基于GPS定位的嵌入式系統在汽車(chē)監控器設計中的應用

　　圖3為系統硬件的電路設計圖，FS7821LQ具有完整的SD卡驅動(dòng)及接口，系統直接利用128Mb的SD卡可與其連接。利用FS7821LQ芯片的通用I/O口PORT2_0～PORT2_3形成兩個(gè)串口，加MAX232電平轉換芯片后，分別連接GPS和GSM模塊。FS7821LQ芯片包括了一個(gè)從USB接口的功能和硬件驅動(dòng)，系統中預留為USB 2.0的接口，作為產(chǎn)品升級使用。此外，系統還預留了FS7821LQ的10個(gè)通用I/O口作為后續報警功能的控制端口。

圖3 系統硬件電路設計圖

　　系統軟件設計
　　由于本監控器包括了多種較復雜的功能，同時(shí)具有如短信收發(fā)等突發(fā)的功能和GPS接收等定時(shí)任務(wù)，為了更好的完成任務(wù)的執行，在組成的嵌入式系統中，移植了μC/OS-II操作系統。μC/OS-II作為一個(gè)免費的源碼開(kāi)放的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統，提供了多任務(wù)的切換能力和中斷、UART的驅動(dòng)等功能，完全可以滿(mǎn)足本操作平臺的要求。

　　μC/OS-II作為一個(gè)最基本的任務(wù)調度內核，只具備任務(wù)切換的能力，本監控器根據其功能可分為如表1所示的4個(gè)任務(wù)：主任務(wù)優(yōu)先級最高（10）;短信收發(fā)任務(wù)優(yōu)先級次高（12），主要包括接收短信功能（包括設置、開(kāi)關(guān)監控器）、發(fā)送短信功能（報警時(shí)5s發(fā)送一次GPS坐標），這個(gè)任務(wù)的時(shí)間隨機性較大，實(shí)時(shí)要求較高;GPS接收任務(wù)每5s接收一次GPS數據，并解析其坐標，判斷是否報警;數據存儲任務(wù)在報警后每60s存儲一次GPS坐標（128Mb卡約可保存1個(gè)月的數據）。

因為監控器中使用了USB設備和SD卡，在具備硬件接口的同時(shí)必須在軟件中提USB和SD的驅動(dòng)程序。FS7821LQ芯片的開(kāi)發(fā)套件中提供了USB驅動(dòng)程序和SD/MMC卡的驅動(dòng)程序，包括支持標準MMC卡命令;嵌入5B命令存儲器;嵌入17B響應存儲器 ;支持1/4/8位數據寬度;對卡支持20MHz的時(shí)鐘頻率。為了將GPS數據以文件的形式保存到SD卡，必須有一個(gè)和PC兼容的文件系統，本監控器將簡(jiǎn)化的FAT16文件系統移植成功，實(shí)現了文件的自由存取。
　
在移植了C/OS-II并嵌入了USB和SD/MMC卡的驅動(dòng)程序后，監控器的應用層次的軟件安裝系統的功能分為優(yōu)先級不同的多個(gè)任務(wù)。其中主任務(wù)用于生成其他任務(wù)，其優(yōu)先級最高（10）;GPS接收任務(wù)負責控制MG-30U/R-GPS模塊，并從中獲取所需要的GPS數據，其優(yōu)先級次高（12）;短信收發(fā)接收任務(wù)完成接收車(chē)主短信和發(fā)送GPS數據的功能，其優(yōu)先級再次之（14）;最后，數據存儲功能完成GPS在SD卡中的存儲和系統設置的功能其優(yōu)先級為16。程序中同時(shí)建立了消息隊列用于完成各任務(wù)間的通信和數據交換，軟件狀態(tài)流圖如圖4所示。

圖4 軟件狀態(tài)流圖發(fā)展與前瞻

　　這個(gè)嵌入式汽車(chē)監控器的設計采用了大量成熟的技術(shù)和模塊。它的應用主要是在汽車(chē)被盜時(shí)發(fā)出警告和被盜后提供準確的汽車(chē)位置信息，不能取代傳統的汽車(chē)防盜器，但能提供非常實(shí)用的防盜功能，為被盜車(chē)的查找提供快速準確的信息。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，GPS/GSM中的控制器和主控制器的整合必將成為發(fā)展的方向，這樣必然能夠進(jìn)一步的降低成本，減小體積。同時(shí)該監控器也可以和通用的汽車(chē)防盜器相整合，發(fā)展為更加完善的系統。