基于A(yíng)RM的車(chē)輛工況信息采集終端的設計

3.1 GPS衛星數據獲取電路

如圖4所示，為GPS衛星數據獲取電路。集成模塊MIC29302為電壓轉換模塊，將來(lái)自車(chē)載電瓶的+12 V直流電轉換為+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(guò)控制該引腳上的高低電平控制MIC29302輸出電壓的有無(wú)。電容C562X、C564X以及電阻 R550X、R551X組成地分離電路，將GPS衛星數據獲取電路的供電電源和參考地與終端中其它電路進(jìn)行隔離，降低其它電路對GPS衛星數據獲取電路造成的電磁干擾。GS89模塊為GPS衛星數據獲取電路的核心器件，該模塊完成對衛星報文的接收、解頻并計算出車(chē)輛當前的經(jīng)度、緯度、高度等位置信息，之后按照NMEA0183協(xié)議將數據通過(guò)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(guò)該電路可對來(lái)自S3C44B0X 通用I/O口的高低電平進(jìn)行放大，實(shí)現對GS89模塊的有效復位。

3.2 GPRS數據無(wú)線(xiàn)傳輸電路

如圖5所示，為GPRS數據無(wú)線(xiàn)傳輸電路。電路中C666X和C667X主要用于濾除VBAT上的紋波。GPRS數據無(wú)線(xiàn)傳輸電路的核心器件為SIM900，該模塊通過(guò)其上的RXD和TXD引腳實(shí)現與S3C44B0X的數據交互：來(lái)自S3C44B0X的AT指令經(jīng)由該模塊的RXD引腳被接收和處理并進(jìn)一步通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )上傳給監控中心;來(lái)自監控中心的指令經(jīng)由該模塊的天線(xiàn)被接收、解頻和處理之后通過(guò)該模塊的TXD引腳將數據發(fā)送給 S3C44B0X。并由于本設計所選用的GPRS天線(xiàn)的阻抗值為50 Ω，為防止GPRS信號在傳輸過(guò)程中因天線(xiàn)阻抗值與傳輸線(xiàn)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(shí)，必須確保用于連接GPRS天線(xiàn)與SIM900的RF_ANT引腳的電氣線(xiàn)的特性阻抗值為50 Ω。電路中的NCWZ07為高速電平轉換芯片，通過(guò)該芯片可將SIM900輸出的4.2 V串行信號轉換為S3C44B0X可接收的313 V串行信號，實(shí)現SIM900和S3C44B0X的無(wú)障礙通信;電路中的MOLEX-91228為SIM卡座，用于安裝SIM卡為防止來(lái)自SIM900的特高頻信號在傳至SIM卡時(shí)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(jìn)行阻抗匹配。

4 系統軟件設計

根據車(chē)輛工況信息采集終端硬件結構以及應用需求，車(chē)輛工況信息采集終端的應用軟件主要由包括以下幾個(gè)應用程序：通話(huà)程序、GPS衛星數據獲取程序、車(chē)輛工況信息獲取程序、GPRS數據上傳程序、監控中心指令獲取程序以及圖形界面顯示程序。如圖6為系統軟件的主流程圖，系統上電后，首先對S3C44B0X芯片以及GPS、CPRS模塊進(jìn)行初始化操作，發(fā)出開(kāi)機提示音，并驅動(dòng)液晶屏進(jìn)入定位信息界面，之后等待各應用程序對應的中斷發(fā)生，一旦有中斷產(chǎn)生，CPU 即會(huì )跳去執行相應的中斷處理程序。為確保高實(shí)時(shí)性的應用程序能第一時(shí)間占用CPU資源，程序設計過(guò)程中，對不同應用程序對應的中斷的優(yōu)先級做了如下定義，如表1，優(yōu)先級值越小對應的優(yōu)先級越高。為車(chē)輛工況信息采集終端的功能預留升級空間，本設計中，各中斷的優(yōu)先級值并未連續占用。

程序中，S3C44B0X與SIM900?？斓臄祿换ナ峭ㄟ^(guò)AT指令完成的。在進(jìn)行數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送時(shí)，首先要發(fā)送如下AT指令，建立移動(dòng)場(chǎng)景：

“AT+CSTT=CMNET，“”，“”設置GPRS網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)名稱(chēng)，用戶(hù)名和密碼。命令執行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

“AT+CIICR”激活移動(dòng)場(chǎng)景，發(fā)起GPRS連接。命令執行正確返回“OK”否則返回“ERROR”。

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

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

“AT+CIPSEND”回車(chē)，>需要發(fā)送的車(chē)輛位置和工況數據。數據發(fā)送成功，返回“SEND OK”否則返回“SEND FAIL”。

5 結束語(yǔ)

試驗測試表明本文所設計的車(chē)輛工況信息采集終端的定位精度小于10 m圓周誤差，車(chē)輛工況信息讀取速度為360幀/小時(shí)，GPRS數據無(wú)線(xiàn)上傳穩定，達到了預期設計效果。

在貨車(chē)、工程車(chē)、農用車(chē)等領(lǐng)域擁有廣闊的應用前景。