基于CDMA模塊的車(chē)載監控終端的設計方案

【摘要】結合現有的車(chē)載監控終端的解決方案，確定了基于CDMA 模塊的車(chē)載監控終端的總體設計方案，介紹了系統的組成、功能模塊，給出了系統的硬件設計以及相應功能單元軟件的設計。

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展， 智能交通系統（Intelligent TransportSystem，即ITS）已得到廣泛應用。ITS 總體來(lái)說(shuō)包括四部分：交通信息采集部分、車(chē)輛調度控制部分、電子收費系統與交通信息服務(wù)。其中四個(gè)部分都需要車(chē)載終端的參與，車(chē)載終端是ITS 系統中非常重要的部分。傳統的車(chē)載監控終端系統通常采用GSM/GPS 方案。這種方案成本較低，在一些領(lǐng)域有了成功應用。車(chē)載終端最重要的功能是交通信息采集，提供車(chē)輛的準確定位和車(chē)輛運行情況（包括速度信息、行進(jìn)方向等）。而定位信息和速度信息通常都是靠外置的GPS 模塊獲取，但在車(chē)輛駛入隧道或者停放在高樓旁，車(chē)輛處于GPS 衛星的覆蓋盲區，這段時(shí)間內的調度中心無(wú)法準確得到車(chē)輛的交通信息，影響了監控調度系統的可靠性。本文提出了一種以ATMEL 公司89S51 為控制器，CDMA 模塊DTGS800 為通信、定位系統平臺的車(chē)載監控終端系統。

1.DTGS-800 簡(jiǎn)介

DTGS800 是AnyDATA 公司生產(chǎn)的一款CDMA 無(wú)線(xiàn)通信模塊。

DTGS800 工作在832MHz 頻段，功耗為0.32W，擁有高達153kbps 的數據傳輸速率，可通過(guò)AT 命令進(jìn)行遠程控制，內置TCP/IP 協(xié)議棧，提供短消息服務(wù)。模塊內部集成了具有g(shù)psOne 功能的芯片， 能夠采用gpsOne 解決方法實(shí)現定位功能。

DTGS800 的模塊主要接口包括：通用異步串行口UART，通用I/O口GPIO、編解碼器接口CODEC、用戶(hù)接口User Interface、PM 接口。

2.系統硬件設計

車(chē)載監控終端主要用來(lái)與監控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互， 包括：

獲取車(chē)輛的位置信息、速度信息；發(fā)布調度信息；在車(chē)輛出現異常情況下進(jìn)行遠程控制。另外給車(chē)輛司機提供移動(dòng)通信服務(wù)，可利用此模塊撥打和接聽(tīng)電話(huà)，甚至可以進(jìn)行三方通話(huà)。其硬件系統是一個(gè)綜合利用電子技術(shù)和通信技術(shù)的嵌入式單片機系統，主要由控制器和通信模塊兩部分組成。

控制器是車(chē)載監控終端的核心，它對整個(gè)系統的安全運行、可靠性有很大影響。本設計中CPU 選用了ATMEL 公司的8 位單片機89C51RD2， 它是CMOS 單片8 位微控制器80C51 的高性能CMOSFLASH 版本。其特性包括：1 個(gè)64-Kbyte FLASH 存儲區，用于存儲代碼和數據；256 字節的內部RAM，1 個(gè)9 源4 級中斷控制器和3 個(gè)定時(shí)/計數器；1 個(gè)1792 字節的XRAM，1 個(gè)硬件看門(mén)狗定時(shí)器，SPI 接口，鍵盤(pán)，1 個(gè)更加通用的串行頻道，便于多處理器通信（EUART）和加速機制（X2 Mode）。

這款CPU 采用全靜態(tài)設計，減少了系統功耗，允許時(shí)鐘頻率降至任何數值而不導致數據損失。另外有兩種軟件可選的工作模式，降低8 位時(shí)鐘分頻器的活動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步減少了功耗?？臻e模式下，CPU 被凍結，而外設和中斷系統繼續工作。在掉電模式，RAM 內容被保存，而其他所有功能都無(wú)效。

系統的框架圖如下所示：

圖1 系統結構框架圖

3.系統軟件設計

系統以任務(wù)的形式對軟件功能進(jìn)行模塊劃分，軟件實(shí)現的任務(wù)包括：任務(wù)調度；車(chē)輛位置信息、速度信息的獲??；短信息的接受、處理與發(fā)送；電話(huà)的撥打與接聽(tīng)；屏幕顯示。

程序流程為：車(chē)輛發(fā)動(dòng)之后，系統上電，首先進(jìn)行系統初始化，然后開(kāi)定時(shí)中斷與串口中斷，啟動(dòng)完畢后啟動(dòng)進(jìn)入中斷監聽(tīng)狀態(tài)，每隔10ms 掃描一次串口buffer 中的數據，并根據不同的狀態(tài)調用不同的接口函數實(shí)現各種功能。車(chē)輛監控終端最重要的任務(wù)就是實(shí)時(shí)交通信息的獲取和傳輸數據， 下文著(zhù)重介紹GPS 信息的獲取和短消息的接收與發(fā)送。

3.1 串口中斷函數

在本系統中，處理器對DTGS800 模塊的控制是通過(guò)串口發(fā)送AT 指令實(shí)現的， 當發(fā)送某種AT 命令后，DTGS 模塊會(huì )通過(guò)串口與處理器進(jìn)行數據交換。因此，如何進(jìn)行串口數據管理是系統性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。在本文的設計中，采用了基于中斷的管理方式，并設置了一個(gè)200Bytes 的串口緩沖區，以循環(huán)隊列的形式實(shí)時(shí)讀取串口的接收數據。實(shí)現的步驟如下：

3.1.1 定義全局變量

#define REC_BUF_LEN 200

idata volatile BYTE datain;輸入數據的長(cháng)度

idata volatile BYTE dataout;;輸出數據的長(cháng)度

BYTE xdata dat［REC_BUF_LEN］; 串口緩沖區

3.1.2 操作函數的實(shí)現

bit BuffOut（BYTE *dp）；從緩沖區讀出數據

bit BuffIn（ BYTE *dp）；向緩沖區寫(xiě)入數據

3.1.3 中斷函數

處理器與DTGS800 模塊之間通過(guò)串口通信，當接收短信息，有來(lái)電提醒時(shí)，都會(huì )引發(fā)串口中斷，因此串口中斷函數的核心就是將接受數據存儲到循環(huán)隊列中。其實(shí)現的流程圖如下：

圖2 中斷函數流程圖

3.1.4 接口函數

在實(shí)際工作狀態(tài)下，通話(huà)任務(wù)，短信息任務(wù)都需要通過(guò)串口向DTGS800 模塊發(fā)送數據， 這些任務(wù)的實(shí)質(zhì)都是向串口發(fā)送字節數據。因此接口函數最重要的就是定義發(fā)送字節函數，定義如下：

void WriteToComm（BYTE c）

{

SBUF = c;

while （！ TI）；

TI = 0;

}

3.2 系統任務(wù)設計

根據不同的任務(wù)定義了不同的系統狀態(tài)，其中一部分定義如下：

typedef enum

{

SYS_NET_FAIL， 網(wǎng)絡(luò )不通

SYS_MISSED_CALL， 未接來(lái)電

SYS_CALL_SPEAKING， 通話(huà)中

SYS_END_CALL， 掛電話(huà)

SYS_GET_GPS_INFO， 獲得GPS 數據

SYS_SMS_INFO， 短消息接收

SYS_SMS_DISPLAY， 短信息顯示

}sys_app_sta;

系統啟動(dòng)完畢以后，進(jìn)入main 函數中的死循環(huán)，對不同狀態(tài)響應不同的任務(wù)。以未接來(lái)電為例，定義如下函數：