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車(chē)載GPS智能終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
車(chē)載GPS智能終端硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
車(chē)載GPS智能終端利用單片機(jī)與GSM模塊聯(lián)合設(shè)計(jì)了一個(gè)符合經(jīng)濟(jì)型終端功能需求的硬件解決方案。其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
（一）主控單片機(jī)
主控單片機(jī)采用具有兩個(gè)串口的高性能單片機(jī)W77E58。在系統(tǒng)中，主控單片機(jī)負(fù)責(zé)接收用戶的手柄輸入信號(hào)和GPS輸入信號(hào)；對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，以獲得當(dāng)前的經(jīng)、緯度坐標(biāo)；接收并解析ITS中心發(fā)送的短消息命令，按命令進(jìn)行上傳定位坐標(biāo)、報(bào)警等操作；另外還負(fù)責(zé)把系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及ITS的信息通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。
（二）GSM模塊
使用GSM模塊可以方便地利用GSM網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行通信。主控制器可以通過(guò)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(jìn)行語(yǔ)音通話。GSM模塊硬件連接圖如圖3所示。
GSM模塊與單片機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)的串行口進(jìn)行通訊，通訊的最高波特率可以達(dá)到115200bit/s。GSM模塊與SIM卡之間主要通過(guò)SIMCLK和SIMDATA信號(hào)線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為了保證發(fā)送短消息與短消息到達(dá)之間的時(shí)間間隔盡量短，選用的SIM卡最好是同一個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商提供的。在使用GPRS功能時(shí)，還需要選擇支持GPRS的SIM卡，并開(kāi)通GPRS服務(wù)。GSM模塊還支持驅(qū)動(dòng)兩路麥克風(fēng)、兩路揚(yáng)聲器和一路蜂鳴器。其中一路麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器可以連到手柄的聽(tīng)筒上，以實(shí)現(xiàn)車(chē)載電話功能。
（三）GPS模塊
GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星的信號(hào)，并計(jì)算出車(chē)載終端目前所在位置。采用的GPS模塊由變頻器、信號(hào)通道、微處理器和存儲(chǔ)單元組成。GPS模塊通過(guò)串行口向主控制器發(fā)送定位坐標(biāo)；主控制器也可以向GPS模塊發(fā)送設(shè)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(mén)的GPS天線接收GPS衛(wèi)星信號(hào)。一般在比較開(kāi)闊的地區(qū)，需接收到三顆以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)才能進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在車(chē)載GPS智能終端系統(tǒng)中，把天線放置在車(chē)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(shí)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(dá)3.5A的尖鋒電流。電源模塊中還設(shè)計(jì)了后備電池系統(tǒng)，在車(chē)載電源不工作或被破壞時(shí)給車(chē)載GPS終端供電。在車(chē)載電源工作正常的情況下，后備電池會(huì)自動(dòng)被充電。
四．車(chē)載GPS智能終端軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
首先介紹程序響應(yīng)的中斷系統(tǒng)。由于單片機(jī)與模塊之間的通訊是不定期、不定長(zhǎng)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(guò)程中放入對(duì)應(yīng)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(jī)還要響應(yīng)另外兩個(gè)中斷：一個(gè)是報(bào)警按鈕被按下時(shí)觸發(fā)的中斷；另一個(gè)是定時(shí)中斷，它每20ms觸發(fā)一次，用于檢測(cè)GSM模塊的超時(shí)應(yīng)答。
車(chē)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(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其總體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。其中，（a）為總體流程框圖，（b）為GSM報(bào)文處理部分流程圖，（c）為GPS報(bào)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(shí)上傳定位信息、撥號(hào)、通話中、網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連通、GPS無(wú)法定位、報(bào)警。狀態(tài)間的切換主要由ITS中心通過(guò)發(fā)送消息的命令報(bào)文控制。
2025-11-08
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