基于GPRS的車載終端研究

李培龍　李晶　黃敬超　胡亮亮

摘 要：本文研究并設計了一種基于GPRS的車載終端。在制作STM32最小硬件系統(tǒng)的基礎上，對各個接口進行詳細的設計來實現(xiàn)實現(xiàn)對車輛的定位、追蹤、語音通話、鎖車等功能。本文主要介紹了車載終端的主要硬件模塊和關鍵技術，包括CAN（控制器局域網）總線模塊，GPRS（通用分組無線業(yè)務）模塊，GPS/BDS（全球定位系統(tǒng)）模塊。

1 引言

隨著人們生活水平的提高和汽車電子工業(yè)的發(fā)展，車載終端迎來了巨大的發(fā)展前景。車載終端是集GPRS通信、GPS/BDS定位技術、CAN總線技術于一體的智能化設備。定位系統(tǒng)可以通過天線獲取定位信息，然后通過GPRS通道上傳到服務器。監(jiān)控中心可以通過帶有查詢和顯示功能的地圖根據(jù)收到的定位信息顯示具體的位置和行駛軌跡。在數(shù)據(jù)采集單元，通過CAN總線對汽車的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集?？傮w來說實現(xiàn)了對車輛的定位、追蹤、語音通話、鎖車、故障診斷等功能。

2 總體架構

根據(jù)車載終端所要實現(xiàn)的功能，對車載終端進行總體設計。該車載終端系統(tǒng)通過CAN總線采集車輛的各項信息，通過GPS/BDS定位模塊獲取定位數(shù)據(jù)，這些信息經過GPRS（通用分組無線業(yè)務）模塊傳遞給服務器，并由服務器完成數(shù)據(jù)的接收和處理等工作。

3 關鍵技術

3.1 CAN總線技術

為了在總線車輛的電子控制系統(tǒng)之間傳輸大量的數(shù)據(jù)和交換不同的信號，車內網成立了。CAN（控制器局域網，CAN），依靠其穩(wěn)定性能，低價格，高可靠性和實時性，現(xiàn)已廣泛應用于汽車內部網絡。

CAN總線主要用于總線上各種電子控制系統(tǒng)之間的內部數(shù)據(jù)通信。但現(xiàn)在總線需要與外界交換數(shù)據(jù)，信號和信息。同時無線傳輸在大城市特別需要。總線系統(tǒng)需要配備遠程故障報警或遠程調度功能。因此，我們選擇GPRS（通用分組無線業(yè)務）進行無線數(shù)據(jù)傳輸。具有覆蓋面廣，訪問速度快，流量充電的優(yōu)點。GPRS可以連接到公共網絡?？梢栽诠簿W絡中建立自己的服務器來接收和存儲通過GPRS無線網絡發(fā)送的數(shù)據(jù)和信息。可以通過服務器實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3.2 GPS/BDS定位技術

在定位方案選擇方面，鑒于BDS 與GPS 以及其他 GNSS 系統(tǒng)具有很好的兼容性，又考慮到城市中高樓建筑比較多，衛(wèi)星信號容易受到干擾，因此采用 BDS /GPS雙模定位。這樣可以充分利用兩套衛(wèi)星定位系統(tǒng)的長處和衛(wèi)星資源，此外，為進一步提高衛(wèi)星定位的精度，可以采用差分GNSS方法減小測量中的誤差，從而很好地提高定位精度，減少定位誤差。

3.3 GPRS技術

GPRS（General Packet Radio Service） 通用分組無線業(yè)務-是在GSM基礎上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸網絡，提供一種端到端分組交換業(yè)務。GPRS提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率：GPRS最高理論傳輸速度未171.2kbps，目前可以支持40kbps左右的傳輸速率。GPRS可以滿足一個用戶同時占用幾個信道，提高傳輸速率。GPRS還可以使多個用戶可共享一個無線信道，提高了網絡資源的利用率。持此之外，只要激活GPRS應用后，可以始終保持在線狀態(tài)，并且不需要一直占用無線信道。

4 主要模塊

A. GPRS模塊

SIM900A模塊板載SIMCOM公司的工業(yè)級雙頻GSM/GPRS模塊，可以低功耗實現(xiàn)語音、SMS（短信，不支持彩信）、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。SIM900A模塊支持RS232串口和LVTTL串口，支持AT命令控制（GSM 07.07，07.05以及SIMCOM增強AT命令集），支持RTS/CTS硬件流控控制，支持調試接口（可用于調試和軟件升級），從而提供包括語音、短信和GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

B.GPS/BDS雙模定位模塊

UM220-III N雙系統(tǒng)高性能GNSS模塊，屬于雙系統(tǒng)多頻率高性能SoC芯片，能夠同時支持BD2 B1、GPS L1兩個頻點。提供的輸入/輸出數(shù)據(jù)接口有2個UART，。波特率范圍為4800～115200bp。首次冷啟動定位時為32s，熱啟動僅需1s，重捕獲小于1s 。

C.控制器

選用高性能、低成本、低功耗的基于ARM Cortex-M4內核的STM32。STM32具有數(shù)字信號處理和浮點運算指令的高性能微控制器系列，是業(yè)內領先的STM32系列MCU的擴展。STM32芯片具有64KB SRAM、512KB FLASH、2個基本定時器、4個通用定時器、2個高級定時器、3個SPI、2個IIC、5個串口、1個USB、1個CAN、3個12位ADC、1個12位DAC、1個SDIO接口、1個FSMC接口以及112個通用IO口。另外在工作頻率為168 MHz時處理性能達到210 DMIPS/469，這是迄今所有基于Cortex-M內核的微控制器產品所達到的最高基準測試分數(shù)。

5 總結

本文介紹了一種基于基于GPRS的車載終端，并對其進行分析研究。詳細介紹終端所使用的硬件模塊和關鍵技術。通過GPRS網絡，使終端不僅能夠與服務器通信，發(fā)送車輛的采集數(shù)據(jù)和定位信息，而且可以很好地執(zhí)行從服務器接收到的命令。該設計可用于需要監(jiān)控和控制車輛的很多方面，如分期貸款購車、工程車輛的調度、車隊的管理等。

參考文獻

[1]王宏紅，李德華.基于GPRS的監(jiān)控系統(tǒng)車載終端設計.計算機應用研究，2005，184-186.

[2]鐘章隊.GPRS通用無線分組技術[M].北京：人民郵電出版社，2002.