基于ARM的智能車載終端設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種新型智能車載終端設(shè)備系統(tǒng)，以ARM微處理器LPC2103為硬件核心，在嵌入式μC／OS-II操作系統(tǒng)平臺(tái)上，運(yùn)用IC刷卡、GPS、GPRS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了公交車刷卡消費(fèi)、語音提示、LCD液晶顯示、實(shí)時(shí)定位和遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度等功能。本文主要對智能車載終端系統(tǒng)的總體方案、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵詞：ARM；LPC2103；μC／OS-II；GPS；GPRS

引言
公共交通是城市交通的一個(gè)重要組成部分，公交運(yùn)行管理的智能化、人性化是提高公共交通服務(wù)水平的基礎(chǔ)，也是提高運(yùn)營效率、改善公交運(yùn)營調(diào)度機(jī)制與企業(yè)管理的必要手段。智能車載終端設(shè)備系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于一體，建立一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的整體構(gòu)建
智能車載管理系統(tǒng)由智能車載終端設(shè)備、GPRS無線通信鏈路以及主站監(jiān)控中心3個(gè)部分組成。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

智能車載終端設(shè)備主要包括ARM微處理器、IC卡讀寫模塊、語音提示模塊、GPS定位模塊、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、LCD液晶顯示模塊和電源模塊。本文將重點(diǎn)介紹智能車載終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該終端主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
①公交刷卡消費(fèi)：乘客持公交IC卡刷卡消費(fèi)時(shí)由IC卡讀寫模塊從卡內(nèi)扣除相應(yīng)的消費(fèi)額，并把余額寫回卡中。如刷卡成功，則蜂鳴器發(fā)出“嘀”的提示音；如刷卡出現(xiàn)異常，則語音模塊發(fā)出“請重刷”或“請充值”等提示音。最后，把乘客每次的消費(fèi)額和卡內(nèi)的余額通過LCD液晶顯示模塊顯示。
②GPS實(shí)時(shí)定位功能：通過不斷地接收衛(wèi)星傳來的導(dǎo)航電文，車載終端通過GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊定時(shí)向主站監(jiān)控中心發(fā)送車輛當(dāng)前經(jīng)緯度、速度等信息，并在車載終端的LCD液晶顯示模塊上顯示，主站監(jiān)控中心接收該信息，并將車輛位置實(shí)時(shí)地顯示在電子地圖上。
③調(diào)度功能：車載終端通過GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收主站監(jiān)控中心發(fā)來的控制命令和調(diào)度信息，實(shí)現(xiàn)公交管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度功能。

2 車載終端的硬件設(shè)計(jì)
2．1 ARM微處理器
在綜合考慮系統(tǒng)性能和產(chǎn)品成本等因素的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)選用LPC2103作為中央處理器。LPC2103是基于支持實(shí)時(shí)仿真的32位ARM7TDMI-S核的微處理器，帶有32 KB嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。具有超小LQFP48封裝和很低的功耗，內(nèi)置寬范圍的串行通信接口(包括多個(gè)UART接口、SPI和SSP接口、2條I2C總線接口)，8 KB的片內(nèi)SRAM，多個(gè)32位定時(shí)器，1個(gè)改良的10位ADC和多達(dá)13個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳的32條高速GPIO線，這些特性使其特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)等領(lǐng)域。
2．2 IC卡讀寫模塊
IC卡讀寫模塊采用周立功公司生產(chǎn)的ZLG3500A讀寫卡模塊和ZY1730語音模塊。IC卡讀寫模塊控制原理圖如圖2所示。ZLG500A讀寫卡模塊采用Philips公司高集成ISO14443A讀卡芯片MF RC500，與ARM微處理器之間采用三線SPI接口，分別為SCLK、SDATA、SS。ZLG500A讀寫卡模塊通過天線與IC卡之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)和能量的傳輸，最高速率可達(dá)106 Kbps，具有真正的反沖突功能，與IC卡通信時(shí)需要經(jīng)過3輪確認(rèn)，保密級別很高。

2．3 GPS定位模塊
本系統(tǒng)中GPS定位模塊采用的是Gstar GS-92，GPS定位模塊硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。該模塊支持NMEA 0183 V3．01標(biāo)準(zhǔn)輸出，工作電壓為3．3～5．5 V，TTL電平接口，波特率可設(shè)置。在本系統(tǒng)中，GS-92模塊的引腳4(RXDA)和引腳5(TXDA)分別與LPC2103的TXD0和RXD0相連，引腳8接LED指示燈，引腳21接3 V的備用電池。工作時(shí)，GPS模塊與主控制器LPC2103進(jìn)行通信，通過設(shè)置模塊定時(shí)輸出GPS定位數(shù)據(jù)，由主控制器對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出經(jīng)緯度、時(shí)間等有用信息作為GIS監(jiān)控的基本數(shù)據(jù)。