【文章內(nèi)容簡介】 S撥號連接發(fā)送：AT+CIPSTART=TCP,8080回車（其中IP 地址為公網(wǎng)IP）命令正確且成功返回：回車OK 回車回車CONNECT 回車命令不正確返回：回車ERROR 回車失敗則返回：回車OK 回車（延遲）回車STATE: state回車（延遲）回車CONNECT FAIL 回車其中state可以取值如下：IP INITIALIP STARTIP CONFIGIP INDIP GPRSACTIP STATUSTCP/UDP CONNECTINGIP CLOSE若命令返回正確，則連接網(wǎng)絡(luò)成功，GPRS 模塊進(jìn)入透明傳輸模式，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。 透明傳輸模式和命令模式的轉(zhuǎn)換GPRS 模塊中，打電話和讀GPRS 信號強(qiáng)度的操作需要發(fā)送AT 命令，是在命令模式下進(jìn)行的，所以在數(shù)據(jù)傳輸過程中，當(dāng)需要打電話或讀信號強(qiáng)度時，需要使GPRS 模塊從透明傳輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)槊钅Ｊ?。下面以打電話為例，介紹一下發(fā)送命令步驟：1）退出透明傳輸模式發(fā)送：+++返回：回車OK 回車2）撥打電話發(fā)送：ATD 電話號碼?；剀嚀艽虺晒Ψ祷兀夯剀嘜K 回車對方掛斷返回：回車NO CARRIER 回車對方無人接聽返回：回車NO ANSWER 回車對方占線返回：回車BUSY 回車沒有撥號音返回：回車NO DIALTONE 回車3）通話完畢后返回透明傳輸模式。發(fā)送：ATO 回車成功返回：回車CONNECT 回車失敗返回：回車NO CARRIER 回車3 智能公交車載終端設(shè)計由上文可知，系統(tǒng)設(shè)計工作主要包括兩大部分：(1)智能車載終端設(shè)計(2)數(shù)據(jù)中心管理軟件設(shè)計。由于數(shù)據(jù)中心管理軟件設(shè)計屬上層應(yīng)用軟件設(shè)計，并且設(shè)計過程與智能車載終端設(shè)計完全分離，本文以下部分將只重點對智能車載終端設(shè)計與開發(fā)進(jìn)行論述。設(shè)計與開發(fā)進(jìn)行論述。 智能車載終端總體設(shè)計如上文所述，智能車載終端是一款以ARM處理器為核心，利用GPS、GPRS等先進(jìn)技術(shù)，集車輛實時監(jiān)控、正點考核、緊急事件報警等功能于一身的專為公交車輛設(shè)計的嵌入式智能終端產(chǎn)品。它是整個智能公交系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，也是車載功能的執(zhí)行者，因此它是整個系統(tǒng)是的重要組成部分。車載終端主要實現(xiàn)的功能包括：到站自動播報到站提示音，出站自動播報出站提示音；定時向數(shù)據(jù)中心發(fā)送車輛位置信息，實現(xiàn)中心對車輛的監(jiān)控；能夠任意設(shè)置站點為考核點，對車輛運行正點情況進(jìn)行考核；液晶屏幕實時顯示時間、車輛運行速度、當(dāng)前停靠站點等信息；按鍵控制特殊語音播報、背景音樂播放；按鍵控制緊急情況報警短消息發(fā)送；驅(qū)動車載LED屏，實現(xiàn)站點名稱、廣告語的顯示。根據(jù)功能要求，我們在設(shè)計中將終端分解為如下幾個模塊：(1)ARM中央處理器模塊(2)GPS定位模塊(3)GPRS無線通信模塊(4)語音及功放模塊(5)LCD液晶顯示模塊(6)鍵盤控制模塊(7)電源模塊(8)串口及其它外圍電路模塊．語音模塊GPRS模塊GPS 模塊電源模塊晶振復(fù)位 電路終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3．1所示LCE顯示ARM處理器LPC2124其他外圍電路圖3．1 智能車載終端結(jié)構(gòu)框圖3．2主要模塊基本功能介紹整個智能車載終端分為若干功能模塊，每個模塊除完成自身功能外，還配合其它模塊共同工作，實現(xiàn)車載終端整體功能。(1)ARM中央處理器模塊：作為車輛終端核心控制模塊，完成GPS數(shù)據(jù)的提取解析，經(jīng)緯度數(shù)據(jù)匹配，GPRS無線通訊、語音播放控制等功能。高性能高可靠性的ARM處理器選取是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。(2)GPS定位模塊：通過不斷的接收衛(wèi)星傳來的導(dǎo)航電文，為系統(tǒng)提供經(jīng)緯度、時間、速度等信息。(3)GPRS無線通信模塊：系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊，將車輛定位信息等通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至車輛調(diào)度中心，實現(xiàn)實時監(jiān)控等功能。(4)語音及功放模塊：提供高質(zhì)量、高清晰的語音及音樂播放功能。(5)LCD液晶顯示模塊：實時顯示當(dāng)前時間、車輛當(dāng)前所在站點、車輛當(dāng)前運行速度等信息。(6) 鍵盤控制模塊：為使用者提供簡潔方便的設(shè)備操作方式。(7)電源模塊：為系統(tǒng)多個功能模塊提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?，保證各功能模塊的穩(wěn)定工作，本終端中需要提供的電壓分別有1．8V、3．3V、4．2V、5V、12V。3．3主要芯片及模塊選型 MCU芯片LPC2124是PHILIPS公司生產(chǎn)的單片32位ARM微控制器，是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI．S CPU，并帶有256KB的嵌入的高速FLASH存儲器。LPC2124具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC、PWM輸出、46個GPIo以及多達(dá)9個外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和電子收款機(jī)(PoS)。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器以及其它各種類型的應(yīng)用。LPC2124特性如下：(1)16／32位ARM7TDMI．S核，超小LQFP64封裝；(2)16 kB片內(nèi)SRAM；(3)256 kB片內(nèi)F1ash程序存儲器，128位寬度接口／加速器可實現(xiàn)高達(dá)60MHZ工作頻率：(4) 可加密。全球首個實現(xiàn)可加密的ARM微控制器；(5)通過片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程(IsP)和在應(yīng)用編程(IAP)。(6)512字節(jié)行編程時間為1ms。單扇區(qū)或整片擦除時間為400ms；(7)Embedded ICE可實現(xiàn)斷點和觀察點。當(dāng)使用片內(nèi)Real Monitor軟件對前臺任務(wù)進(jìn)行調(diào)試時，中斷服務(wù)程序可繼續(xù)運行；(8) 嵌入式跟蹤宏單元(ETM)支持對執(zhí)行代碼無干擾的高速實時跟蹤；LPC2124具有的1 6K靜態(tài)RAM，可以用作代碼和數(shù)據(jù)的存儲，支持8位、16位和32為訪問。LPC2124集成的一個256K的FLASH存儲器，可以用作代碼和數(shù)據(jù)的存儲。對FLASH存儲器的編程可以通過幾種方法來實現(xiàn)：(1)通過JTAG接口；(2)通過ISP和URATO；(3)通過在線應(yīng)用編程(IAP)。 GPS模塊系統(tǒng)GPS模塊采用HoLux的GR87模塊。HOLUX GR87 Sirf3代GPS模塊采用SiRF第三代高靈敏度、低耗電量芯片StarIII，內(nèi)建ARM7TDMI CPU可符合模塊需求，具備快速定位及追蹤20顆衛(wèi)星的能力，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)陶瓷GPS天線模塊，并預(yù)留外接口。體積超小，僅25252mm。芯片內(nèi)建200000個衛(wèi)星追蹤運算器，大幅提高搜尋及運算衛(wèi)星訊號能力。內(nèi)建wASS／EGNoS解調(diào)器。低耗電量，具備有省電模式(Trickle．Power)功能，以及在設(shè)定的時間才啟動的定時定位(Push．to．Fix)功能。支持NMEAOl 83．22版本規(guī)格輸出。該模塊的應(yīng)用范圍主要包括：車用導(dǎo)航、航海導(dǎo)航、艦隊管理、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。 GPRS模塊系統(tǒng)GPRS模塊選用SIMCOM有限公司提供的SIM300C模塊。SIM300C是小體積即插即用模組中完善的三頻／四頻GSM／GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM／GPRS900／1800／1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM300C的優(yōu)良性能讓它應(yīng)用于許多方面，例如WLL、M2M、手持設(shè)備等。SIM300C外形尺寸為40332．85mm，支持用戶定制的MMI和鍵盤／LCD，內(nèi)嵌強(qiáng)大的TCP／IP協(xié)議棧，具有標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，能夠以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、短信和GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。模塊通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，通信速率最快可以達(dá)到115200b／s，模塊與控制器間通信協(xié)議是AT命令集，其中大部分是符合協(xié)議“AT mand set for GSM Mobile Equipment(ME)(GSM 07．07 version 6．4．0 Release 1997)’’的，也有一些是SIMCOM自己定義的AT命令。 語音模塊為了保證良好的音質(zhì)，本系統(tǒng)采用wTM．SD高音質(zhì)MP3模塊，為終端提供語音及音樂播放功能。WTM．SD模塊是一款可重復(fù)擦寫語音內(nèi)容的大容量存儲類型的語音模塊，外掛體積小巧的最大容量為1GB的Micro SD卡存儲器，支持加載wAv格式語音文件和MP3格式語音文件。WTM．SD模塊采用DIPl6直插形式封裝，有MP3控制模式，按鍵一對一控制模式，按鍵組合控制模式，并口控制模式以及二線串口控制模式等控制模式。WTM—SD模塊的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車電子(防盜報警器、倒車?yán)走_(dá)、GPS導(dǎo)航儀、電子狗、中控鎖)、智能家居系統(tǒng)、家庭防盜報警器、醫(yī)療器械人聲提示、音樂播放、家電(電磁爐、電飯煲、微波爐)、娛樂設(shè)備(游戲機(jī)、游樂機(jī))、學(xué)習(xí)模型(早教機(jī)、兒童有聲讀物)、智能交通設(shè)備(收費站、停車場)、通信設(shè)備(電話交換機(jī)、電話機(jī))、工業(yè)控制領(lǐng)域(電梯、工業(yè)設(shè)備)、玩具等。 液晶顯示系統(tǒng)采用金鵬電子C系列液晶模塊OCMJ2木8C。該C系列中文模塊可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。提供三種控制接口，分別是8位微處理器接口，4位微處理器接口及串行接口。所有的功能包括顯示RAM、字型產(chǎn)生器，都包含在一個芯片里面，只要一個最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。內(nèi)置2M位中文字型ROM(CGROM)總共提供8192個中文字型(1616點陣)，16K位半寬字型ROM(HCGROM)總共提供126個符號字型(1 68點陣)，6416位字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)，另外繪圖顯示畫面提供一個64256點的繪圖區(qū)域(GDRAM)，可以和文字畫面混和顯示。提供多功能指令：畫面清除(Display clear)、光標(biāo)歸位(Return home)、顯示打開／關(guān)閉(Display on／off)、光標(biāo)顯示／隱藏(Cursor on／off)、顯示字符閃爍(Displaycharacter blink)、光標(biāo)移位(Cursor shift)、顯示移位(Display shift)、垂直畫面卷動(Verticalline scroll)、反白顯示(Byline reverse display)、待命模式(standby mode)。3．4本章小結(jié)本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需求，提出了整個智能公交系統(tǒng)及車載終端的總體設(shè)計方案。著重介紹了智能立法終端的總體設(shè)計，給出了終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，并對各模塊功能及重要芯片的選型進(jìn)行了介紹。4 智能公交車載終端硬件設(shè)計由上章可知，智能車載終端的設(shè)計由電源模塊、ARM中央處理器模塊、GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、語音及功放模塊、LCD液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊、及其它外圍電路模塊部分組成。在本章中，將對各模塊硬件電路設(shè)計及功能實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，并對硬件電路設(shè)計中需要注意的問題進(jìn)行討論。4．1電源模塊設(shè)計穩(wěn)定可靠的電源是整個系統(tǒng)正常工作的保證，電源的提供必須考慮到硬件系統(tǒng)各個模塊的供電標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)中車載終端需要提供穩(wěn)定電源的模塊有LPC2124處理器、GPRS模塊、GPS模塊以及LCD模塊等。電源的設(shè)計應(yīng)當(dāng)同時考慮功率、電平及抗干擾等問題。對系統(tǒng)各芯片及模塊的供電要求進(jìn)行分析，可以得出系統(tǒng)電源需要提供包括12V、5V、3V、。12V為功放電路工作電壓，、／O口及內(nèi)核電壓。 電源模塊是車載終端中的供電部件，設(shè)計時考慮主要作為車載應(yīng)用，可直接采用汽車上的電瓶12V電壓，通過7805電源芯片轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的5V電壓，．8V。4．2 ARM微控制器模塊微控制器(MCU)是系統(tǒng)的核心，也是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，適當(dāng)?shù)奈⒖刂破鞯倪x取，不僅能夠大大提高系統(tǒng)性能，還能夠最大程度上保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行?，F(xiàn)在市面上的MCU種類繁多，價格和性能也是千差萬別，MCU的范圍包括了從成本低于20美分的非常簡單的家庭應(yīng)用型MCU到20美元的控制工業(yè)機(jī)械主要器件的32位MCU，分辨出哪種才是適合系統(tǒng)應(yīng)用的MCU是一個關(guān)鍵的問題。選擇一款MCU時，我們需要考慮的因素有以下幾個方面：第一，MCU的電源范圍、工作頻率。MCU對電源的要求需要與系統(tǒng)中其它大部分部件對電源的要求一致；第二，MCU的I／O口、定時器、中斷等資源數(shù)目。需要滿足系統(tǒng)的要求，避免資源的浪費；第三，MCU的吞吐量。符合MCU對系統(tǒng)執(zhí)行控制時的處理能力；第四，MCU的極限性能。能夠在系統(tǒng)可能處于的極限工作環(huán)境中正常運行，如低溫或高溫環(huán)境；第五，MCU的抗干擾性能、加密性能、程序?qū)懭敕绞降?；第六，MCU的市場價格。在產(chǎn)品的設(shè)計中需要嚴(yán)格的控制產(chǎn)品成本，固價格也是MCU選取中的重要一點，需要選取具有高性價比的MCU芯片。綜合考慮以上因素及本系統(tǒng)對控制器的要求，我們選用了ARM9微處理器LPC2124作為系統(tǒng)的微控制器。作為整板的主控制器，LPC2124是整個電路系統(tǒng)的核心，以LPC2124為核心的中央處理器模塊設(shè)計則是決定整個硬件電路成敗的關(guān)鍵，ARM微控制器模塊設(shè)計主要包括電源、時鐘及復(fù)位電路、調(diào)試與測試接口及ARM芯片接口電路四大部分。 時鐘及復(fù)位電路目前所有的微處理器均為時序電路，需要一個時鐘信號才能工作。LPC2124可使用外部晶振或外部時鐘源，內(nèi)部PLL電路可調(diào)整系統(tǒng)時鐘，使系統(tǒng)運行速度更快。本電路中，LPC2124使用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器設(shè)計時鐘電路，用1 M電阻并接到晶振兩端，使系統(tǒng)更容易起振。，同時能夠支持LPC2124內(nèi)部的PLL功能和ISP功能。另外，微控制器在上電時的狀態(tài)并不確定，這將造成微控制器不能正確的工作，為了解決這個問題，所有微控制器均需要一個復(fù)位邏輯，負(fù)責(zé)將微處理器初始化為某個確定的狀態(tài)。一些微處理器在上電時自身會產(chǎn)生復(fù)位信號，但大多數(shù)微控制器需要外部輸入這個信號，本終端微處理器LPC2124即屬于后者。針對LPC2124來說，I／～3．6V，故復(fù)位門檻選擇為2．93V，復(fù)位芯片選用SIPEX公司的SP708S。該芯片屬于微處理器