【正文】 連接到 MCU。 在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， GPS 接收 機(jī) 是 最 基本的組成部分，由它來接收衛(wèi)星信號(hào)，并且產(chǎn)生定位信息。 GPS通信波特率為 4800~19200,1 個(gè)起始位， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位， 1 個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化接 收 G P S 數(shù) 據(jù)單 片 機(jī) 處 理 數(shù)據(jù)判 斷 G P S 數(shù) 據(jù) 是 否 有效 ？S D 卡 存 儲(chǔ) 數(shù) 據(jù)是否 圖 系統(tǒng)主程序 流程圖 SD卡讀寫模塊程序 SDV600 是內(nèi)含處理器，整合 FAT 協(xié)議，操作起來和芯片一樣，它工作狀態(tài)也是有忙有閑，所以在執(zhí)行操作時(shí)需要檢查模塊的 busy 標(biāo)志引腳，客戶處理器完全可以去做別的事，必要時(shí)判斷 busy 進(jìn)行下一步操作。命令格式如下，其中個(gè)數(shù)占 2 字節(jié)，低字節(jié)先發(fā)送，起 始地址占 4 字節(jié)，低字節(jié)先發(fā)送： 0x55 0xaa 0x05 個(gè)數(shù) (2 字節(jié) ) 起始地址（ 4個(gè)字節(jié)） 有效數(shù)據(jù) 校驗(yàn)和 應(yīng)答的數(shù)據(jù)為 1 個(gè)字節(jié)的狀態(tài)信息，各位分別代表不同的狀態(tài)： Bit 0， SD 卡不存在狀態(tài)， 1 表示 SD 卡不存在； Bit 1， SD 卡寫保護(hù)狀態(tài)， 1 表示 SD 卡寫保護(hù)； Bit 2，文件打開狀態(tài)， 1 表示無文件打開； Bit 3，磁盤狀態(tài)， 1表示磁盤空間滿，寫入失??； Bit 4，參數(shù)個(gè)數(shù)狀態(tài)， 1 表示參數(shù)個(gè)數(shù)小于 4個(gè)字節(jié)； Bit 5，文件系統(tǒng)類型， 1 表示不為 FAT文件系統(tǒng)； Bit 6，系統(tǒng)忙狀態(tài)， 1 表示系統(tǒng)正處在忙狀態(tài)； Bit 7，校驗(yàn)和狀態(tài)， 1 表示發(fā)送命令的校驗(yàn)和不正確。因此，必須通過程序?qū)?各個(gè)字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來。 IAR 軟件簡介 IAR Embedded Workbench 是瑞典 IAR Systems 公司為 微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 ,支持 ARM， AVR， MSP430 等芯片內(nèi)核平臺(tái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是 MAX232 通信協(xié)議。隨著人們對(duì)運(yùn)輸載體的監(jiān)控、跟蹤以及智能化管理要求的提高， GPS 在中國已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)性發(fā)展階段，蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展空間。 在此，謹(jǐn)向所有老師四年來的諄諄教誨，致以最誠摯的謝 意！ 李玉峰院長在大學(xué)伊始，耐心指導(dǎo)，將我領(lǐng)進(jìn)了電子學(xué)的大門。 善于自學(xué)、認(rèn)真學(xué)習(xí)、耐心體會(huì)、細(xì)心總結(jié)，這些優(yōu)點(diǎn)不僅僅可以用于學(xué)習(xí)這門學(xué)科中，還能使我們?cè)诋厴I(yè)后的工作生活獲益匪 淺。 社會(huì) 效益分析 隨著汽車擁有量的逐年增加，道路擁擠和交通事故頻頻發(fā)生，這不僅給人們出行帶來極大不便，而且還涉及到能源浪費(fèi)、環(huán) 境污染、人民生命安全等多方面問題。 IAR 軟件編譯成功后結(jié)果如圖 所示： 圖 編譯成功結(jié)果圖 程序下載電路的調(diào)試 在程序編譯成功后 ，在相關(guān)的文件目錄中可以找到生成的需要下載到芯片中的 .txt 格式文件。Workbench支持多種不同的目標(biāo)處理器 ，用戶用不同的目標(biāo)處理器開發(fā)的工程（ Projects） 可以在工程的基礎(chǔ)上逐個(gè)規(guī)定目標(biāo)工程 。命令格式如下： 0x55 0xaa 0x08 0x00 0x00 0x08 應(yīng)答的數(shù)據(jù)為 1 個(gè)字節(jié)的狀態(tài)信息，各位分別代表不同的狀態(tài)： Bit 0， SD 卡不存在狀態(tài)， 1 表示 SD 卡不存在； Bit 1，無定義； Bit 2，無定義； Bit 3，無定義； Bit 4，文件系統(tǒng)類型， 1 表示不為 FAT文件系統(tǒng)； Bit 5，系統(tǒng)忙狀態(tài)， 1 表示系統(tǒng)正處在忙狀態(tài)； Bit 6，校驗(yàn)和狀態(tài)， 1 表示發(fā)送命令的校驗(yàn)和不正確。 注：接收到應(yīng)答，根據(jù)第 8 位判斷命令執(zhí)行狀態(tài)，如果失敗，原因參考前幾位標(biāo)識(shí)。由于硬件電路設(shè)計(jì)包含主控電路、 GPS 信息接收電路、 SD 卡存儲(chǔ)電路組成，因此本次程序設(shè)計(jì)主要包含 3 個(gè)部分：主程序、 SD 卡讀寫模塊程序和 GPS 數(shù)據(jù)處理模塊電路程序。它接收天線獲取的衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過變頻、放大、濾波、相關(guān)、混頻等一系列處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測(cè)量。在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以很方便地進(jìn)行二次開發(fā)和功能擴(kuò)展， 能夠縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。數(shù)字控制振蕩器 DCO 已經(jīng)集成在 MSP430 內(nèi)部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計(jì)高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。 P3DIR amp。 29 腳 SIMO0， 30 腳 SOMI0， 31 腳 UCLK0 的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)兩路 SPI 通訊接口中的第一路。 本章著重介紹硬件部分電路的設(shè)計(jì)原理，各部分電路 的組成以及外圍電路器件的功能等等。 $GPGGA $GPGGA,N,E,1,05,M,M,*6B； 其標(biāo)準(zhǔn)格式為 $GPGGA，（ 1），（ 2），（ 3），（ 4），（ 5），（ 6），（ 7），（ 8），（ 9），M（ 10）， M， （ 11），（ 12）， *hh（ CR） （ LF） 各部分對(duì)應(yīng)的含義為： (1)： 標(biāo)準(zhǔn)定位時(shí)間： 時(shí) 分 秒 ； (2)： 緯度（格式 度 .分） ； (3)： N/S 南或北表示緯度即北緯 37 度 分 ； (4)； 經(jīng)度（格式 度 .分） ； (5)： E/W 東或西表示經(jīng)度即東經(jīng) 109 度 分 ； (6)： 質(zhì)量因子（ 0=沒 有定位， 1=實(shí)時(shí) GPS， 2=差分 GPS） ； (7)： 可以應(yīng)用衛(wèi)星個(gè)數(shù)（ 08） ； (8)： 水平精度因子（ ）水平精度因子 =； (9)： 天線高程天線高程 米 ； (10)： 大地橢球面相對(duì)海平面的高度（ ，單位：米） ； (11)： 差分 GPS 數(shù)據(jù)年齡，實(shí)時(shí) GPS 時(shí)無 ； (12)： 差分某準(zhǔn)站號(hào)（ 00001023），實(shí)時(shí) GPS 時(shí)無 ； *： 語句結(jié)束標(biāo)識(shí)符； Hh： 為 從 $開始到 *之間的所有 ASCII 碼的異或校驗(yàn)和 ； （ CR） ： 回車； （ LF） ： 換行 。第 4 章主要是對(duì)軟件設(shè)計(jì)的研究，首先說明了程序設(shè)計(jì)思路，然后畫出了程序流程圖，并對(duì)各程序流程圖作了簡要說明。利用 GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的 GPS 信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，測(cè)量傳播時(shí)間，解譯導(dǎo)航電文。 SD 卡在寫入數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)創(chuàng)建可命名的 txt 文件，將收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所命名的文件中。 MCU。對(duì)本課題的設(shè)計(jì) 很好的煅煉了自己的能力。 本系統(tǒng)完成了對(duì) GPS 接收 信息的提取，并將其存儲(chǔ)到 SD 卡中 。 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 首先是 GPS 數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收， 然后將接收數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)進(jìn) 行數(shù)據(jù)的加工處理從中選取有用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到 SD 卡中 。 單片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電 源供入及電源開關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。 8 腳、 9 腳為外部低頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說明一般用 LFXTICLK 表示）。 P3OUT amp。 晶振電路 如圖 所示 ： 圖 晶振電路 在單片機(jī)每次初始加電時(shí)，首先投入工作的功能部件是復(fù)位電路。下面分別介紹 GPS 接收機(jī)的分類 、 選擇 與各種特性 。 GPS 接收機(jī)的實(shí)物圖如圖 所示 ： 圖 GPS接收機(jī)實(shí)物圖 GPS 接收機(jī)引腳圖如圖 所示： 圖 GPS 接收機(jī)管腳配置圖 各引腳功能如表 所示。 對(duì)于 FAT協(xié)議來講，文件數(shù)越多造成得尋址和判斷（判斷文件重命名）時(shí)間越來越長，使建立文件命令執(zhí)行時(shí)間增長，所以在使用命令時(shí)一定要判斷模塊的BUSY腳，如果處于 BUSY狀態(tài)發(fā)送的后續(xù)命令就會(huì)被模塊丟棄，直到不為 BUSY狀態(tài)時(shí)，后續(xù)命令才可被模塊執(zhí)行。 注：接收到應(yīng)答，其中 8 位任何一位不為 0，表示命令執(zhí)行失敗，原因參考位標(biāo)識(shí)。因此，必須通過程序?qū)⒏鱾€(gè)字段的信息從接收到的字節(jié)流中提取出來，將其轉(zhuǎn)換成實(shí)際意義的，可供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)。 IAR EWARM 中包含一個(gè)全軟件的模擬程序 (simulator)。在進(jìn)行串行通信接口模塊的調(diào)試時(shí)使用的是串口調(diào)試助手軟件。 所以 基于 GPS 的車輛 行駛信息記錄系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 有著很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。李軒 副 教授激情洋溢的授課，將 精彩豐呈的 電子學(xué)世界展現(xiàn)給我。所以設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程要求我們應(yīng)該擁有很大的耐心去不斷的調(diào)試和改正。 總之，整個(gè)系統(tǒng) 具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，具有一定的使用價(jià)值。 如果沒有錯(cuò)誤，則編譯、連接成功，并且信息窗口給出提示信息。 它提供一個(gè)方便的窗口界面用于迅速的開發(fā)和調(diào)試嵌入式 。在創(chuàng)建文件、創(chuàng)建文件夾、打開文件之前要求關(guān)閉 當(dāng) 前打開的文件，才可以執(zhí)行這些命令，否則返回失敗。命令格式如下，其中個(gè)數(shù)占 2字節(jié)，低字節(jié)先發(fā)送： 0x55 0xaa 0x06 個(gè)數(shù) (2 字節(jié)，低字節(jié)在前 ) 校驗(yàn)和 應(yīng)答的數(shù)據(jù)為 1 個(gè)字節(jié)的狀態(tài)信息，各位分別代表不同的狀態(tài)： Bit 0， SD 卡不存在狀態(tài)， 1 表示 SD 卡不存在； Bit 1，文件打開狀態(tài)， 1 表示當(dāng)前有文件打開，打開失敗，先關(guān)閉文件在調(diào)用該命令； Bit 2，文件名狀態(tài)， 1 表示文件名不是標(biāo)準(zhǔn)的 文件格式； Bit 3，文件存在狀態(tài)， 1 表示無該文件； Bit 4，無定義； Bit 5，文件系統(tǒng)類型， 1 表示不為 FAT文件系統(tǒng)； Bit 6，系統(tǒng)忙狀態(tài)， 1 表示系統(tǒng)正處在 忙狀態(tài)； Bit 7，校驗(yàn)和狀態(tài)， 1 表示發(fā)送命令的校驗(yàn)和不正確。 整體硬件電路實(shí)物圖如圖 所示 ： 圖 整體硬件電路實(shí)物圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)概述 本次課題是基于 GPS 的車輛行駛信息記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn) GPS 數(shù)據(jù)接收、 GPS 數(shù)據(jù)信息處理以及 GPS 有效數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)等功能，而這些功能通過使用 IAR Embedded Workbench 集成調(diào)試軟件編寫程序來實(shí)現(xiàn)。 GPS 接收板主要由變頻器、信號(hào)通道、存儲(chǔ)器、中央處理器和輸入輸出接口構(gòu)成。 復(fù)位電路 如圖 所示 ： 圖 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)可以直接作為核心部件應(yīng)用與工程和科研中，具有良好的通用性和可擴(kuò)展性。這是為了解決系統(tǒng)的快速處 理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過設(shè)計(jì)多個(gè)時(shí)鐘源或?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時(shí)應(yīng)用的時(shí)鐘要求，如低頻通信、 LCD 顯示、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。 P3DIR 是用于設(shè)置 I/O 口輸出方向的 。 34 腳 UTXD 35 腳 URXD1 的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第二路。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)概述 系統(tǒng)的硬件電路部分設(shè)計(jì)是本課題的非常重要和關(guān)鍵的一 部分，這部分的設(shè)計(jì)情況將影響到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 。一組正常的 GPS 協(xié)議語句包含 GPS 固定數(shù)據(jù)輸出語句（ $GPGGA），建議使用推薦定位信息 ($GPRMC），地面速度信息（ $GPVTG）語句。第 3 章 介紹了該系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 原理， 詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各個(gè)組成電路模塊 。我國的衛(wèi)星定位技術(shù)綜合了 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位， GSM 全球數(shù)字蜂窩移動(dòng) 通信， GIS 地理信息，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全方位的技術(shù)應(yīng)用。 GPS 接收模塊接收 GPS 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過 MSP430 單片機(jī)解析，提取出所需要的時(shí)間以及經(jīng)緯度信息通過串口發(fā)送到 SD 卡存儲(chǔ)起來。 SD card。讓我對(duì) GPS 的工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)。下面對(duì) GPS系統(tǒng)及其工作原理和本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做一下具體說明。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架圖 此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括 GPS 接收模塊 、 MSP430 單片機(jī)、 SD 卡讀寫 模塊、串行通信接口等幾部分，各部分設(shè)計(jì)及主要功能介紹如下： GPS 接收模塊 ： GPS 接收機(jī)的功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)接收到的 GPS 信 號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測(cè)量。 MSP430 功能框圖 如圖 所示 ： 圖 MSP430 功能框圖 MSP430F149 芯片是美國 TI 公司推出的超低功耗微處理器，有 60KB+256字節(jié) FLASH， 2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)器、帶 3 個(gè)捕獲／比較寄存器和 PWM 輸出的 16 位定時(shí)器、帶 7 個(gè)捕獲／比較寄存器和 PWM 輸出的 16 位定時(shí)器、 2 個(gè)具有中斷功能的 8 位并行端口、 4 個(gè) 8 位并行端口、模擬比較器、 12 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器、 2 個(gè)串行通信接口等模塊 。 59 腳 TA0， 60 腳 TA1， 61 腳 TA2， 2 腳 A3， 3 腳 A4， 4 腳 A5， 5 腳 A6，6 腳 A7 的第二功能為 8 路的內(nèi)部 12 位 ADC 模擬電壓輸入端口。= ~BIT4。復(fù)位電路把單片機(jī)鎖定在復(fù)位狀態(tài)上并且維持一個(gè)延時(shí)，