【正文】 全世界提供全方位的服務(wù)，而且不收任何費(fèi)用，也就是說(shuō)全是免費(fèi)的服務(wù)。其中包括定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。該系統(tǒng)提供的服務(wù)特點(diǎn)包括：非常高的精準(zhǔn)度、實(shí)現(xiàn)比較穩(wěn)定的定位、任意空間的導(dǎo)航，而且可以傳輸各種信息實(shí)現(xiàn)通信。利用通用的 FPGA 平臺(tái)生產(chǎn)每一種型號(hào)產(chǎn)品，就能通過(guò)盡可能小的變化適應(yīng)不同的設(shè)計(jì)要求。在目前的汽車行業(yè)中， GPS/GSM 車輛監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品與一般消費(fèi)品一樣，面臨著協(xié)議和 標(biāo)準(zhǔn)變化的壓力，產(chǎn)品的更新?lián)Q代非常頻繁，采用的器件有可能會(huì)迅速過(guò)時(shí)。此時(shí)，各方面條件已經(jīng)成熟，系統(tǒng)與車載臺(tái)系統(tǒng)日漸成熟，系統(tǒng)容量達(dá)到數(shù)千輛的規(guī)模。所謂的輔助導(dǎo)航是建立特定的服務(wù)控制中心，而且控制中心通常具計(jì)算機(jī)管理，電子圖和通信連接設(shè)備等強(qiáng)大功能，裝有 GPS 設(shè)備的汽車可以被提供定位跟蹤管理，救助服務(wù)受理等。目前，根據(jù)我國(guó)情況，一般采用 GSM 作為無(wú)線通信方式 [18]。 GSM 系統(tǒng)擁有加密和鑒權(quán)的功效，可以保證 用戶守密和網(wǎng)絡(luò)的安全。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同時(shí)也顯示了美國(guó)獨(dú)霸全球的野心。車輛定位跟蹤系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是極具潛力的應(yīng)用之一。目前，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) GPS 定位信息的接收和顯示。本設(shè)計(jì)采用 sim908 模塊，它將 GPS/GSM 模塊集成在一起，這樣的設(shè)計(jì)明顯減少了開發(fā) GPS 功能應(yīng)用的成本和時(shí)間。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 題 目：基于 FPGA 的遠(yuǎn)程定位技術(shù)研究 摘要： GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）可以實(shí)現(xiàn)一種非常穩(wěn)定的有效的汽車定位方法，利用 GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)將 GPS 接收到的定位消息迅速的發(fā)送到接收終端。本次設(shè)計(jì)通過(guò)在 nios II的 SOPC builder 中構(gòu)建出系統(tǒng)的軟核，在 quartus 里面搭建好系統(tǒng)的硬件電路圖。 關(guān)鍵詞： FPGA GPS GSM 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要 Title Remote positioning technology research based on FPGA Abstract: GPS (global positioning system) can realize a very stable and efficient motor positioning method. Using GSM (global system for mobile munications) technology can rapidly transmit the positioning data information that received by GPS to the receiving bination of GPS/GSM vehicle monitoring system,is a good solution to solve the above problem .this technology is playing a more and more important role in the process of car navigation control system. GPS/GSM vehicle monitoring system onboard based on FPGA , Using embedded microprocessor core of FPGA as information processing and the control core, to plete the GPS data and short message data processing and control of the vehicle platform module . Using sim908 module,which can integrate GPS,GSM module together. This design can reduce the cost and time of GPS core of the system is designed in the nios II SOPC builder And the quartus can build the hardware circuit .The program is written in the NIOS II IDE system is expected to transmit the positioning information received by GPS module through a serial port. Then analyzing the positioning information and sending to the user’ phone through GSM module . At present, the system can only accept and display the GPS positioning information . Keywords： FPGA GPS GSM 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄 引言 ........................................................... 1 研究背景 .................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................. 2 目前導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................... 2 FPGA 技術(shù)在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展前景 ..................... 4 GPS/GSM 相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀 .................................. 4 課題研究目的及意義 .......................................... 5 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì) ............................................ 5 總體設(shè)計(jì) .................................................... 5 局部設(shè)計(jì) .................................................... 6 信息處理和控制核心模塊設(shè)計(jì) .................................. 8 ................................................ 15 車載臺(tái)的概況 ............................................... 15 FPGA 上嵌入式微處理器的介紹 ................................ 15 車載臺(tái)硬件系統(tǒng)的搭建設(shè)計(jì) ................................... 16 車載臺(tái)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................... 20 GPS 模塊的工作流程 .................................... 20 GSM 模塊的工作流程 .................................... 20 系統(tǒng)總工作流程 ....................................... 21 ................................................ 22 GSM 模塊測(cè)試 ............................................... 22 GPS 模塊測(cè)試 ............................................... 24 系統(tǒng)總體測(cè)試 ............................................... 26 結(jié)論 .............................................................. 28 參考文獻(xiàn) .......................................................... 29 致謝 .............................................................. 30 附錄 A............................................................. 31 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 引言 隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各式各樣的汽車已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，汽車在帶給人們方便的出行的同時(shí)，在平安方面也暴露著一些 禍患 ，由此帶來(lái)的車輛安全問(wèn)題也得到了人們的關(guān)注 [2]。 美國(guó)是第一個(gè)研制了全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System,GPS）的國(guó)家，在 20 世紀(jì)七八十年代，由美國(guó)陸軍、海軍、空軍 三個(gè)軍隊(duì)共同研制出最新的空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) [1]。經(jīng)過(guò)了大約 20 幾年的不斷研制和試驗(yàn)，耗費(fèi)了高達(dá) 300 多億美元，截止到 1994 年的 3月 底， 20 多顆衛(wèi)星已經(jīng)覆蓋了全球面積的 90％左右。 一般的干擾信號(hào)都不會(huì)對(duì) GSM 系統(tǒng)產(chǎn)生影響，只要能監(jiān)測(cè)到信號(hào)覆蓋的區(qū)域，信號(hào)強(qiáng)度都很高。 其他國(guó)家也開發(fā)了各種各樣的汽車監(jiān)控系統(tǒng)， VDO 系統(tǒng)是由德國(guó)汽車零件公司設(shè)計(jì)的，法國(guó)通過(guò)把汽車組合在一塊，也設(shè)計(jì)出了一個(gè)導(dǎo)航定位系統(tǒng)， Travtck 車輛導(dǎo)航信息系統(tǒng)由美國(guó) General Motor 公司經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)驗(yàn)制造出的 [2]。 在我們國(guó)家，從上個(gè)世紀(jì)九十年代初期到現(xiàn)在，在這十幾年的時(shí)間里，我們國(guó)家的車 輛定位和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在 崎嶇 中不斷向前發(fā)展。 從 2021 年到 2021 年，隨著北京奧運(yùn)會(huì)的舉辦，數(shù)萬(wàn)臺(tái)公共汽車安裝了車輛監(jiān)控系統(tǒng)。而且，車的標(biāo)準(zhǔn)壽命是十年，如何讓車輛監(jiān)控系統(tǒng)的壽命與車的壽命相匹配，是目前的一大難題 [7]。 目前導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 目前為止，我們國(guó)家自己研制出了一種新的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，它的名字叫北斗衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)。大體上擁有了一下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：可以實(shí)現(xiàn)任何地區(qū)的導(dǎo)航、定位， 20m 以內(nèi)都可以精確到，實(shí)時(shí)性非常強(qiáng)，能達(dá)到 101ns 左右。 2021年 12 月 27 日，國(guó)務(wù)院的新聞辦公廳里召開了一次很隆重的新聞發(fā)布會(huì)，在該次發(fā)布會(huì)上，我國(guó)正式公開發(fā)布了有關(guān)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兩個(gè)系統(tǒng)文件。在實(shí)現(xiàn)沒(méi)有源頭的定位導(dǎo)航服務(wù)的時(shí)候，不論用戶數(shù)量有多少，都不需要考慮超數(shù)，而且可以兼容 GPS；尤其用戶的數(shù)量很大，范圍也很廣的情況下，使用該系統(tǒng)是非常適用的，該系統(tǒng)也可以用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用；它的非同一般的節(jié)點(diǎn)式定位處理設(shè)計(jì)，能在同一時(shí)間段內(nèi)解決以下“我在什么地方？”和“你在那個(gè)地方？”兩個(gè)問(wèn)題； 它的一些其他獨(dú)特的特點(diǎn)在一些要求比較高的部門非常適用。計(jì)劃在 6年 之后，全球的覆蓋率達(dá)到百分之百。 在許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域都可以使用這個(gè)系統(tǒng)，我們國(guó)家已經(jīng)把北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為重要的設(shè)備，應(yīng)用在各個(gè)方面各個(gè)領(lǐng)域。這樣一來(lái)設(shè)計(jì)人員不僅可以受益于 FPGA 提供的靈活性、高集成度性以及可升級(jí)能力的特性，而且還可以擁有一個(gè)不會(huì)過(guò)時(shí)的針對(duì)設(shè)計(jì)需求而不斷優(yōu)化的處理器 [9]。由此可見，在車載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)上基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)有著相當(dāng)遼闊的使用空間，車載 GPS/GSM 監(jiān)控系統(tǒng)與 FPGA 嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)在汽車電子行業(yè)一定能起到很好的帶頭作用。 汽車 GPS 導(dǎo)航定位技術(shù)的關(guān)鍵系統(tǒng)是通信子系統(tǒng)，它在整個(gè)定位過(guò)程中起著相當(dāng)大的作用。該系統(tǒng)所完成的大體功能是把安裝了 該車載平臺(tái)的汽車的位置、時(shí)間、狀態(tài)等數(shù)據(jù)被 GSM 模塊發(fā)送到用戶的PC 機(jī)或者指揮部，從而能夠?qū)囕v的進(jìn)行高效率的控制 [15]。 系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 汽車平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)是整個(gè)車輛監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的組成部分，它要實(shí)現(xiàn)接收定位數(shù)據(jù)、響應(yīng)監(jiān)控中心指令與指揮中心進(jìn)行通話的功能。該設(shè)計(jì)就是采用民用接收機(jī) [2]。目前， GSM 模塊種類繁多，其中， TC35模塊具有相當(dāng)?shù)男詢r(jià)比，在車載電子設(shè)備應(yīng)用上具有獨(dú)特的優(yōu) 勢(shì) [2]。工作頻率有 4 種，分別為 850MHz、 900MHz、1800MHz 和 1900MHz，能在很低的功率情況下實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信息的傳送。本課題主要采用 Altera 公司生產(chǎn)的 Cyclone IV 系列的 EP4CE6E22C8N 型片的開發(fā)板。在 SDRAM 的電路中，地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 都連接在 FPGA 的 IO口上， SDRAM的電源設(shè)計(jì)采用了很多的 104電容進(jìn)行了濾波處理，保證了芯片工作的電源穩(wěn)定性， SDRAM 的原理圖如下： 圖 7 SDRAM原理圖 （ 3