基于Cortex-M3的車(chē)輛通訊監控終端的設計與實(shí)現

　　引言

　　安裝在挖掘機的遠程監控終端，將嵌入式、現場(chǎng)總線(xiàn)分布式控制與 GPS 遠程監控系統等技術(shù)應用于履帶式液壓挖掘機。由于履帶式液壓挖掘機售價(jià)額昂貴，在銷(xiāo)售過(guò)程中主要采取按揭、分期或融資租賃的銷(xiāo)售方式，這種銷(xiāo)售方式有較多銷(xiāo)售風(fēng)險，廠(chǎng)家缺乏強制手段，不能有效控制還貸風(fēng)險。采用了嵌入式、GPS和GSM等技術(shù)為基礎的遠程監控系統是利用技術(shù)手段來(lái)控制這種風(fēng)險的有效措施之一。

　　另一方面，終端實(shí)時(shí)采集車(chē)輛數據，以無(wú)線(xiàn)通訊形式傳輸數據，公司售后服務(wù)人員可以通過(guò)Internet 隨時(shí)監控每一臺挖掘機的工作狀態(tài)，為技術(shù)人員提供了車(chē)輛在使用過(guò)程中的車(chē)輛監控、車(chē)輛運行管理 、車(chē)輛健康管理(實(shí)時(shí)報告)、機械維護和服務(wù)管理、通知服務(wù)、機械融資管理自動(dòng)化支持等各類(lèi)功能，提高了企業(yè)的信息化管理水平和監督能力。

　　1 車(chē)輛現場(chǎng)監控終端與服務(wù)系統的總體結構

　　1.1 總體結構

　　工程機械車(chē)輛現場(chǎng)監控終端與服務(wù)系統的總體結構(如圖1 所示)，

其控制原理是利用車(chē)載硬件終端PL-LRC，實(shí)時(shí)精確采集車(chē)輛各傳感器工作數據、GPS 定位數據等，按照設計的通訊協(xié)議，通過(guò)商業(yè)GSM通訊網(wǎng)絡(luò )，將車(chē)輛信息以短信形式發(fā)送到生產(chǎn)廠(chǎng)家服務(wù)器上，存儲在服務(wù)器數據庫中^[1] 。利用數據信息，可以定期形成相關(guān)的數據分析報告，管理員或用戶(hù)也可在任意一臺接入因特網(wǎng)的計算機上使用 IE 瀏覽器，獲得大量的車(chē)輛位置信息和工作數據，并根據這些數據，對運行中的車(chē)輛進(jìn)行遠程控制、診斷和維護。

　　1.2 PL-LRC車(chē)載硬件終端設計

　　需要開(kāi)發(fā)的PL-LRC車(chē)載硬件監控終端包括硬件開(kāi)發(fā)和軟件開(kāi)發(fā)，以及測試。硬件系統的工作原理如圖2所示。

　　PL-LRC車(chē)載硬件監控終端由微控制器模塊、無(wú)線(xiàn)通信與定位模塊、電源控制模塊、CAN總線(xiàn)接口模塊等部分組成。本文主要介紹監控終端的開(kāi)發(fā)與實(shí)現。

　　2 硬件設計

　　車(chē)載終端硬件主要由控制模塊Cortex-M3 內核處理器、GPS模塊、存儲模塊、CAN收發(fā)器、JTAG模塊和電源模塊等組成^[2] ，車(chē)載終端硬件設計框圖如圖3所示。

　　控制模塊采用STM32 系列具有性能高、成本低廉、功耗低的特點(diǎn)，是針對嵌入式應用 ARM Cortex-M3 內核而設計的，本系統設計中采用STM32F103RBT6，其中增強型的是同類(lèi)中性能最高的，時(shí)鐘頻率達到 72MHz，通信接口有 2個(gè)I2C接口、3個(gè)UART接口、USB2.0接口、2個(gè)SPI接口、CAN接口設計用于手持和通用嵌入式系統，支持基于JTAG的系統調試，完全能滿(mǎn)足車(chē)載終端的系統需求^[3-4]  。

　　無(wú)線(xiàn)通信與定位模塊的工作環(huán)境嚴酷，工作要求嚴苛，工作室震動(dòng)、沖擊強烈，電磁環(huán)境惡劣，可靠性要求極高，本設計對這些要求給以特別關(guān)注，在設計時(shí)采用了Telit公司的GM862-GPS模塊。

　　該模塊是Telit產(chǎn)品中最先進(jìn)的型號，是典型的功能卓越的M2M通信模塊。產(chǎn)品采用加固/耐用設計，工業(yè)級寬溫，內建SIM卡插槽，MMCX RF接口，干擾監測，內嵌TCP/IP(含TCP/IP、UDP、FTP、SMTP協(xié)議)協(xié)議棧，自動(dòng)掃描頻段(無(wú)SIM卡)，集成20通道、高靈敏度SiRFstarIII GPS接收器，具有850/ 900/1800/1900 MHz 四波段GSM/GPRS調制解調， SIM卡訪(fǎng)問(wèn)控制(SAP)及內置Python1.5.2+解釋。GM862-GPS同時(shí)支持IIC和SPI接口，可直接擴展外部部件，如傳感器、攝像頭、顯示器等^[5] 。