基于ARM的車輛工況信息采集終端的設(shè)計

3.1 GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路

如圖4所示，為GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路。集成模塊MIC29302為電壓轉(zhuǎn)換模塊，將來自車載電瓶的+12 V直流電轉(zhuǎn)換為+4.2 V的直流電供GS89模塊使用，模塊的1引腳(EN，高電

平有效)為輸出使能引腳，S3C44B0X通過控制該引腳上的高低電平控制MIC29302輸出電壓的有無。電容C562X、C564X以及電阻 R550X、R551X組成地分離電路，將GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路的供電電源和參考地與終端中其它電路進行隔離，降低其它電路對GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路造成的電磁干擾。GS89模塊為GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取電路的核心器件，該模塊完成對衛(wèi)星報文的接收、解頻并計算出車輛當(dāng)前的經(jīng)度、緯度、高度等位置信息，之后按照NMEA0183協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口以4 800 bps的速率輸出給S3C44B0X。電路中R502X、Q501X、R505X以及R507X組成了信號放大電路，通過該電路可對來自S3C44B0X 通用I/O口的高低電平進行放大，實現(xiàn)對GS89模塊的有效復(fù)位。

3.2 GPRS數(shù)據(jù)無線傳輸電路

如圖5所示，為GPRS數(shù)據(jù)無線傳輸電路。電路中C666X和C667X主要用于濾除VBAT上的紋波。GPRS數(shù)據(jù)無線傳輸電路的核心器件為SIM900，該模塊通過其上的RXD和TXD引腳實現(xiàn)與S3C44B0X的數(shù)據(jù)交互：來自S3C44B0X的AT指令經(jīng)由該模塊的RXD引腳被接收和處理并進一步通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳給監(jiān)控中心;來自監(jiān)控中心的指令經(jīng)由該模塊的天線被接收、解頻和處理之后通過該模塊的TXD引腳將數(shù)據(jù)發(fā)送給 S3C44B0X。并由于本設(shè)計所選用的GPRS天線的阻抗值為50 Ω，為防止GPRS信號在傳輸過程中因天線阻抗值與傳輸線的特性阻抗不匹配而造成信號反射，降低GPRS信號質(zhì)量，在繪制PCB電路板時，必須確保用于連接GPRS天線與SIM900的RF_ANT引腳的電氣線的特性阻抗值為50 Ω。電路中的NCWZ07為高速電平轉(zhuǎn)換芯片，通過該芯片可將SIM900輸出的4.2 V串行信號轉(zhuǎn)換為S3C44B0X可接收的313 V串行信號，實現(xiàn)SIM900和S3C44B0X的無障礙通信;電路中的MOLEX-91228為SIM卡座，用于安裝SIM卡為防止來自SIM900的特高頻信號在傳至SIM卡時形成信號反射，降低信號質(zhì)量，這里選用22 Ω的電阻R614X和R613X對二者進行阻抗匹配。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)車輛工況信息采集終端硬件結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用需求，車輛工況信息采集終端的應(yīng)用軟件主要由包括以下幾個應(yīng)用程序：通話程序、GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取程序、車輛工況信息獲取程序、GPRS數(shù)據(jù)上傳程序、監(jiān)控中心指令獲取程序以及圖形界面顯示程序。如圖6為系統(tǒng)軟件的主流程圖，系統(tǒng)上電后，首先對S3C44B0X芯片以及GPS、CPRS模塊進行初始化操作，發(fā)出開機提示音，并驅(qū)動液晶屏進入定位信息界面，之后等待各應(yīng)用程序?qū)?yīng)的中斷發(fā)生，一旦有中斷產(chǎn)生，CPU 即會跳去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。為確保高實時性的應(yīng)用程序能第一時間占用CPU資源，程序設(shè)計過程中，對不同應(yīng)用程序?qū)?yīng)的中斷的優(yōu)先級做了如下定義，如表1，優(yōu)先級值越小對應(yīng)的優(yōu)先級越高。為車輛工況信息采集終端的功能預(yù)留升級空間，本設(shè)計中，各中斷的優(yōu)先級值并未連續(xù)占用。

程序中，S3C44B0X與SIM900模快的數(shù)據(jù)交互是通過AT指令完成的。在進行數(shù)據(jù)無線發(fā)送時，首先要發(fā)送如下AT指令，建立移動場景：

“AT+CSTT=CMNET，“”，“”設(shè)置GPRS網(wǎng)絡(luò)接入點名稱，用戶名和密碼。命令執(zhí)行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

“AT+CIICR”激活移動場景，發(fā)起GPRS連接。命令執(zhí)行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

“AT+CIFSR”獲取本地IP，命令執(zhí)行正確返回本地IP地址，否則返回“ERROR”。

“AT+CIPSTART=“UDP/TCP”，“××.×××.××.×××”，“80××”UDP或TCP連接，命令執(zhí)行正確返回“CONNECT OK”否則返回“+CME ERROR”。

“AT+CIPSEND”回車，>需要發(fā)送的車輛位置和工況數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送成功，返回“SEND OK”否則返回“SEND FAIL”。

5 結(jié)束語

試驗測試表明本文所設(shè)計的車輛工況信息采集終端的定位精度小于10 m圓周誤差，車輛工況信息讀取速度為360幀/小時，GPRS數(shù)據(jù)無線上傳穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計效果。

在貨車、工程車、農(nóng)用車等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。