【正文】 在位時，實(shí)時時鐘可以通過 VBAT 供電；當(dāng) VBAT 不在位時，VDDRTC 為實(shí)時時鐘提供備用電源。 L N AS W AF i l t e rM T 3 3 1 8 F B a c k u pR e g u l a t o rR T C X T a l R e s e t C i r c u i tT C X O M a i n R e g u l a t o r 圖 39 GS92MJ 模塊結(jié)構(gòu)框圖 產(chǎn)品規(guī)格 : 接收碼 : L1， C/A 碼 更新速率 : 1HZ 芯片內(nèi)建 200,000 個衛(wèi)星追蹤運(yùn)算器 運(yùn)算程 序： ARM7/TDMI 處理速度： 49 MHZ 內(nèi)建閃存 ： 4Mb 最低追蹤信號感度： 164dBm 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 定位精度 位置： 10 米圓周誤差（ CEP） 支持通訊協(xié)議： NMEA0183 版本規(guī)格輸出 工作電壓： 操作電流：低于 30mA (無天線 ) GPS 模塊設(shè)計(jì) 針對所選用的 GPS 模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路， GPS 模塊通過串口與 STM32的 USART 3 相連，完成定位信息的傳輸；通過在 GPIO1 引腳外接一個 LED發(fā)光二極管，來指示 GPS 模塊的工作狀態(tài)。 是一個完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能，能滿足專業(yè)定位的嚴(yán)格要求與個人消費(fèi)需求 [12]。并且在模塊的電源端口處并聯(lián)一個 1mF 以上的蓄能電容，推薦添加 以上的電解電容。電路如圖 37 所示。 EM310 GSM 模塊 SIM 卡接口 ESD 防護(hù)電路如下圖 35 所示 ， 其中圖中的 TVS(瞬態(tài)電壓抑制二極管 )要盡量靠近 SIM 卡座放置， 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 與開發(fā) 23 15234SIMCLKSIMVCCSIMIOSIMRSTTVS 保護(hù) 圖 35 SIM 卡接口 ESD 防護(hù)電路 音頻接口 EM310 模塊提供兩路模擬音頻輸入輸出接口。使用 2 線制串口時推薦使用 MAX3232 芯片，模塊的 /RXD 通過 MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換后接 DTE 設(shè)備的 RXD 管腳； DTE 設(shè)備的 TXD 通過 MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換后接模塊的 /TXD 管腳。 (7) 輔助電路：包括一個 LED 指示燈、兩個鍵盤和一個擴(kuò)展的 AT24C128燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 存儲器，用于終端開發(fā)和調(diào)試用的 JTAG 接口，配合系統(tǒng)的正常工作。當(dāng) VDD 下降到 PVD 閥值以下和 (或 )當(dāng) VDD 上升到 PVD 閥值之上時，根據(jù)外部中斷第 16 線的上升 /下降邊沿觸發(fā)設(shè)置，就會產(chǎn)生 PVD 中斷。根據(jù)應(yīng)用方式它以 3種不同的模式工作 ： (1) 運(yùn)轉(zhuǎn)模式：調(diào)節(jié)器以正常功 耗模式提供 電源（內(nèi)核，內(nèi)存和外設(shè)） 。 即使被映像到啟動存儲區(qū)，仍然可以在它原先的存儲器 空間內(nèi)訪問相關(guān)第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù) 17 的存儲器。其 他所有沒有分配給片上存儲器和外設(shè)的存儲器空間都是保留的地址空間 。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 AHB/APB 橋 (APB)： 兩個 AHB/APB 橋在 AHB 和 2 個 APB 總線間提供同步連接。指令預(yù)取在此總線上完成。最多 11 路的 DMA 通道，所有芯片的管腳有 80% 是 GPIO。測速精度可達(dá) ，測時精度可達(dá)幾十毫秒，精度都比較高?；€邊長越長越能突顯其定位精度高的優(yōu)勢。同時在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、測繪、氣象等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用 [14]。 四個方程式中各個參數(shù)意義如下： X， Y， Z 為待測點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。 用戶設(shè)備的主要任務(wù)是接收 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及參數(shù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和定位功能。 GPS 衛(wèi)星定位 原理 全球定 位 系統(tǒng) (Global Position System—— GPS)是美國從本世紀(jì) 70 年代 由 美國國防部批準(zhǔn)開始研制，歷時 20 年，耗資 300 億美元，于 1994 年全面建成，是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力的新 一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 GLONASS 比 GPS 系統(tǒng)起步晚 9 年，全系統(tǒng)正常運(yùn)行比 GPS 晚近 3 年。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一種第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù) 9 以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航 系統(tǒng)，可提供高精度、全天時、全天候的導(dǎo)航、定位和授時信息，是一種可供海、陸、空軍民用戶共享的信息資源 [11]。 GPRS 采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。它真正體現(xiàn)了少用少付費(fèi)的原則。 GPRS 支持通過 GGSN 實(shí)現(xiàn)的和 PSPDN 的互聯(lián)，接口協(xié)議可以是 或者是 ，同時 GPRS 還支持和 IP 網(wǎng)絡(luò)的直接互聯(lián) [7]。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。 GPRS 可說是 GSM 的延續(xù)。 第 2 章， 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù) 。國內(nèi)在智能車載裝置的研發(fā)還要進(jìn)一步加大投入，增加系統(tǒng)的功能、提高系統(tǒng)性能。在日本和歐美，裝載有導(dǎo)航設(shè)備的汽車數(shù)量比例非常高。 隨著社會的不斷進(jìn)步，車輛在人們的生活中起了越來越重要的作用，而車輛帶來的問題也 日趨明顯，車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)集合全球衛(wèi)星定位技術(shù) ， 現(xiàn)代移動通信技術(shù) ， 地理信息系統(tǒng)技術(shù)于一身 ， 不僅在智能交通系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)主要作用 ， 同時還可以提供防盜防搶劫報警 ， 緊急醫(yī)療求助等多種服務(wù) [2]。包括硬件平臺的設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)定制移植、軟件開發(fā)平臺的選擇和應(yīng)用程序開發(fā)等方面。隨著嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化趨勢和半導(dǎo)體王藝的進(jìn)步，嵌入式處理器的性能大幅提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。 最后對所做工作做了總結(jié)，對系統(tǒng)今后研究方向做了展望。通過準(zhǔn)確的定位，配合無線通信技術(shù)以及數(shù)字地圖，車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時車輛狀態(tài)監(jiān)控、規(guī)劃出行路線、引導(dǎo)車輛避開擁擠路段，提高道路通行能力，緩解道路擁擠和堵塞 [3]。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)可以很方便的使駕駛員得到車輛的具體位置、速度和方向等信息；還可以提供路線查詢、路徑查詢，以使駕駛員可以更快的到達(dá)目的地；以及遭遇人身安全問題時，獲得緊急求助 [4]。 本系統(tǒng)采用 STM32 為控制器，用 GPS 模塊來實(shí)現(xiàn)空間的定位，用 GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的通信控制， 具有數(shù)據(jù)管理、精確定位、實(shí)時監(jiān)控和直觀顯示等功能 ，十分適合車輛定位系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。首先對本課題完成的工作進(jìn)行了總結(jié)，然后結(jié)合本課題涉及領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了展望。 GPRS 經(jīng)常被描述成 “ ”， 也就是說這項(xiàng)技術(shù)位于第二代（ 2G）和第三代（ 3G）移動通訊技術(shù)之間。 由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在絕大多數(shù)情況下都表現(xiàn)出一種突發(fā)性的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送將能夠更好地利用信道資源。因此，全面的解決方法 GPRS也就這樣應(yīng)運(yùn)而生了，這項(xiàng)全新技術(shù)可以令您在任何時間、任何地點(diǎn)都能快速方便地實(shí)現(xiàn)連接，同時費(fèi)用又很合理。 GPRS 用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了 “ 得到多少、支付多少 ”的原則。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為 GPRS 專用信道。隨后，為滿足日益增長的軍事需要， 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初，美國和前蘇聯(lián)分別開始研制全天候、全天時、連續(xù)實(shí)時提供精確 定位服務(wù)的新一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，到 90 年代中期全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) GPS 和GLONASS 均已建成并投入運(yùn)行。 我國目前正在自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)填補(bǔ)了我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域的空白，成為世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的國家。 空 間 部分為 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆 在軌 備用 衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座。當(dāng)?shù)孛嬗脩舻?GPS 接收機(jī)同時接收到 3 顆以上衛(wèi)星的信號后，通過使用偽距測量或載波相位測量，測算出衛(wèi)星信號到接收機(jī)所需要 的時間、距離，再結(jié)合各衛(wèi)星所處的位置信息，將衛(wèi)星至用戶的多個等距離球面相交后，即可確定用戶的三維 (經(jīng)度、緯度、高度 )坐標(biāo)位置以及速度、時間等相關(guān)參數(shù)。 0tV 為接收機(jī)的鐘差。在任 一時刻任一目標(biāo)能通過 GPS 系統(tǒng)得知汽車的經(jīng)緯度、速度和準(zhǔn)確時聞，然后把這些信息 通 過無線 通信網(wǎng)絡(luò) 提供給監(jiān)控中心，監(jiān)控 中 心負(fù)責(zé)在電子地圖上顯示出車輛運(yùn)行軌跡；同時，監(jiān)控中心可根據(jù)路況信息，發(fā)出調(diào)度指令，來完成對車輛的集中監(jiān)控。 (3) 測站間無需通視 ： GPS 測量不要求站點(diǎn)間相互通視，只需測站上空開闊即可。采用 ARM 處理器核心的 32 位微控制器在手機(jī)、 PDA 等產(chǎn)品中有著大量的應(yīng)用，隨著采用 ARM 核心的 32 位微控制器新品的層出不窮以及價格的不斷下降，也為其應(yīng)用的下移提供了機(jī)會。此外，對于電機(jī)的矢量控制， STM32 還具有特別的優(yōu) 勢：2 路獨(dú)立的 A/D 采樣，定時器可產(chǎn)生 6 路的 PWM 輸出，具有硬件上的乘法和除法指令，具有死區(qū)控制。 DMA 總線 ： 此總線將 DMA 的 AHB 主控接口與 總線矩陣相聯(lián)，總線矩陣協(xié)調(diào)著 CPU 的 DCode 和 DMA 到 SRAM、閃存和外設(shè)的訪問。 存儲器組織 STM32 系列處理器的 程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個 4GB 的線性地址空間內(nèi)。用戶可以通過 設(shè)置 BOOT1 和 BOOT0 引腳的狀態(tài)，來選擇在復(fù)位后的啟動模式。這個程序位于系統(tǒng)存儲器中，由 ST 在生產(chǎn)線上寫入。除了備用電路和備份域外，寄存器和 SRAM 的內(nèi)容全部丟失 。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 與開發(fā) 19 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 與開發(fā) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)需要， 采用性價比高的 STM32 處理器為控制核心 ， 采用 UART接口讀取車輛的 GPS 定位信息 ， 經(jīng)過信息處理把信息顯示在屏幕上 ， 利用AT 指令通過串口和 GPRS 模塊進(jìn)行通訊 ， 通過 GPRS 模塊把采集到的信息通過 TCP/IP 協(xié)議送到 Inter 網(wǎng)絡(luò)或通過短信發(fā)送到指定的手機(jī)上 ， 在遠(yuǎn)程收到定位信息后通過已有的數(shù)據(jù)庫確定路況 ， 路線等信息 。 UART 接口 EM310 GSM 模塊提供一路串行接口，支持 8 線串行總線接口或 4 線串行總線接口或 2 線串行接口。波形如 圖 33 所示： 1 s 1 s 1 s4 s4 s 圖 33 收到語音呼叫指示 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 RING 管腳驅(qū)動 LED 燈時， 需要根據(jù) LED 的壓降和額定電流選擇合適的限流電阻， 將 RING 管腳經(jīng)過一個反向器，電路如圖 34 所示。如果僅使用一路音頻通道的情況下，建議使用第一路音頻通道。 21～ 25 GND 地 0V 18 VDDRTC P 實(shí)時時鐘 (RTC) 備用電源輸入 ～ 5V (1) VBAT 接口 EM310 GSM 模塊需要外部提供供電電源，供電電源電壓輸入范圍為 ～ （典型值 ），外部電源通過 B2B 連接器的 VBAT 管腳為模塊供電。 VDDRTC 可以使用電池供電（可充電或不可充電），電池電壓范圍是 ～ 5V。 GPS 模塊整體電路如圖 310 所示 。 GPS 模塊結(jié)構(gòu)框圖 GSTAR GS92MJ 模塊 采用臺灣聯(lián)發(fā)科技股份有限公司所設(shè)計(jì)的 高靈敏度、低耗電量 單芯片 MT3329F 衛(wèi)星定位接收芯片， 內(nèi)建 ARM7TDMI CPU可符合客制需求具備快速定位及追蹤 32 顆衛(wèi)星的能力，芯片內(nèi)建 200,000個衛(wèi)星追蹤運(yùn)算器， WASS/EGNOS 解調(diào)器，大幅提高搜尋及運(yùn)算衛(wèi)星訊號能力，低耗電量 ,具備有省電模式（ TricklePower）功能，以及在設(shè)定的 時間才啟動的定時定位（ Push–to–Fix）功能，主要應(yīng)用在：車用導(dǎo)航、航海導(dǎo)航、艦隊(duì)管理、基地服務(wù)、自動駕駛、個人導(dǎo)航、旅游設(shè)備、軌跡設(shè)備、系統(tǒng)及繪圖應(yīng)用程序等領(lǐng)域。推薦使用輸出電流大于 2A 的 LDO 或開關(guān)電源。對于差分信號，需要平行等距離的進(jìn)行 PCB 走線，走線長度盡量最短，兩邊濾波電路盡量對稱，兩差分信號間盡量靠近，外加包 地處理，輸出音頻差分對信號與輸入音頻差分對信號通過地的方式有效隔開，同時需要遠(yuǎn)離電源、射頻和天線等電路。 SIMCLK 和 SIMIO 信號的走線 需要用地線包絡(luò)。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 與開發(fā) 21 / V D D I O/ T X D/ R X D/ R T SD C E / C T S/ D T R/ D S R/ D C D/ R I N G/ V D D I O/ T X D/ R X D/ R T S/ C T S D T E/ D T R/ D S