【文章內(nèi)容簡介】 被內(nèi)置于每臺 PC，而且已被內(nèi)置于從微控制器到主機的多種類型的電腦和與它們連接的設備。你也可以將 RS232用在任何類型得計算機之間的簡單連接中，它是一個被廣泛使用的接口之一。 123U 6 A7 4 L S 1 2 545 6U 6 B7 4 L S 1 2 58910U 6 C7 4 L S 1 2 511 1213U 6 D7 4 L S 1 2 5R X D _ 1T X D _ 1T X D _ 2R X D _ 2T X DR X DP 3 . 3P 3 . 4 圖 2 串口擴展電路 由于 GPS接收器 RCB4H和 GSM模塊 TC35I都需要串口實現(xiàn)與 MCU通信，而AT89S51只有一個串口，所以要考慮到如何實現(xiàn)三者的正常通信?？紤]到車載終端的收發(fā)頻率，以及 GPS接收器的定位信息重獲 頻率都比較低；而且 RCB4H和TC35I的工作不是同時進行的，工作順序是：首先由 RCB4H獲得定位信息，然 7 后控制 TC35I向管理中心發(fā)送定位信息。所以我們可以采用分時順序利用串口的方法來實現(xiàn)三方通信。串口擴展電路如圖 2所示。圖中當 ， 電平時選通第一組串口；當 ，這樣就可以實現(xiàn)串口的擴展，充分利用了有限的硬件資源。不過控制時序要注意，兩個串口不能同時選通，不然會出現(xiàn) RCB4H和 TC35I之間的混亂，進而整個系統(tǒng)亂成一團。 RCB4H有兩個串口，波特率分別為 9600bit/s、 57600bit/s，而 TC35I的波特率為 300~115000bit/s，綜合考慮以上因素，這里波特率選用 9600bit/s， MCU晶振選用 。數(shù)據(jù)格式采用 8位數(shù)據(jù)，一位停止位，沒有校驗位 ，另外 TC35采用的是 RS232電器標準，所以還需要 TTL電器標準與 RS232之間的轉(zhuǎn)換。 整個控制電路原理圖如圖 3所示 。 GPS 接收器 RCB4H 的技術介紹 RCB4H 型是一種超低功耗的 GPS 接收板 ，并 采用 了 ANTARIS 174。 4 定位引擎 和 SuperSense 174。Indoor GPS 。這是 與 RCBLJ 引腳兼容的后繼產(chǎn)。 RCB 4H 型配備了 MCX / OSX 型 RF 連接器和一個 20 針 的管腳用來連接 電源和數(shù)字 I / O口。它所 支持的 A GPS （輔助全球定位系統(tǒng)）功能使首次定位 ，即使 信號 很差的 條件 下也能 快速 定位 。 即使在 室內(nèi)和其他弱信號環(huán)境 ANTARIS 174。 4 GPS 引擎 也能 提供高導航性能?；谛l(wèi)星增強系統(tǒng) 的 WAAS ， EGNOS 系統(tǒng)和 MSAS 系統(tǒng) 的充分支持。 他所具有的 高性能和靈活性 即 履行 了低 成本 就像 快速和簡單的插件集成系統(tǒng) 一樣。它具有最高 4Hz的刷新速率，定位誤差： （ CEP） 、 （ SEP） ，最高移動速度為 515m/s,可以滿足設計要求。具體數(shù)據(jù)如表 1 和表 2 所示，管腳排列如表 4 所示 [4]。 GSM模塊 TC35I 的技術介紹 TC35i模塊主要特性與技術指標包括以下幾點： ①頻段為雙頻 GSM900MHz和 GSMl800MHz (phase 2/2+)；②支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；③高集成度( 36mm )； ④質(zhì)量為 9g；⑤電源電壓為單一電壓 ~；⑥可選波特率 300bps~115kbps，動波特率 ~115kbps；⑦電流消耗 ——休眠狀態(tài)為 ，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )， ；⑧溫度范圍 ——正常操作 20℃ ~+55℃，存放 30℃ ~+85℃；⑨ SIM電壓為 3V/。可以滿足設計要求 [8]。 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM模塊有 Fal的 A2D系列、 Wavee的WMO2系列、西門子的 TC35系列、愛立信的 DM10/DM20系列、中興的 ZXGM18 8 系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的 TC35系列模塊性價比很高， 并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設備入網(wǎng)證。所以本設計選用的是西門子TC35系列的 TC35i。這是西門子推出的最新的無線模塊，功能上與 TC35兼容，設計緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。 TC35i 與 GSM2/2+兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、 RS232數(shù)據(jù)口、符合 ETSI標準 GSM0707和 GSM0705，且易于升級為 GPRS模塊。 該模塊集射頻電路和基帶于一體 ，向用戶提供標準的 AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)及設計。 TC35i有 40個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座 )連接器引出。這 40個引腳可以劃分為 5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM卡、音頻接口和控制。第 1～ 14腳為電源部分： 1～ 5為電源電壓輸入端 Vbatt+， 6～ 10為電源地GND， 1 12為充電引腳， 13為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14為 ACCUTEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻。 24～ 29為 SIM卡引腳，分別為 CCIN、 CCRST、 CCIO、CCCLK、 CCVCC和 CCGND。 33～ 40為語音接口，用來接電話手柄。 1 31和 32腳為控制部分 ： 15為點火線 IGT(Ignition)，當 TC35i通電后必須給 IGT一個大于 100ms低電平，模塊才啟動； 30為 RTC backup， 31為 Power down， 32為 SYNC。1623為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、DTR0和 DCD0。 語音報站系統(tǒng)設計 自動化的語音報站可以減輕司機的工作負擔 ，這部分電路采用了語音芯片ISD4004，與普通的錄音 /重放芯片相比， ISD4004具有如下特點： ISD4004 是美國 ISD 公司制造的一種新款語 音芯片。與 ISD其它系列語音產(chǎn)品不同的是，ISD4004是一種微控制器 ―從 ‖設備，而 ―主 ‖控制器可以是內(nèi)置有 SPI兼容接口的微控制器，也可以用 I/O 仿真 SPI通信協(xié)議。 ISD4004 系列工作電壓為 3V，單片錄放時間為 8～ 16 分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用 CMOS 技術，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（ SPI）送入。 ISD4004 采用多電平直接模擬量存儲技 術，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和 ―金屬聲 ‖。采樣頻率可為 ， ， ， ，頻率越低，錄放時間越長，音質(zhì)則有所下降， 片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值），反復錄音 10萬次。 最后， ISD4004開發(fā)應用具有所需外圍電路簡單的優(yōu)點。其中的語音以事先制作電路，錄入其中，所以， 在電路板上，只有放音電路。 9 語音輸出通過音頻放大電路，接到揚聲器， 從而實現(xiàn)語音報站功能 （功 率放大電路沒有設計） 。 該部分電路如圖 4所示。 其他電路設計 為了保證系統(tǒng)運行的安全性，系統(tǒng)供電由車輛的蓄電池和系統(tǒng)備用電池共同完成。正常情況下由車輛蓄電池 經(jīng)過限流穩(wěn)壓后給系統(tǒng) 供電， 當 蓄電池 電量低或者不能正常供電時， 自動轉(zhuǎn)入備用 ，這樣可以避免因停電造成的系統(tǒng)初始化（ RCB4H冷啟動需要 43s），并可以保留系統(tǒng)設置數(shù)據(jù) 。 另外，語音芯片電源的典型值為 3V， RCB4H的工作電壓為 ~， 電池電壓為 ~，TC35I的工作電壓為 ~，充電電壓為 ~8V， AT89S52的工作電壓范圍~。 在這里， 顯示電路 主要用來給司機和乘客提供時間和日期，顯示系統(tǒng)管理消息，高級的屏幕還可以播放圖片信息。 可以采用 陰極射線管、 LED或者 LCD屏幕來實現(xiàn)，鍵盤接口采用 4*4矩陣鍵盤；行車記錄儲存器采用可以采用帶有電壓監(jiān)控作用的 E2PROM完成；車速可以從定位信息中提取或者由 MCU直接讀取車速。 5 系統(tǒng) 軟件設計 GSM常用 AT 指令 GSM模塊與計算機之間的通信協(xié)議是一些 AT指令集， AT指令是以 AT作首，字符結(jié)束的字符串， AT指令的響應 數(shù)據(jù)包在中。每個指令執(zhí)行成功與否都有相應的返回。其他的一些非預期的信息 (如有人撥號進來、線路無信號等 )，模塊將有對應的一些信息提示，接收端可做相應的處理 。 本系統(tǒng)設計借助 PortSpyV11串口調(diào)試軟件對 AT指令格式進行探究，以發(fā)送AT返回 OK為例。 發(fā)送： AT 返回值： 0D 0A 4F 4B 0D 0A 分析上述串口偵聽過程可知， AT指令實質(zhì)是以字節(jié)發(fā)送，回車符代表指令的結(jié)束，模塊接收到回車符后開始執(zhí)行指令，指令發(fā)送過程中，字節(jié)間允許有任意間隔。模塊接收到指令字節(jié)后，會立即答復以相應的握手信號。模塊執(zhí)行指 令后的一切返回值（無論指令執(zhí)行后的 OK還是報錯信息）都是以不可打印字符―0D0A‖開始和結(jié)束。為了保證通信的可靠性，默認情況下模塊回復收到字符的握手信號又稱為回顯（ Echo），握手機制能確保指令收發(fā)的可靠性，但在實際 的設計中，通過 MCU實現(xiàn)對模塊的控制，需接收執(zhí)行 AT指令的返回值，并需進行 必須的字符校驗，每發(fā)送一字節(jié)指令后模塊所返回的握手信號須程控濾除， 10 頻繁的開關串口中斷，降低了程序的可靠性。為簡化這一過程，需屏蔽模塊回顯。以下 AT指令可取消回顯： ATE OK ATE1//開啟回顯 OK 在指令后加 ―； amp。W‖，可保存設置，如： ATE0； amp。W//模塊掉電時能保存屏蔽回顯的設置。 通過前面對 AT指令內(nèi)容及格式的研究發(fā)現(xiàn)，通過以下簡要 AT指令即可實現(xiàn)終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 ， 如表 1所示。 NMEA 0183 語句說明 UBLOX 的 GPS 接收器支持基于 NMEA 0183 標準的消息格式，另外還有UBLOX 自己的消息格式標準 UBX，以及 RTCM 標準。 NMEA 是 National Marine Electronics Association（國際海洋電子協(xié)會）縮寫，同時也是數(shù)據(jù)傳輸標準工業(yè)協(xié)會，在這里，實際上應 為 NMEA 0它是一套定義接收機輸出的標準信息，有幾種不同的格式，每種都是獨立相關的 ASCII 格式，逗點隔開數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流長度從 30100 字符不等，通常以每秒間隔選擇輸出，最常用的格式為 GGA，它包含了定位時間，緯度，經(jīng)度，高度，定位所用的衛(wèi)星數(shù)， DOP 值 ,差分狀態(tài)和校正時段等，其他的有速度，跟蹤，日期等。 NMEA 實際上已成為所有的 GPS 接收機和最通用的數(shù)據(jù)輸出格式，同時它也被用于與 GPS 接收機接口的大多數(shù)的軟件包里。 NMEA 的消息格式如下： $[GP 消息名 ]， [消息內(nèi)容 ]*[校驗位 ]CR/LF[11] 每一條消息都是由‘ $’開頭，每一位都是 ASCII 字符，其中校驗位是‘ $’與‘ *’之間所有 ASCII 字符的異或。 常用標準的 NMEA 消息有： GGA GPS fix data Global positioning system fix data—— GPS 固定數(shù)據(jù)信息 GLL Geographic position latitude/longitude —— 時間和位置信息 GSA GPS DOP and Active satellites. —— 衛(wèi)星信息和位置偏差 GSV GPS Satellites in View GNSS satellites in view —— 所用衛(wèi)星信息 RMC Remended Minimum data —— 推薦最短數(shù)據(jù)信息 VTG Course over ground and Ground speed.—— 速度信息 ZDA Time and Date – 時間日期信息 GBS GNSS Satellite Fault Detection GNSS Satellite Fault Detection 11 DTM Datum Reference Datum Reference TXT Text Transmission ASCII Text Transmissions, such as software version, etc GPQPolls a standard NMEA message—— 引出一條標準 NMEA 消息 RMC 的消息格式為：$GPRMC,hhmmss,status,latitude,N,longitude,E,spd,cog,ddmmyy,mv,mvE,mode*csCRLF Hhmmss—— UTC 時間（前面的 0 也發(fā)送） Status—— A 有效， V無效 Latitude—— 緯度（度分格式，前面的 0 也發(fā)送） N —— N/S 南北標志 Longitude —— 經(jīng)度 （度分格式，前面的 0 也發(fā)送） E —— E/W 東西標志 Spd