基于A(yíng)RM處理器的車(chē)載GPS系統無(wú)線(xiàn)通信設計方案

1 引言

車(chē)載GPS定位終端在過(guò)去十年內已經(jīng)成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。在歐美國家和日本，車(chē)載GPS定位終端在最近幾年內得以廣泛的應用。車(chē)載GPS定位終端是融全球衛星定位技術(shù)(GPS)和現代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)于一體的高科技系統。該終端的主要功能是通過(guò)GPS模塊從衛星獲取GPS數據,將移動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)位置(經(jīng)度、緯度、時(shí)間、速度)等信息實(shí)時(shí)地通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信鏈路上傳至監控中心,同時(shí)接收監控中心發(fā)送的控制命令。目前的車(chē)輛監控系統中大多采用GSM通信網(wǎng)以短信息的方式進(jìn)行通信,不能充分滿(mǎn)足實(shí)際應用的需要。而GPRS(General Packet Radio Service)通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)是一種以分組交換技術(shù)為基礎,采用IP數據網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的高效數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，可以彌補GSM網(wǎng)絡(luò )的不足。車(chē)載GPS定位終端不僅在智能交通系統中擔負主要作用，同時(shí)還可以提供防盜防搶劫報警，公交車(chē)報站，物流車(chē)輛調度等多種服務(wù)。

2 車(chē)載GPS定位系統的硬件設計

本部分介紹車(chē)載GPS定位系統硬件系統的設計方案，著(zhù)重闡述嵌入式處理器AT91RM9200硬件系統的設計，GPS衛星數據采集模塊的接口設計和GPRS通信模塊接口的設計。如圖1所示，車(chē)載GPS定位系統的硬件結構主要由GPRS接收模塊、GPS接收模塊、SDRAM,FLASH存儲器模塊、串口通信模塊，以及外圍模塊組成。

圖1 車(chē)載GPS定位系統的硬件結構組成

2.1 GPRS接收模塊電路設計

GPRS模塊負責主電路板與監控中心的通信任務(wù)，它將處理好了的GPS數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給監控中心，并接收監控中心發(fā)送給主電路板的控制命令，該模塊直接影響到這個(gè)車(chē)載終端的實(shí)際使用效果。

本系統選用的GPRS模塊是由索尼愛(ài)立信公司推出的GR47模塊，該模塊的主要特點(diǎn)是內置TCP/TP協(xié)議棧。它允許一個(gè)TCP/UDP傳輸機制以最小的前期配置和操作來(lái)被使用。其內嵌控制器方便集成客戶(hù)的應用，減少外部控制器的需求。GR47支持雙頻GSM寬帶900MHz/1800MHz，可通過(guò)SMS短消息服務(wù)、CSD、HSCSD或GPRS來(lái)發(fā)送或接收資料，并可處理語(yǔ)音及傳真。其TCP/IP協(xié)議棧也可通過(guò)AT命令或嵌入式應用進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。由于GR47模塊內嵌了TCP/IP協(xié)議棧，所以可以直接用AT命令對其進(jìn)行控制，使用起來(lái)非常方便。圖2描述了GPRS通信模塊的串口電路設計。

圖2 GPRS模塊的串口電路設計圖

2.2 GPRS模塊的SIM卡電路設計

GR47模塊帶有一個(gè)SIM卡的接口，遵從IS07816 IC卡標準。通過(guò)電線(xiàn)與外部擴展的SIM卡盒相連。圖3描述了GPRS模塊的SIM卡電路設計。

圖3 GPRS模塊SIM卡電路設計圖

2.3 GPS接收模塊電路設計

GPS模塊負責接收GPS定位衛星發(fā)送的導航電文，他通過(guò)串行接口與主電路板相連接，是實(shí)現接收GPS數據的關(guān)鍵。

對于GPS模塊的選擇而言，通常從技術(shù)參數，支持的通信協(xié)議，控制接口和成本幾個(gè)方面考慮。目前商用的GPS模塊，大都支持12通道，采用C/A編碼，NMEA0183協(xié)議，通過(guò)RS232接口控制。本系統選用的GPS衛星數據采集模塊為上海麗浪公司出品的GPS-R25型GPS模塊，具有以下特性:12通道C/A碼接收控制，可同時(shí)監控12路衛星信號；內部集成16位ARM7TDMI處理內核；電池會(huì )在正常的使用過(guò)程中充電；GPS衛星采集模塊的誤差范圍為1～5米；2種接口連接且用戶(hù)可自選波特率；達到工業(yè)級的標準并且防水。并且該模塊即可以通過(guò)RS-232的串口與主電路板相連接，也可以通過(guò)PS2接口與主電路板相連接，使用起來(lái)非常方便。

2.4 FLASH存儲器電路設計

Flash存儲器是一種可在系統電擦寫(xiě)，掉電后信息不丟失的存儲器。作為一種非易失性存儲器，Flash在系統中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統掉電后需要保存的用戶(hù)數據等。系統采用了一片K9F5608U0A的NAND型Flash，K9F5608U0A是三星公司生產(chǎn)的K9XXXXXU0A系列閃存中的一種，32MB容量，讀寫(xiě)速度快，數據保存時(shí)間長(cháng)以及高達10萬(wàn)次的擦除寫(xiě)入壽命等優(yōu)點(diǎn)。該芯片具有一個(gè)八位的I/O端口。在CE為低電平時(shí)，把WE置低，地址、命令和數據都可通過(guò)該端口寫(xiě)入。數據在WE的上升沿被鎖存，CLE和ALE分別用來(lái)控制對命令和地址的鎖存。同時(shí)K9F5608U0A具有較強的糾錯功能，能夠最大限度地保護用戶(hù)數據。