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GPS-GSM車載定位終端的設計

作者: 時間:2013-02-05 來源:網絡 收藏
1 引言
車輛在我國越來越普及,車輛的安全管理問題也因此越來越受到關注。目前,我國很多部門和系統中的車輛都缺乏有序的管理,甚至呈現比較混亂的局面。比如在郵政系統中,利用郵政車輛私運貨物的現象較為普遍地存在。在公交、出租、客運等行業,同樣存在著對車輛進行協調、管理、調度、監控等要求。GPS車載定位系統利用GPS的全球定位能力和現有移動通信網絡(GSM或GPRS)的雙向數據傳輸能力,從而能夠實現調度中心對車輛的跟蹤定位、管理調度以及安全監控。典型的車載定位系統主要由定位終端和監控中心兩部分組成。其中車載終端是整個系統設計的關鍵。本文介紹作者參與的GPS車載定位系統中的設計。該終端已經得到了一定的應用。本終端在設計上采用新穎的雙CPU設計,有效地解決了終端難以長時連續運行的問題。
2 系統硬件結構
車載終端的主要功能包括兩個方面,一是通信功能:能夠利用終端獲取來自監控中心的各種信息,這些信息絕大部分是中心對終斷發出的指令,而終端也必須能夠迅速地對中心做出回應并給出報告;二是監控:獲取中心的命令后,終端要能夠根據指令的要求對車輛的狀況作出檢測,并在需要時對車輛加以控制。對于通信功能,終端主要通過一個OEM的工業手機模塊來實現,利用該模塊不僅能夠滿足這一功能需求,配合一個車載手柄,能夠完全實現一個車載手機的功能,用戶可以利用該手柄任意收發短訊或撥打、接聽電話,而并不僅僅局限于終端同中心之間的通信。對于監測功能,中心所需的絕大部分信息來自終端帶有的一個全球定位系統(GPS)模塊,該模塊能夠提供終端(也即車輛)所在的時間、所處的地理位置、行駛的速度和方向等信息。另一部分中心所需的信息,部分利用專用傳感器,如油箱內油量狀態和使用情況的探測,部分則簡單的通過一個模擬信號接入端口來實現,如車門的開閉、發動機是否啟動等。終端對車輛控制的則利用一組繼電器,通過輸出不同電平進行控制,作者設計的車載終端還可以與市場上現有的各種車載防盜器相連,進一步加強對車輛的監測和控制功能。當系統所實現的功能稍微復雜時,終端還會集成一個存儲器模塊(一般使用FLASH模塊),用于實現固定信息的存儲和行駛軌跡的記錄,并能夠通過一個RS232接口實現對該存儲器的讀寫,此舉也能夠節省一筆通信費用。
GPS-GSM車載定位終端的設計
1 車載終端的總體結構框圖
以上所提到的GSM模塊、GPS模塊、車載手柄以及防盜報警器以及FLASH,通過一片高性能的單片機作為控制器,即可實現對它們的全面控制。控制器通過UART口分別編程控制GSM、GPS和手柄,利用通IO口實現狀態輸入和控制輸出,并實現和防盜報警器的互聯,利用AD通道接入傳感器。需要說明的是,多數單片機只有一個或二個串口,本系統控制三個模塊需要三個串口,同時還須為FLASH擴展一個232接口,因此有必要對串口進行擴展,或者通過復用的方式編程實現,后者難度稍大一些,本系統采用的后一個方案。方案中還采用了一個小型CPU來對系統控制器進行管理,在文中稍后予以詳細說明。
圖1所示為作者設計的硬件設計框圖。
3 硬件的選擇
3.1 控制器的選取
MSP430F149是TI公司生產的一種Flash型超低功耗16位單片機,具有處理能力強、運行速度快、可靠性高等特點,能適應工業運行環境,特別適合于電池應用的場合或手持設備。在控制器的資源方面,MSP430F149帶有兩個UART口。其中UART0供GPS和手柄進行復用,同時擴展的232接口也用這個串口,UART1用于GSM模塊;MSP430F149還帶有12位AD通道,方便模擬信號接口的設計。綜上,我們選擇MSP430F149作為系統的主控制器。
3.2 GPS模塊
本車載終端采用的GPS模塊是Holux GR-85,支持NMEA0813 V2.2版本數據協議即輸出數據為ASCII碼。具體含義可參考其應用手冊。數據輸出格式采用推薦定位語句:RMC語句。該定位語句數據包涵時間、經緯度、速度、方向以及定位數據是否有效等參數,定位數據的刷新頻率是1Hz。
3.3 GSM模塊
終端采用Siemens公司的TC35I工業GSM模塊,該模塊的接口為40芯的ZIF連接器。其接口電路主要包括電源和啟動電路、RS232接口、SIM卡連接口、語音接口等幾個部分。另外模塊帶有一個50Ω的天線連接器。

GPS-GSM車載定位終端的設計

2 SIM卡連接電路
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