基于GPS／GPRS的公交車自動報站系統設計

2．1 電源模塊的設計
電源系統對自動報站器的可靠性運行影響很大，好的電源電路能夠過濾掉很多通過電源電路傳人的干擾信號。本電源模塊的電源電路如圖3所示。

控制器輸入電壓為24 V，由于GPRS上網時的峰值電流可達2 A，所以電源芯片選用LM2596-5．0，輸出電流可達3 A。采用LM1117-3．3芯片給LM3S1601、SD卡等供電，LM1117-2．5芯片給MP3解碼芯片供電，MIC29302芯片輸出4 V電壓給GPRS模塊。
2．2 SIM300C GPRS模塊
SIM300C內嵌TCP／IP協議棧，基于GSM／GPRS900／1 800／1 900 MHz三頻，采用雙列直插式板對板連接，適合車載應用。尺寸：50 mm×33 mm×6．2 mm。支持class2，通過AT指令控制，滿足GSM 2／2+標準，帶有RS 232電平，直接與單片機相連。
2．3 主控芯片
采用TI公司的LM3S1601單片機作為控制主芯片，該芯片采用ARM Cortex-M3內核，Cortex-M3是ARM公司最新推出的基于ARMv7體系架構的處理器核，具有高性能、低成本、低功耗的特點。它采用哈佛結構，使用分離的指令和數據總線(馮諾伊曼結構下，數據和指令共用一條總線)，處理速度明顯加快。Cor-tex-M3只支持最新的Thumb-2指令集。免去Thumb和ARM代碼的互相切換，Cortex-M3內核中集成了中斷控制器，提供基本的32個物理中斷，具有8層優先級，最高可達到240個物理中斷和256個中斷優先級。此類設計是確定的且具有低延遲性，特別適用于汽車應用。具有128 KB的片內FLASH，32 KB片內SRAM，3個UART串口，2個SSI接口，2個I2C接口，完全能夠滿足現在的需求。
2．4 E2PROM和SD卡存儲模塊
E2PROM型號為CAT24C02，用來存放報站器的站號、線路、上下行、模式等必要數據，防止掉電數據丟失。SD卡存儲中文站名、經緯度信息、MP3音頻文件等，SD卡與單片機通過SS10接口進行通信，采用FAT16格式的文件系統，支持最大2 GB的SD卡。
2．5 MP3解碼芯片
MP3解碼芯片采用的是芬蘭VLSI Solution公司生產的VS1003芯片，VS1003是一款單芯片的MP3／WMA／MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個性能低功耗的DSP處理器核VS_DSP，5 KB的指令RAM，0．5 KB的數據RAM，串行的控制器和數據輸入接口，4個通用I／O口，一個UART口；同時片內帶有一個可變采樣率的ADC、一個立體聲DAC以及耳機音頻放大器。

3 公交車自動報站器的軟件設計及實現
由單片機LM3S1601編程實現GPS信息的接收處理，GPRS上網、建立連接、接收數據，MP3語音文件的播放，讀寫SD卡的內容，LCD屏的顯示等功能。本系統的工作過程大致為：通過按鍵及GPS信息的接收進行站點的自學習；自動搜索站點，并自動報站：如果GPS模塊接收到的經緯度信息與存儲的某站點經緯度信息一致，則通過SSI0從SD卡中讀取相對應的MP3文件，將所讀取的數據流通過SSI1發送到VS1003播放器中播放，同時在LCD屏上顯示相應的站號及站名，并通過GSM網絡發送當前的經緯度信息到公交監控調度中心，從而實現自動報站的功能；中心主動連接自動報站器，自動報站器根據接收的通信協議的不同進行不同的操作(如實時監控、車內信息更新等)。系統的軟件組成框圖如圖4所示。

3．1 報站器的主程序設計
主程序主要完成系統初始化及各個模塊子程序的調用，其流程圖如圖5所示。

系統上電后進行初始化，包括：I／O口，定時器，UART、看門狗，模塊(SD卡、GPRS模塊、VS1003等)。系統初始化完之后，接收GPS定位信息，GPS通信協議較多。該程序采用應用最為廣泛的NMEA-0183協議。在此協議中包括了“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”和“$GPRMC”等格式，而本文使用的是以最簡格式“$GPRMC”語句進行設計。格式如下：$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11>，12>*hh 其中2>為定位狀態，A＝有效定位，V＝無效定位，當接收數據為A時，則認為GPS接收數據有效，然后進行自學習功能、GPRS處理功能、自動搜索站點功能的判斷及處理。