓，分別為：3.6V、5V、3.3V。其中，GSM模塊在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時需要的電流比較大（約為2A），選用了National公司的LM2576電源芯片。它是一種PWM方式調(diào)制的高功率穩(wěn)壓芯片，可以提供高達3.5A的尖鋒電流。電源模塊中還設計了后備電池系統(tǒng)，在車載電源不工作或被破壞時給車載GPS終端供電。在車載電源工作正常的情況下，后備電池會自動被充電。
四．車載GPS智能終端軟件系統(tǒng)的設計
首先介紹程序響應的中斷系統(tǒng)。由于單片機與模塊之間的通訊是不定期、不定長的通訊，為了保證不出現(xiàn)阻塞情況，系統(tǒng)采用中斷接收方式：把接收到的所有數(shù)據(jù)在中斷過程中放入對應的循環(huán)緩沖區(qū)之中，然后由主程序解析接收到的串口數(shù)據(jù)。單片機還要響應另外兩個中斷：一個是報警按鈕被按下時觸發(fā)的中斷；另一個是定時中斷，它每20ms觸發(fā)一次，用于檢測GSM模塊的超時應答。
車載GPS智能終端軟件系統(tǒng)的主要功能是由主程序完成的。主程序采用狀態(tài)機的系統(tǒng)結構，其總體結構圖如圖4所示。其中，（a）為總體流程框圖，（b）為GSM報文處理部分流程圖，（c）為GPS報文處理部分流程圖。終端可以處于8種狀態(tài)：空閑、上傳定位信息、定時上傳定位信息、撥號、通話中、網(wǎng)絡無法連通、GPS無法定位、報警。狀態(tài)間的切換主要由ITS中心通過發(fā)送消息的命令報文控制。
2025-11-08
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