基于ARM的智能車載終端設備系統的設計
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2．4 GPRS無線數據傳輸模塊
GPRS無線數據傳輸模塊采用Simcom公司的GSM／GPRS雙頻模塊SIM300C，該模塊主要為語音傳輸、短消息和數據業務提供無線接口。SIM3 00C具有獨立的語音接口，配合車載終端上的LCD顯示屏和操作鍵盤，可以方便地撥打電話。SIM300C模塊與主控制器LPC2103通過UART1接口進行通信，傳輸速率設置為115200 bps。模塊與控制器間的通信協議是AT命令集，除了串口發送(TXD)、串口接收(RXD)之外還需要一些硬件握手信號，其中DCD信號用來檢測GPRS無線數據傳輸模塊是處于數據傳送狀態還是處于AT命令傳送狀態，DTR信號用來通知GPRS無線數據傳輸模塊傳送丁作是否已經結束。GPRS無線數據傳輸模塊硬件設計原理圖如圖4所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/147996.htm
3 車載終端的軟件設計
本系統選用源代碼開放的實時操作系統μC／OS-II，下面從μC／OS-II操作系統的移植和用戶應用程序的編寫兩方面介紹系統軟件的設計。
3．1 μC／OS-II操作系統的移植
μC／OS-II的移植實際上就是對與MCU相關的代碼進行重寫或修改，移植的主要工作是對與處理器有關的3個文件OS CPU．H、OS-CPU．C和OS CPU A．S的編寫。
OS_CPU．H：主要包括了數據類型、堆棧入口寬度、堆棧增長方向、開關中斷的宏和進行任務切換的宏定義，宏可由typedef或#define來定義。
OS_CPU．C：該文件中用C語言編寫了6個與操作系統相關的函數：OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSw Hook()、OSTaskStatHook()、OSTimeTickHook()。其中，OSTaskStkInit()為堆棧初始化函數，必須根據具體的堆棧結構進行編寫；OSTaskC reare()和OSTaskCreateExt()通過調用該函數，初始化任務的堆棧結構；后5個函數為鉤子函數，必須聲明，在移植初期可以為空函數。
OS_CPU_A．S：該文件中需要對處理器的寄存器進行操作，需要修改3個與處理器相關的函數：最高優先級任務調用函數OSgtartHighRdy()、任務切換函數OSCtxSw()、中斷任務切換函數OSIntCtxSw()。
3．2 用戶應用程序的設計
本系統采用多任務、多進程模式，將各功能應用程序設計為不同的功能模塊，加載為多個不同優先級的并發進程。各功能模塊優先次序如下：IC刷卡應用程序設為第1優先級，GPS定位信息采集和處理程序設為第2優先級，GPRS無線數據傳輸設為第3優先級，LCD顯示程序設置為第4優先級。
3．2．1 刷卡模塊程序設計
ZLG500A讀寫卡模塊與IC卡之間的通信流程如圖5所示。
首先，模塊上電復位后，請求標準／所有的卡。如果在天線有效范圍內有一張以上的卡存在，調用反沖突函數uchar miffsanticoll(uchar Bcnt，uchar idata*_SNR)，并取得所選擇的卡的唯一序列號。選中卡之后，根據所要訪問的卡內存儲器位置，使用相應的密鑰進行3輪確認。在成功確認后，可以對卡內存儲器進行讀、寫、增值、減值等一系列操作。以上這些步驟可以直接調用周立功公司提供的讀寫卡模塊C51函數庫實現。
在主程序中，設置定時器0作為SPI串行接口的看門狗定時器，該定時器被設置成50 ms溢出。數據發送時開定時器中斷，若中斷之前通信未能完成(ZLG500A在SDATA線上未返回響應信號)，而造成該定時器產生中斷，則取消本次傳輸，發送子程序返回SPI_ERR；數據接收時關中斷，用軟件判斷溢出次數，若在500 ms內未收到ZLG500A返回的數據，則退出本次命令的執行，命令返回SPI_ERR。
3．2．2 GPS數據解析及處理
車載終端工作時，GPS模塊會源源不斷地把接收到的GPS導航定位信息通過串行口輸出給ARM微處理器，這些數據信息主要由幀頭、幀尾和幀內數據組成。系統所需的GPS數據，如經緯度、時間日期、速度等信息，均包含在“$GPRMC”幀內。“$GPRMC”的幀格式如下：
$GPRMC，024813．640，A，31 58．4608，N，11848．3737，E，10．05，324．27，150706，，，A*50
數據接收時，首先通過依次檢測“$GPRMC”的ASCII碼是否正確。若檢測無誤，則確認該幀為有效幀，再接收幀內數據并進行解析。然后按照表1的協議封裝成UDP數據包，通過GPRS傳輸到主控中心，主控中心通過軟件將車輛的位置實時顯示在電子地圖上。GPS數據傳輸協議如表1所列。
3．2．3 GPRS數據傳輸
由于本系統所用的GPRS模塊SIM300C內部嵌入了TCP／IP協議棧，因此只要發送相關AT指令，嵌入式TCP／IP協議就可完成SIM300C接入Internet的工作，實現無線數據傳輸的功能。
利用AT指令控制SIM300C模塊建立無線信道，并進行數據傳輸的步驟如下：
①AT+CIPCSGP=1，“CMNET” 設置GPRS連接方式。
②AT+CLPORT=“TCP”，“3030” 設置TCP端口號。
③AT+CIPSTART=“TCP”，“主站IP地址”，“端口號” 建立TCP連接，主站的IP地址必須為公網的IP地址，連接成功后返回“CONNECT OK”。
④AT+CIPSEND等待模塊返回“>”后，將要發送的數據送入GPRS模塊中，然后再發送回車，數據即可發送出去。
若建立連接后長時間沒有數據傳輸，移動網關將會自動關閉連接，重新分配IP地址。所以，為了保證網絡的正常連接，采用每2 min發送一個心跳包的方式。
結語
本文提出了一種基于ARM微處理器和μC／OS-II操作系統的智能車載終端設計方案，利用GPS、GPRS和IC卡讀寫等技術，實現公交刷卡消費和實時定位監控等功能的一體化，將城市中所有的公交車連成一個網絡系統，形成一個城市交通物聯網的雛形。實驗證明，該智能車載終
端具有模塊化、功耗低、性能穩定、可擴展等特點。
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