于海俠

(天津安中通訊電子有限公司 天津300300)

信息時(shí)代

基于北斗模塊的智能車載終端原理與設(shè)計(jì)

于海俠

(天津安中通訊電子有限公司 天津300300)

近幾年，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展，北斗雙模定位模塊的開發(fā)技術(shù)不斷成熟，其相關(guān)智能終端的技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用更加廣泛。對(duì)北斗智能車載終端工作原理進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，說明該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的通訊、定位、行車數(shù)據(jù)分析保存、圖像記錄，以及將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到管理中心平臺(tái)等智能功能的應(yīng)用過程。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng) 智能終端 車載終端 通訊 定位

0 引 言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BDS)，2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件正式版公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對(duì)亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。該系統(tǒng)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。因而北斗雙模智能終端的開發(fā)和應(yīng)用，不僅是運(yùn)輸行業(yè)管理的實(shí)際需求，對(duì)于推廣北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也發(fā)揮著積極的作用，是國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要。

1 北斗智能車載終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

本文介紹的智能車載終端是以雙微處理器為核心，配以外部存儲(chǔ)器，集通話、定位、顯示、打印、攝像、錄音播放、車輛診斷功能以及各種外設(shè)接口為一體的智能終端。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 智能車載終端框圖Fig.1 Block diagram of an intelligent vehicle terminal

1.1 系統(tǒng)供電部分

此智能車載終端供電部分由電源和充電電路組成。電源模塊為系統(tǒng)其他模塊供電，由于 GSM 在接收發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)或者打印機(jī)工作時(shí)電流較大，因此電源芯片選用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3,A電流輸出的LM2576電源芯片。

電池充電設(shè)計(jì)是為了防止一旦智能車載終端由于外電掉電、低電斷電或者人為破壞時(shí)，電池難以供電的問題。充電可為系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)正常工作，及時(shí)保存重要數(shù)據(jù)，以便駕駛員或者管理中心作出相應(yīng)處理。

1.2 微處理器1工作原理

微處理器要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用ARM，所以選用TM32系列。它以速度快、低功耗、高度集成各種強(qiáng)大的外圍接口為特點(diǎn)，為系統(tǒng)穩(wěn)定高效的工作提供了有力保障。它主要負(fù)責(zé)以下幾方面工作：

1.2.1 與GSM模塊通訊

GSM 模塊選用華為 MG323，具有支持 4頻、靈敏度高、耗電低等特點(diǎn)，支持通話、短信，帶有兩通道音頻接口，傳輸速率快，支持 TCP/IP協(xié)議，并支持多鏈接。此部分可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。微處理器負(fù)責(zé)上傳管理中心需要的各種數(shù)據(jù)，也可以接受并分析管理中心發(fā)送的各種命令，并進(jìn)行相應(yīng)操作。

1.2.2 與北斗定位模塊通訊

定位模塊選用我國自主研發(fā)的北斗模塊TD3020C，內(nèi)部集成了BD2,B1/GPS L1雙模SOC基帶芯片和雙模射頻芯片，具有體積小巧、高靈敏度、低功耗、低成本的特點(diǎn)。模塊封裝與主流 GPS模塊封裝兼容，可以進(jìn)行直接替換，節(jié)省大量終端產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)時(shí)間。

1.2.3 與IC卡通訊

IC卡是指集成電路卡，它通過卡里的集成電路存儲(chǔ)信息，例如駕駛員姓名、ID號(hào)等各種信息。

IC卡通過I2C接口與微處理器1進(jìn)行通訊。當(dāng)駕駛員使用車輛時(shí)，微處理器1讀取相關(guān)信息并上傳到管理中心。管理中心也可以了解駕駛員駕駛車輛的各種信息和使用車輛的時(shí)間、地點(diǎn)，方便快捷有效地進(jìn)行記錄和管理。

1.2.4 與SD卡通訊

SD卡是具有大容量、讀取數(shù)據(jù)速度快、高性能、安全等多種特點(diǎn)的基于半導(dǎo)體閃存工藝的存儲(chǔ)卡。

SD卡通過SPI模式與微處理器1進(jìn)行通訊，它用以記錄駕駛員以及車輛的各種信息。數(shù)據(jù)量大，存儲(chǔ)不夠用時(shí)，保存到 SD卡以便記錄查詢，同時(shí)也保存微處理器2音頻的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2.5 微處理器1串口通訊

微處理器1設(shè)置合適波特率，通過串口與微處理器 2進(jìn)行通訊，相互發(fā)送接收信息，并用顯示屏顯示，便于駕駛員使用和操作。

1.2.6 各種輸入輸出接口的連接

北斗智能終端帶有各種輸入接口，包括左右轉(zhuǎn)向燈、遠(yuǎn)光燈、剎車信號(hào)、振動(dòng)傳感器、空調(diào)檢測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)、ACC檢測(cè)、喇叭檢測(cè)、協(xié)警檢測(cè)等各種輸入，可以檢測(cè)車輛各種輸入信息是否正常，如果有故障會(huì)在顯示屏顯示并提醒。

1.2.7 CAN通訊

在汽車行業(yè)，為了將多種電子控制系統(tǒng)綜合起來，進(jìn)行安全可靠的使用，CAN串行通訊協(xié)議已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，它在分布式控制系統(tǒng)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。微控制器1通過CAN總線可以讀取車輛的各種信息。

1.2.8 與攝像頭通訊

攝像頭是運(yùn)輸車輛中必不可少的一部分，它不僅可以記錄每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的車輛情況，而且可以按照指令不定時(shí)地進(jìn)行拍攝，既避免了因?yàn)閿?shù)據(jù)量過大存儲(chǔ)不方便的問題，更可以按要求進(jìn)行拍攝。微處理器 1通過串口與攝像頭通訊。用戶通過按鈕或者車輛管理中心發(fā)出的拍攝指令進(jìn)行拍攝。

1.3 微處理器2的工作原理

1.3.1 與顯示屏通訊

北斗智能終端配有前面板液晶屏顯示，主界面顯示各種狀態(tài)信息，例如GPRS信號(hào)強(qiáng)度、GPS定位狀態(tài)、電池狀態(tài)、SD 卡、IC卡插入狀態(tài)、行車速度、駕駛員信息等。液晶屏菜單，里面包括電話薄、短信息、通話記錄、高級(jí)選項(xiàng)、參數(shù)查詢、汽車狀態(tài)等，選擇相應(yīng)的操作，查看各種參數(shù)，便于駕駛員使用。

1.3.2 與打印機(jī)通訊

北斗智能終端配有微型打印機(jī)，可以打印行車狀態(tài)和速度，便于駕駛員和管理中心管理、應(yīng)用。

1.3.3 音頻輸入輸出

微處理器 2可以實(shí)現(xiàn)聲音的錄制和播放。聲音錄制是微處理器 2利用 AD按一定速率對(duì)聲音進(jìn)行采集，按數(shù)據(jù)格式存放到 SD卡中，便于使用。聲音播放是通過PWM輸出，將存在SD卡里的文件通過聲音播放出來。

1.3.4 與OBD通訊

OBD為車載診斷系統(tǒng)，它隨時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和尾氣后處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，OBD系統(tǒng)會(huì)將信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器，通過微處理器2讀取相關(guān)信息，以便駕駛員和管理人員及時(shí)作出判斷和處理。

2 北斗智能終端系統(tǒng)的總結(jié)

本系統(tǒng)是為了配合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，利用中國自主研發(fā)的北斗雙模定位模塊，加以各種外圍設(shè)備為一體的智能導(dǎo)航車載終端。北斗智能終端的使用非常方便，界面清晰明了，便于操作，駕駛員更容易理解和接受。北斗智能終端顯示屏里面各種參數(shù)一目了然，駕駛員可以通過操作選項(xiàng)，了解車輛的各種信息，及時(shí)判斷和處理各種故障。同時(shí)，北斗智能終端具有遠(yuǎn)程升級(jí)和參數(shù)設(shè)置等功能，方便客戶安裝和使用。

北斗雙模智能終端的開發(fā)和應(yīng)用，可以提高車輛行業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的能力水平，推動(dòng)道路運(yùn)輸信息化建設(shè)持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)行業(yè)管理水平的大幅提高。

［1］ 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[EB/OL]. www. beidou. gov. cn.2010-8-20.

［2］ 李軍煥. 基于 GPS/GPRS車載終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字通信世界，2012(6)：74-76.

［3］ 王永虹，徐煒，郝立平. STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實(shí)踐[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：60-66.

Principles and Design of an Intelligent Vehicle Terminal based on Beidou Navigation System Module

YU Haixia
(Tianjin Anzhong Communication Electron Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China)

Following the rapid development of the Beidou navigation satellite system in recent years，the development technology of Beidou positioning module keeps improving and relating intelligent terminal products have been widely applied in the market. In the paper，the work principle of a Beidou system module based intelligent vehicle terminal was designed and the functions of communication，positioning，analysis and saving of data transmission and image recording，as well as smart functions of data uploading to central management platform were introduced.

Beidou navigation system；intelligent terminal；intelligent vehicle terminal；communication；positioning

TN967.1

A

1006-8945(2014)07-0018-03

2014-06-07