基于A(yíng)RM的智能車(chē)載終端設備系統的設計

摘要：設計了一種新型智能車(chē)載終端設備系統，以ARM微處理器LPC2103為硬件核心，在嵌入式μC／OS-II操作系統平臺上，運用IC刷卡、GPS、GPRS等技術(shù)，實(shí)現了公交車(chē)刷卡消費、語(yǔ)音提示、LCD液晶顯示、實(shí)時(shí)定位和遠程監控、調度等功能。本文主要對智能車(chē)載終端系統的總體方案、硬件設計和軟件設計進(jìn)行了詳細的介紹。
關(guān)鍵詞：ARM；LPC2103；μC／OS-II；GPS；GPRS

引言
公共交通是城市交通的一個(gè)重要組成部分，公交運行管理的智能化、人性化是提高公共交通服務(wù)水平的基礎，也是提高運營(yíng)效率、改善公交運營(yíng)調度機制與企業(yè)管理的必要手段。智能車(chē)載終端設備系統將先進(jìn)的信息技術(shù)、數據通信技術(shù)、衛星定位技術(shù)及計算機技術(shù)等有效地集成運用于一體，建立一個(gè)實(shí)時(shí)、準確、高效的綜合交通管理系統。

1 系統的整體構建
智能車(chē)載管理系統由智能車(chē)載終端設備、GPRS無(wú)線(xiàn)通信鏈路以及主站監控中心3個(gè)部分組成?？傮w結構框圖如圖1所示。

智能車(chē)載終端設備主要包括ARM微處理器、IC卡讀寫(xiě)模塊、語(yǔ)音提示模塊、GPS定位模塊、GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊、LCD液晶顯示模塊和電源模塊。本文將重點(diǎn)介紹智能車(chē)載終端設備的設計和實(shí)現，該終端主要實(shí)現以下功能：
①公交刷卡消費：乘客持公交IC卡刷卡消費時(shí)由IC卡讀寫(xiě)模塊從卡內扣除相應的消費額，并把余額寫(xiě)回卡中。如刷卡成功，則蜂鳴器發(fā)出“嘀”的提示音；如刷卡出現異常，則語(yǔ)音模塊發(fā)出“請重刷”或“請充值”等提示音。最后，把乘客每次的消費額和卡內的余額通過(guò)LCD液晶顯示模塊顯示。
②GPS實(shí)時(shí)定位功能：通過(guò)不斷地接收衛星傳來(lái)的導航電文，車(chē)載終端通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊定時(shí)向主站監控中心發(fā)送車(chē)輛當前經(jīng)緯度、速度等信息，并在車(chē)載終端的LCD液晶顯示模塊上顯示，主站監控中心接收該信息，并將車(chē)輛位置實(shí)時(shí)地顯示在電子地圖上。
③調度功能：車(chē)載終端通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊接收主站監控中心發(fā)來(lái)的控制命令和調度信息，實(shí)現公交管理系統的實(shí)時(shí)調度功能。

2 車(chē)載終端的硬件設計
2．1 ARM微處理器
在綜合考慮系統性能和產(chǎn)品成本等因素的基礎上，本系統選用LPC2103作為中央處理器。LPC2103是基于支持實(shí)時(shí)仿真的32位ARM7TDMI-S核的微處理器，帶有32 KB嵌入的高速Flash存儲器。具有超小LQFP48封裝和很低的功耗，內置寬范圍的串行通信接口(包括多個(gè)UART接口、SPI和SSP接口、2條I2C總線(xiàn)接口)，8 KB的片內SRAM，多個(gè)32位定時(shí)器，1個(gè)改良的10位ADC和多達13個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳的32條高速GPIO線(xiàn)，這些特性使其特別適用于工業(yè)控制和醫療系統等領(lǐng)域。
2．2 IC卡讀寫(xiě)模塊
IC卡讀寫(xiě)模塊采用周立功公司生產(chǎn)的ZLG3500A讀寫(xiě)卡模塊和ZY1730語(yǔ)音模塊。IC卡讀寫(xiě)模塊控制原理圖如圖2所示。ZLG500A讀寫(xiě)卡模塊采用Philips公司高集成ISO14443A讀卡芯片MF RC500，與ARM微處理器之間采用三線(xiàn)SPI接口，分別為SCLK、SDATA、SS。ZLG500A讀寫(xiě)卡模塊通過(guò)天線(xiàn)與IC卡之間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據和能量的傳輸，最高速率可達106 Kbps，具有真正的反沖突功能，與IC卡通信時(shí)需要經(jīng)過(guò)3輪確認，保密級別很高。

2．3 GPS定位模塊
本系統中GPS定位模塊采用的是Gstar GS-92，GPS定位模塊硬件設計原理圖如圖3所示。該模塊支持NMEA 0183 V3．01標準輸出，工作電壓為3．3～5．5 V，TTL電平接口，波特率可設置。在本系統中，GS-92模塊的引腳4(RXDA)和引腳5(TXDA)分別與LPC2103的TXD0和RXD0相連，引腳8接LED指示燈，引腳21接3 V的備用電池。工作時(shí)，GPS模塊與主控制器LPC2103進(jìn)行通信，通過(guò)設置模塊定時(shí)輸出GPS定位數據，由主控制器對GPS數據進(jìn)行處理，提取出經(jīng)緯度、時(shí)間等有用信息作為GIS監控的基本數據。