樊繼東

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北 十堰 442002）

基于ARM和Android的物流車運(yùn)行參數(shù)存儲與監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

樊繼東

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北 十堰 442002）

設(shè)計基于主從通信模式的物流車遠(yuǎn)程參數(shù)存儲與監(jiān)測系統(tǒng)。主控制器采用STM32F2407， 通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)，將GPS模塊接收的車輛位置信息和 CAN 總線采集的車輛實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務(wù)器上，可通過手機(jī)客戶端或上位機(jī)查看數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程傳輸；GPRS；ARM；Android

汽車研發(fā)過程中，需要對各部件實(shí)時監(jiān)測，用于分析汽車運(yùn)行特性，從而得到最優(yōu)的控制策略。筆者設(shè)計了基于ARM-STM32的汽車運(yùn)行參數(shù)與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅集成了先進(jìn)的ARM處理器芯片、各類傳感器模塊、CAN通信模塊、顯示模塊、GSM 無線傳輸模塊，而且配備了智能手機(jī)客戶端，使得汽車運(yùn)行參數(shù)得到遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測及有效調(diào)控。該系統(tǒng)安全系數(shù)高，便于遠(yuǎn)程調(diào)控。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。車載終端由 STM32單片機(jī)模塊、無線傳輸模塊、顯示模塊、WIFI通信模塊、CAN通信模塊、電源模塊及手機(jī)信息接收端等部分構(gòu)成。其中，無線傳輸模塊采用芯訊通公司（SIMCom）生產(chǎn)的SIM5320芯片為主芯片，負(fù)責(zé)獲取GPS位置信息并實(shí)現(xiàn)GPRS 無線通信；顯示模塊采用2.8寸TFTLCD顯示屏，其通過FSMC接口與STM32芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；電源控制電路主要由供電電源、穩(wěn)壓芯片組成，選用5 V的直流供電電源和精度較高的線性穩(wěn)壓芯片 LM1117-3.3，穩(wěn)定輸出 3.3 V的直流電；WIFI通信模塊與核心處理器采用USB接口連接，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)、下位機(jī)之間無線通信；CAN模塊通過CAN讀取車輛實(shí)時信息；手機(jī)通過WIFI方便直觀地觀察車輛參數(shù)。上位機(jī)接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲。此外，上位機(jī)可將數(shù)據(jù)或指令經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)、GPRS網(wǎng)傳到下位機(jī)，對汽車進(jìn)行實(shí)時調(diào)控。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1.1 上位機(jī)構(gòu)成與工作原理

圖2為上位機(jī)架構(gòu)圖。上位機(jī)任務(wù)包括2部分：數(shù)據(jù)服務(wù)器接收、解密并存儲下位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)；Web服務(wù)器向合法用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

上位機(jī)采用WAMP（Windows+Apache+PHP+Mysql）平臺。應(yīng)用Ajax技術(shù)實(shí)現(xiàn)頁面無刷新地更新。

圖2 上位機(jī)架構(gòu)圖

1.2 車載終端組成及工作原理

車載終端是車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，用于數(shù)據(jù)的采集、處理、加密、封裝、發(fā)送。如圖3所示。

圖3 車載終端

1）ARM 核心處理模塊 ARM芯片具有體積小、成本低、功耗小、性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)采用STM32F4系列的STM32F407芯片，該芯片基于最新的ARM Cortex M4內(nèi)核，在現(xiàn)有出色的STM32微控制器產(chǎn)品組合中新增了信號處理功能，并提高了運(yùn)行速度；STM32F405x集成了定時器、3個ADC、2個DAC、串行接口、外存接口、實(shí)時時鐘、CRC計算單元和模擬真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在內(nèi)的整套先進(jìn)外設(shè)。STM32F407在STM32F405產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了多個先進(jìn)外設(shè)。

2）無線傳輸模塊 無線傳輸模塊采用芯訊通公司生產(chǎn)的 SIM5320，其采用SMT封裝，支持AT指令。采用單電源供電模式，并且內(nèi)置GPS和A-GPS。ARM芯片將SIM5320接收到的GPS信息與通過CAN接收到的車輛參數(shù)信息匯總、編碼，將數(shù)據(jù)處理成TCP/UDP數(shù)據(jù)包并加上IP報頭和報尾封裝成IP數(shù)據(jù)報，并通過SIM5320發(fā)送出去。

3）人機(jī)交互模塊 檢測終端的輸出顯示采用ALIENTEK推出的高性能4.3寸800×480像素，16位真彩電容觸摸屏，I2C接口，支持5點(diǎn)同時觸摸，具有非常好的操縱效果，且效應(yīng)速度快，理論刷屏速度可達(dá)78.9幀/秒。

4）電源模塊 根據(jù)核心板的要求，電源模塊提供2種等級的電壓，LM2940CS穩(wěn)壓芯片輸出5 V直流電；AMS1117穩(wěn)壓芯片輸出3.3 V直流電。

5）CAN總線通信模塊 車載終端通過 STM32F407芯片自帶CAN接口實(shí)時采集車輛參數(shù)，波特率取512 k。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 車載終端軟件設(shè)計

下位機(jī)采用狀態(tài)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。為了充分利用微處理資源，在GPRS連接未成功的時候，MCU處理其他的各種任務(wù)，流程如圖4所示。

圖4 車載終端主流程圖

2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計

上位機(jī)采用c#進(jìn)行Socket網(wǎng)絡(luò)編程，流程如圖5所示。監(jiān)控界面如圖6所示。

圖5 編程流程圖

2.3 手機(jī)客戶端軟件設(shè)計

圖6 WEB遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集

移動端開發(fā)采用的是基于Android 操作系統(tǒng)，集成開發(fā)環(huán)境采用的是Myeclipse，程序設(shè)計語言為Java。系統(tǒng)的主要功能模塊包括APP前端數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、故障碼解析系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)可查看車輛運(yùn)行參數(shù)、位置信息、故障碼。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用于查詢歷史數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)備份。用戶通過故障碼解析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障碼解析、查看故障原理及解決方案。功能結(jié)構(gòu)如圖7所示。移動終端APP 界面如圖8所示。

圖7 移動終端APP功能結(jié)構(gòu)

圖8 移動終端APP運(yùn)行界面

3 結(jié)語

基于ARM和WIFI通信技術(shù)，設(shè)計基于CAN總線的物流車運(yùn)行參數(shù)存儲及遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了車輛數(shù)據(jù)的采集、分析處理，數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)客戶端的相互通信。試驗(yàn)證明該系統(tǒng)性能可靠，達(dá)到了車載數(shù)據(jù)采集的要求，該系統(tǒng)通用性強(qiáng)，使用方便，易于二次開發(fā)。

［1］ 王晨辰. 純電動物流車遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺研究［J］. 物流技術(shù)，2017（1）:105-109.

［2］ 樊繼東，楊朝陽. 基于Freescale汽車運(yùn)行參數(shù)存儲與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計［J］. 汽車科技，2013（3）:54-56，71.

［3］ 江朝暉，李想，馬友華，等. 基于ARM和Android的通用化農(nóng)田信息檢測終端研究［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016（11）:294-300.

［4］羅冰洋，陳苗，陳雅，等. 基于Android平臺汽車監(jiān)測與診斷終端［J］. 計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2016（2）:263-267.

（編輯 楊 景）

Design of Logistics Vehicle Data Storage and Remote Monitoring based on ARM and Android

FAN Ji-dong

（Hubei Uninversity of Automotive Technology，Shiyan 442002，China）

This article proposes a system design for logistics vehicle remote data storage and monitoring based on serverclient model. The system uses STM32F2407 as its main chip，and sends the location data from GPS and vehicle real-time data from CAN bus to central server through GPRS network. The data is accessible through mobile phones and upper monitors.

remote data acquisition；GPRS；ARM；Android

U463.6

A

1003-8639（2017）10-0022-03

2017-05-17

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計劃優(yōu)秀中青年人才項(xiàng)目（Q20102003）

樊繼東（1976-），男，碩士，副教授，研究方向?yàn)槠囯娮拥认嚓P(guān)領(lǐng)域。