基于A(yíng)RM7網(wǎng)絡(luò )型汽車(chē)防盜系統的研制

　　引言

　　隨著(zhù)人們生活水平的提高,汽車(chē)已逐步進(jìn)入家庭, 但日益猖獗的汽車(chē)盜竊案件也呈上升趨勢，如何有效防止汽車(chē)被盜是車(chē)主們最關(guān)心的問(wèn)題。近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，結合各種新技術(shù)的新型汽車(chē)防盜裝備相繼出現。隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展, 無(wú)線(xiàn)遠程通信技術(shù)也被應用于汽車(chē)領(lǐng)域中?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/S3C44B0X">S3C44B0X網(wǎng)絡(luò )型汽車(chē)防盜控制系統是采用ARM 7微處理器構造的嵌入式系統，結合了傳統防盜技術(shù)和新型的GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)現已有防盜器現有各種功能的基礎上,開(kāi)發(fā)了遠程控制功能，提高了防盜系統的安全性、靈活性和可靠性。

　　1 系統設計

　　1.1 系統特點(diǎn)和功能

　　在對各類(lèi)汽車(chē)防盜系統的特點(diǎn)進(jìn)行分析后，設計了基于S3C44B0X網(wǎng)絡(luò )型汽車(chē)防盜控制系統，它充分利用基于GSM網(wǎng)絡(luò )的GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的優(yōu)勢：無(wú)處不在、接入迅速、永遠在線(xiàn)、流量計費等特點(diǎn)。同時(shí)也利用了ARM7微處理器的優(yōu)點(diǎn)：32位核、高性能、低成本、功耗低的RISC微處理器，有眾多的合作開(kāi)發(fā)伙伴。由于防盜系統的功能越來(lái)越復雜，為了便于系統程序的有效開(kāi)發(fā)和系統功能的擴展，在此采用嵌入式系統進(jìn)行開(kāi)發(fā)，提高了系統的靈活性、安全性和可靠性。系統主要實(shí)現的功能有如下幾個(gè)方面：

　　(1)基于GSM全球聯(lián)網(wǎng)功能 利用GPRS通訊網(wǎng)絡(luò )實(shí)現全國范圍內防盜報警功能。

　　(2)智能遙控或采用手機實(shí)現上鎖、解鎖功能，方便、快捷的進(jìn)入防盜狀態(tài)和解除防盜狀態(tài)。

　　(3)一旦警情發(fā)生均可在很短時(shí)間內發(fā)送信息到您的手機，實(shí)現無(wú)聲自動(dòng)報警，達到“我知賊不知”的獨特效果。

　　(4)車(chē)輛被搶或被盜時(shí)，用手機向汽車(chē)防盜器發(fā)送控制短信息，實(shí)現斷電或斷油，強制汽車(chē)停車(chē)。

　　(5)防盜設定后，不經(jīng)車(chē)主允許，強行打開(kāi)車(chē)門(mén)、后備廂、引擎蓋，或車(chē)輛被振動(dòng)，均在可報警和發(fā)送短信息到車(chē)主的手機上。

　　(6)微電腦斷電斷油功能，進(jìn)入防盜狀態(tài)，通過(guò)微電腦控制自動(dòng)斷電斷油，車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)。

　　(7)進(jìn)入防盜狀態(tài)后，即使盜賊切斷電源，可照常報警，并且每間隔1分鐘報警一次，即發(fā)送信息到手機上。

　　1.2 系統硬件設計

　　系統硬件主要由兩個(gè)部分組成：一是采用S3C44B0X微處理器構建一個(gè)嵌入式系統平臺，外帶GPRS模塊，用作汽車(chē)防盜的主控板;另一部分是汽車(chē)電路信號接口板，主要用于獲取汽車(chē)的狀態(tài)信號和向汽車(chē)發(fā)送控制信號。圖1是系統的硬件框圖。

　　CPU采用SAMSUNG公司的ARM7系列芯片S3C44B0X。S3C44B0X有出色的內核性能，豐富的外部接口和低功耗。系統時(shí)鐘66MHz，支持LCD，具有8個(gè)內存BANK，最大內存能擴展到256M，并方便連接各種類(lèi)型的內存;能運行不帶MMU管理的操作系統，能高效、方便的實(shí)現比較復雜的控制;在系統中我們用到2種內存，一種SDRAM，一種FLASH;

　　圖1 系統硬件原理框圖

　　SDRAM動(dòng)態(tài)存儲器，運行速度快，但掉電后不能保存數據，在系統主要是用來(lái)運行操作系統、應用程序和各類(lèi)數據的緩存，SDAM類(lèi)型很多，有各種廠(chǎng)家的產(chǎn)品，性能差別不是太大，主要考慮內存的容量，我們選用一種較通用芯片，hynix公司的HY57V641620HC，它是1M×l6bit×4bank的同步DRAM。

　　FLASH內存較SDRAM運行速度慢，但掉電后能保存數據。FLASH有NAND和NOR兩種類(lèi)型，NOR的特點(diǎn)是芯片內執行，這樣應用程序可以直接在 flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是較慢的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統接口。在系統中也選用一種通用的FALSH(SST39LV160),容量為2MB, 主要用于固化啟動(dòng)代碼和控制應用程序，并保存一些系統數據和車(chē)主手機號碼。

　　與手機的通信，使用SIMCOM 有限公司提供的SIM100 GSM/GPRS 模塊，該模塊具有標準AT 命令接口，可以提供GSM 語(yǔ)音、短信和GPRS 上網(wǎng)等業(yè)務(wù)。在系統中采用短信的方式實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)防盜控制。

　　在系統中還增加了LCD和鍵盤(pán)，LCD采用1602，可以顯示2行字符，每行16個(gè)字母，主要用于顯示一些提示和狀態(tài)信息，鍵盤(pán)用于設置車(chē)主手機號碼。

　　主控板上增加了與汽車(chē)控制檢測板的接口，通過(guò)檢測接口，主控板能獲取汽車(chē)的當前狀態(tài)，如車(chē)門(mén)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，腳剎和手剎狀態(tài)，汽車(chē)是否啟動(dòng)等，根據這些狀態(tài)，便于控制器對汽車(chē)實(shí)施相應的控制。主控板通過(guò)控制接口對汽車(chē)實(shí)施相應的控制，主要是汽車(chē)雙蹦燈、報警喇叭和斷火的控制。

　　1.3 系統軟件設計

　　汽車(chē)防盜的軟件系統可分為兩個(gè)部分：一部分是設防狀態(tài)的處理;另一部分是沒(méi)有設防狀態(tài)的處理。

　　在設防狀態(tài)下，汽車(chē)被偷或被破壞時(shí)，報警器會(huì )聲光報警，并向車(chē)主手機發(fā)送報警短信，車(chē)主根據信息進(jìn)行真假判斷：若是真警，可報警，并可同時(shí)控制汽車(chē)斷火;若是假警，則可通過(guò)手機撤消報警，并使汽車(chē)再次處于防盜監控狀態(tài)。設防狀態(tài)又分為有聲防盜和無(wú)聲防盜，在有聲防盜下，若被盜，則聲光同時(shí)報警;在無(wú)聲防盜下，若被盜，則只有燈光報警，沒(méi)有聲音報警，在兩種情況下，均會(huì )向車(chē)主手機發(fā)送被盜短信息。

　　在不設防狀態(tài)下，不會(huì )報警，僅僅在一些違規操作時(shí)，通過(guò)聲光對車(chē)主進(jìn)行危險提示，如汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，車(chē)門(mén)沒(méi)關(guān)好等。系統軟件的整體流程如圖2。

　　圖2 系統軟件的整體流程

　　3 系統關(guān)鍵技術(shù)

　　系統采用的關(guān)鍵的技術(shù)主要有兩個(gè)，一個(gè)是GPRS遠程無(wú)線(xiàn)數據傳輸，另一個(gè)是FLASH存儲器的讀寫(xiě)。

　　3.1 GPRS數據傳輸流程

　　GPRS遠程無(wú)線(xiàn)數據傳輸主要是通過(guò)串口完成對SIM100 GSM/GPRS進(jìn)行短信的收發(fā)操作。當有短信到來(lái)時(shí)，SIM100 GSM/GPRS將發(fā)送“+CMTI: "SM", N”給ARM的串口，其中N為短信編號。如第五條，則N為5，串口收到短信后，處理函數先根據“+CMTI: "SM", 5”的內容解析出收到的短信的ID為5，打包成“AT+CMGR=5”的命令發(fā)給GPRS模塊，約1~2秒之后該模塊會(huì )返回一個(gè)確認數據 “AT+CMGR=5”，再過(guò)一段時(shí)間，該模塊才返回ID號為5的短信，其內容為：“+CMGR:"RECREAD","+8613978319414","04/07/22,10:54:23+00" #13#10dX# 13#10#13#10 OK”。為了確?？刂频暮戏ㄐ?，程序先對發(fā)送過(guò)來(lái)的短信號碼進(jìn)行合法性檢查，只有與設定的手機號碼相符合的短信的內容才作為控制命令處理，而對于其他的短信，都給予屏蔽掉，阻止錯誤操作。

　　若通過(guò)GPRS模塊發(fā)送短信，ARM系統先向GPRS模塊發(fā)送控制命令“AT+CMGS=XXXX” ，GPRS模塊收到命令后返回“AT+CMGS=XXXX#13#10>”信息，等待輸入要發(fā)送的短信內容。如若發(fā)送內容為“Your Car Has Stolen!”，系統程序先將此內容通過(guò)串口發(fā)給GPRS模塊，之后再發(fā)確認命令“ctl+z”，表示數據發(fā)送完畢。GPRS模塊收到短信數據和確認命令后，馬上向ARM系統返回“AT+CMGS=XXXX#13#10>#13#10 Your Car Has Stolen!#13#10”信息，表示系統發(fā)送的數據和命令已經(jīng)被GPRS模塊接收到。然后GPRS模塊將短信數據發(fā)送給車(chē)主手機，大約5秒之后 GPRS模塊給系統返回是否發(fā)送成功的回饋信息，如果返回“#13#10+CMGS：19#13#10#13#10 OK#13#10”表示成功發(fā)送，結束。如果返回“ERROR”表示發(fā)送失敗，則在下次輪循中系統會(huì )繼續發(fā)送同樣內容的短信，直到發(fā)送成功為止。

　　3.2 FLASH的讀寫(xiě)技術(shù)

　　由于不同廠(chǎng)商的FLASH存儲器在結構和讀寫(xiě)操作是有區別的，所以FLASH存儲器的燒寫(xiě)、擦除程序一般不具有通用性。系統所用的FLASH是 SST39LV160，可以對任一扇區進(jìn)行讀、寫(xiě)或擦除操作，而不影響其他部分的數據。對FLASH的編程指令只能使二進(jìn)制位由‘1’變?yōu)?lsquo;0’，而擦除命令可使‘0’變?yōu)?lsquo;1’，因此正確的操作順序必須是先擦除，后編程，否則就會(huì )導致FLASH存儲器復位，致使操作命令無(wú)法完成。當FLASH存儲器被擦除后，讀出的內容全是0XFF。

　　對SST39LV160進(jìn)行燒寫(xiě)操作需要遵循幾個(gè)固定的步驟。每個(gè)步驟是首先向FLASH 存儲器的特定寄存器寫(xiě)入地址和數據命令，然后由其內部的編程或擦除算法自動(dòng)完成編程或擦除操作。如擦除操作，第一步程序向地址1(0X5555)寫(xiě)數據 1(0XAAAA)，第二步向地址2(0X2AAA)寫(xiě)數據2(0X5555)，第三步再向地址1(0X5555)寫(xiě)數據3(0X8080)，這樣完成了擦除扇區的第一階段，接著(zhù)的第二階段與第一階段幾乎一樣，只不過(guò)最后一次是向地址0X10000寫(xiě)數據0X3030，然后程序再用一個(gè)循環(huán)，來(lái)檢測該扇區的內容是否變成了0XFF。如果該扇區的內容變成了0XFF，那么說(shuō)明擦除扇區的操作已經(jīng)完成，可以進(jìn)行下一步的操作，寫(xiě)數據到FLASH的指定地址了。寫(xiě)操作和擦除類(lèi)似，也是遵循幾個(gè)固定的步驟，其具體步驟應參考對應FLASH芯片的技術(shù)資料。寫(xiě)操作執行后應對數據進(jìn)行檢查，如果成功寫(xiě)入則進(jìn)行下一字節的寫(xiě)入，否則繼續等待，如果超時(shí)，則退出。由于無(wú)論是編程或擦除都需要一定的時(shí)間，程序應根據其內部的操作檢測機制，判斷操作是否完成或操作是否正確，以確定是否執行下一步操作。

　　在我們的系統中，系統程序利用FLASH第17號扇區來(lái)存放車(chē)主的手機號碼，從首地址開(kāi)始存放。通常對該扇區的操作程序是：先把該扇區的所有內容讀到 SDRAM中(共4K)，之后將要寫(xiě)的電話(huà)號碼寫(xiě)入到17扇區的首地址后的11個(gè)單元中，因為第17號扇區我們并沒(méi)有全部用到，所以可以省去將4K內容讀到SDRAM的步驟，只需要直接向17號扇區的首地址0x10000開(kāi)始，寫(xiě)入車(chē)主手機號碼就可以了。

　　4結論

　　系統采用嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，利用S3C44B0X和GPRS通訊模塊開(kāi)發(fā)了基于手機的汽車(chē)防盜系統，該系統能通過(guò)車(chē)主手機實(shí)現對汽車(chē)的遠程無(wú)線(xiàn)監控功能。它充分利用了GPRS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)勢,可全天24小時(shí)監控，成本低，實(shí)現完全自我服務(wù)。不論身在何地，通過(guò)手機查詢(xún)，可具體了解車(chē)輛的具體狀況;更能對車(chē)輛進(jìn)行遠程控制，從開(kāi)關(guān)門(mén)鎖、遠程啟動(dòng)到命令停車(chē)。經(jīng)實(shí)驗證明，這是一種性能穩定, 安全性和性?xún)r(jià)比較高的產(chǎn)品。系統進(jìn)一步將實(shí)現與全球衛星定位系統(GPS)和交通地理信息系統(GIS)相結合，實(shí)現一個(gè)功能更強的汽車(chē)防盜監控網(wǎng)絡(luò )。

　　本文作者的創(chuàng )新點(diǎn)：采用嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，利用S3C44B0X和GPRS通訊模塊開(kāi)發(fā)了基于手機的汽車(chē)防盜系統，該系統能通過(guò)車(chē)主手機實(shí)現對汽車(chē)的遠程無(wú)線(xiàn)監控。