基于GPS和GPRS的多功能汽車記錄儀的設計

2．4 GPS
GPS是本系統實現定位的核心部分，采用Gloabalsat的ET-318 SiRF StarⅢGPS芯片組，該模塊具有靈敏度高(追蹤靈敏度：-159 dbm)，低信號下快速TTFF(首次定位時間)，20通道全視野跟蹤，速度精度0．1 m／s，支持NMEA0183和SiRF二進位協議，通過串口固定輸出NMEA0183規定的數據信息。通信參數：波特率為4 800 b／s，數據位為8 bit，停止位為1 bit。無奇偶校驗。ARM接收其中的RMC(推薦定位信息)，獲得時間、經緯度、地面速度、地面航向等信息。
2．5 GPRS
本系統每1O s鐘通過GPRS將當前速度、經緯度、方向和時間發送到服務器，管理軟件讀取這些信息就可以監測車輛的當前狀態。GPRS模塊采用的是SIM300C，它 體積小，采用DIP板對板連接器，低功耗，高速傳輸語音、SMS(短信)、數據和傳真信息，最關鍵的是它內嵌強大的T-CP／IP協議棧，支持標準AT指 令集。本系統通過SIM300C建立TCP管道傳輸數據。建立過程如下：

其中1 024規定每次傳輸量最大不超過1 KB。
2．6 語音模塊
系統在超速行駛、疲勞駕駛時，相應的高亮度LED閃爍，同時啟動語音報警功能，發出“超速，請減速”的警告語音，而且記錄儀能播放監控平臺發送的短信的內容即TTS(從文本到語音)。該記錄儀采用語音天下的第二代語音合成器OSYNO 6288。它兼容GB2312、GBK、BIG5和Unicode等4種內碼格式文本的合成，可以在9 600，19 200、38 400 b／s等波特率下正常工作，增加多種控制命令。比如合成、停止合成、
暫停合成、繼續合成、改變波特率等，可以自動識別詞組，多音字。語音通過PWM(脈寬調制)輸出至喇叭。為與監控軟件、數據庫和GPRS模塊兼容，采用通用性更好的Unicode碼，通信參數：波特率為4 800 b／s，數據位為8 bit，停止位為1 bit無奇偶校驗，OSYNO 6288內置有功放，軟件調節音量至11級，外接8 Ω／0．5 W喇叭，播放聲音洪亮、清晰，即使在較為嘈雜的環境下也可以清楚聽到播放內容。
2．7 數據存儲器
汽車行駛記錄儀是在汽車行駛過程中對汽車各種狀態進行記錄的電子裝置，各種狀態數據存儲是汽車行駛記錄儀的重要部分。此前大多設計均采用Flash和鐵電 存儲器并用的方式。但是對于實時操作系統Linux只要采用一片Flash就可以滿足需要。目前Linux操作系統可以很好支持 NandFlash，AT91sam9260支持Nand Flash啟動，并且與之相應的yaffs2文件系統已經成熟，保證了數據的準確性。由于本系統需要保存大量數據：GPS定位信息、疑點記錄、行駛記錄、 斷電記錄、疲勞駕駛記錄、油位等，所以采用K9F1G08UOB型128Mx2 K頁NandFlash存儲器。
2．8 油位傳感器
本系統加裝精確的油位傳感器，對油位實時記錄，并通過GPRS傳輸至監控平臺，車輛運營企業可以實時掌握車輛的油位情況，徹底杜絕司機偷油賣油，拉私活的情況發生。
車輛電環境復雜干擾多，因此采用電流型傳感器。本系統采用CR-606型電容式油位傳感器，當油進入容器引起傳感器殼體和感應電極之間的變化，適用于任何不導電的液體，油位精度高，油位液在采集小于1 mm，測量誤差小于0．1％，標準輸出4～20 mA的線性電流信號，經過150Ω精密電阻轉換至0．6～3 V電壓信號，通過AT91sam9260的A／D轉換模塊轉換為數字量并保存。
2．9 實時時鐘
主處理器AT91sam9260雖內置時鐘，但是當處理器斷電后，該實時時鐘所有寄存器的內容將全部丟失。為此，系統需要外部實時時鐘。 PCF8563符合這一要求，PCF8563具有掉電檢測器，當供電電壓低于某個值時，秒寄存器中的某標志位將置1，指明此時實時時鐘可能會產生不準確的時鐘／日歷信息，從而避免了記錄儀對錯誤時間的記錄。此外，PCF8563可以工作在1～5．5 V的寬電壓范圍內，具有體積小、外圍電路簡單、運行穩定性、精度高、功耗低等優點，Linux內核對其支持穩定可靠，滿足本系統的要求。
2．10 通信接口
根據GB／T19056-2003，標準記錄儀應至少配置2種標準接口：USB標準接口、標準RS-232型9針接口。通過RS-232串行口直接進行數 據傳輸比較容易實現，可靠性高。AT91sam9260的串行口經電平轉換器MAX232轉換為EIA／TIA-232-E電平，從而提供標準的RS- 232接口。AT91sam
9260支持USB主從模式，也可直接外接USB接口。

3 汽車記錄儀軟件設計
汽車記錄儀是無人控制的，在汽車開始運行時自動啟動，本系統采用Linux操作系統，運行過程為：汽車上電記錄儀啟動，開始引導Bootstrap、Uboot，通過Bootloader調用Linux內核，加載yaffs2文件系統，自動啟動應用程序。
3．1 主程序
應用程序采用C語言編寫。主程序負責整個系統的初始化，硬件設備通過信號(軟中斷)與主程序交互數據，完成相應的操作，主程序流程如圖4所示。