基于ARM的智能語音車載終端技術開發(fā)及應用

李廣壘

（安徽寶信信息科技有限公司，合肥 230088）

1 前言

我國的人口基數(shù)大，加之我國私家車保有量不斷提升，對于公共交通帶來較大的壓力。為了改善公共交通系統(tǒng)的運行效率，部分城市嘗試進行智能公交系統(tǒng)ITS（Intelligent Traf fi c System）的開發(fā)。目前全國大部分公交已經實行無人售票、系統(tǒng)語音報站的功能，這只是ITS功能的一部分，隨著衛(wèi)星導航技術的進步，不斷縮小的定位誤差，這為公交車信息化、數(shù)字化奠定了良好基礎，它能夠為出行民眾提供實時的位置信息服務，有效緩解交通壓力。

2 智能語音車載終端所采用的技術

2.1 嵌入式技術

隨著計算機以及智能移動終端的普及和發(fā)展，當前人們的信息化利用方式呈現(xiàn)移動化、終端一體化的趨勢，在此條件下嵌入式系統(tǒng)發(fā)揮的作用越來越大。

這種技術主要面向用戶、產品和應用三個方面，結合最新的電子、信息技術，基于低成本、低功耗、高性能的目標開發(fā)的系統(tǒng)。它具有技術含量高的特點，相比傳統(tǒng)PC，它的改進方向往小型化發(fā)展，其操作系統(tǒng)內核所占容量較小，基于Linux開發(fā)的系統(tǒng)內核，其容量僅有200KB左右。創(chuàng)新性也是嵌入式技術的亮點，通過集成創(chuàng)新，將原有的技術集成在統(tǒng)一模塊中，實現(xiàn)功能最大化。嵌入式產品的專用性更強，對于設計工程師而言，能夠根據(jù)任務需要修改和制定產品方案，更方便系統(tǒng)技術的升級。同時它的兼容性表現(xiàn)較為突出，軟件和硬件的變動，對于嵌入式產品影響較小[1]。

2.2 短距無線通信技術

受益于射頻技術、集成電路技術的進步，個人移動終端朝著無線通信連接的方向發(fā)展。常采用的短距無線通信技術有藍牙、WiFi兩種，其中藍牙的通信距離只有10m，通信頻段為2.4GHz，信號發(fā)射功率為1mW，對于微距連接設備而言，藍牙更具優(yōu)勢。WiFi的通信距離通常在100m左右，相比起藍牙技術其適用性更廣，缺點是數(shù)據(jù)傳輸安全性較弱。

采用短距無線通信技術具有成本低、功耗低的優(yōu)點，使人們對于電子產品的依賴程度加深，若是某一電子產品的成本降低，將會加大該產品的普及程度。其次人們使用電子產品的時間在不斷增加，在電池技術沒有大突破的前提下，通過控制產品的功耗變相延長該產品的續(xù)航時間。

2.3 GPRS技術

GPRS，是一種介乎于2G與3G通信技術之間的網絡，又被稱為“2.5G”移動網絡。通過GSM網絡的TDMA信道，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)傳輸。相比起傳統(tǒng)的GSM數(shù)據(jù)傳輸速率，GPRS所能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸容量是前者的20倍，它能夠為用戶提供實時的互聯(lián)網連接，理論上將只要服務器保持運作，GPRS能夠一直保持在線狀態(tài)。

3 智能語音播報系統(tǒng)系統(tǒng)架構

通過在車輛裝載此系統(tǒng)，利用點對點的通信方式，車載端利用GPRS技術將數(shù)據(jù)傳輸至車站端，在車站以語音和屏幕顯示的形式提示候車人員即將到站的車輛信息，方便市民選擇乘車車輛，有效分流公共交通壓力，均衡公共交通工具的利用率。該系統(tǒng)融入了語音播報、無線射頻、GPRS等技術，通過以上三項技術共同構成公交車——公交站臺一體化的系統(tǒng)結構。

系統(tǒng)處理器采用STM32F103RBT6 Cortex-M3的信號，通過這個CPU裝載語音播報、JTAG、無線射頻、GPRS、SD卡存儲、看門狗、電源模塊。

首先是處理器，所有系統(tǒng)功能都是圍繞此CPU展開，通過它來控制各功能模塊。其次是無線射頻模塊，車載端發(fā)送信號的頻率為868MHz，車站端發(fā)送信號頻率為915MHz。GPRS模塊，主要作為連接車輛、車站的數(shù)據(jù)傳輸支持，通過此模塊將車輛信息傳輸至車站的LCD顯示屏。SD卡存儲模塊，主要存儲車站的線路信息，如各站臺的地圖，該存儲模塊設置為“只讀”?？撮T狗模塊，這是為了確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為了防止系統(tǒng)程序失控而死機，在設置時間內看門狗沒有收到反饋信息，則自動執(zhí)行復位程序，進行初始化系統(tǒng)操作[2]。

4 車載智能語音終端的軟件設計

系統(tǒng)軟件的設計框架，基本遵循語音播報系統(tǒng)的運行架構出發(fā)，其主要內容包括固件開發(fā)編譯環(huán)境、系統(tǒng)初始化配置以及各功能模塊的驅動程序。軟件設計流程呈現(xiàn)以下幾點：第一、建立固件開發(fā)編譯環(huán)境，初始化系統(tǒng)；第二、功能模塊軟件設計，下分為四項設計內容，分別是SD卡驅動、NRF24L01軟件、GPRS通信、VS1053軟件設計；第三、以上四項設計內容組合在一起，進行應用程序設計；第四、進行軟件測試。

利用C語言編寫源文件，將其變?yōu)橛布_發(fā)平臺，上位機將二級制碼燒錄進單片機內。初始化系統(tǒng)啟動配置，采用主閃存FLASH、SYSTEM存儲器、靜態(tài)隨機存儲器三種啟動方式。

5 結束語

綜合上述，本文主要論述了基于ARM智能語音車載終端技術，開發(fā)的城市ITS系統(tǒng)，采用GPRS技術作為車站端、車載端的數(shù)據(jù)傳輸支持，分別采用915MHz、868MHz作為傳輸頻率，能夠為站臺候車的人實時提供車輛信息，由此緩解城市公交系統(tǒng)的運行壓力。