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(tǒng)實現(xiàn)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(xié)議，通過串口固定輸出NMEA0183規(guī)定的數(shù)據(jù)信息。通信參數(shù)：波特率為4 800 b／s，數(shù)據(jù)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(jīng)緯度、地面速度、地面航向等信息。
2．5 GPRS
本系統(tǒng)每1O s鐘通過GPRS將當前速度、經(jīng)緯度、方向和時間發(fā)送到服務器，管理軟件讀取這些信息就可以監(jiān)測車輛的當前狀態(tài)。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(shù)據(jù)和傳真信息，最關鍵的是它內(nèi)嵌強大的T-CP／IP協(xié)議棧，支持標準AT指 令集。本系統(tǒng)通過SIM300C建立TCP管道傳輸數(shù)據(jù)。建立過程如下：

其中1 024規(guī)定每次傳輸量最大不超過1 KB。
2．6 語音模塊
系統(tǒng)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(fā)出“超速，請減速”的警告語音，而且記錄儀能播放監(jiān)控平臺發(fā)送的短信的內(nèi)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(nèi)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(xù)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(diào)制)輸出至喇叭。為與監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫和GPRS模塊兼容，采用通用性更好的Unicode碼，通信參數(shù)：波特率為4 800 b／s，數(shù)據(jù)位為8 bit，停止位為1 bit無奇偶校驗，OSYNO 6288內(nèi)置有功放，軟件調(diào)節(jié)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(huán)境下也可以清楚聽到播放內(nèi)容。
2．7 數(shù)據(jù)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(tài)進行記錄的電子裝置，各種狀態(tài)數(shù)據(jù)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(tǒng)Linux只要采用一片F(xiàn)lash就可以滿足需要。目前Linux操作系統(tǒng)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(tǒng)已經(jīng)成熟，保證了數(shù)據(jù)的準確性。由于本系統(tǒng)需要保存大量數(shù)據(jù)：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(tǒng)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(jiān)控平臺，車輛運營企業(yè)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(fā)生。
車輛電環(huán)境復雜干擾多，因此采用電流型傳感器。本系統(tǒng)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(jīng)過150Ω精密電阻轉(zhuǎn)換至0．6～3 V電壓信號，通過AT91sam9260的A／D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并保存。
2．9 實時時鐘
主處理器AT91sam9260雖內(nèi)置時鐘，但是當處理器斷電后，該實時時鐘所有寄存器的內(nèi)容將全部丟失。為此，系統(tǒng)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(chǎn)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(nèi)，具有體積小、外圍電路簡單、運行穩(wěn)定性、精度高、功耗低等優(yōu)點，Linux內(nèi)核對其支持穩(wěn)定可靠，滿足本系統(tǒng)的要求。
2．10 通信接口
根據(jù)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(shù) 據(jù)傳輸比較容易實現(xiàn)，可靠性高。AT91sam9260的串行口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器MAX232轉(zhuǎn)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(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，運行過程為：汽車上電記錄儀啟動，開始引導Bootstrap、Uboot，通過Bootloader調(diào)用Linux內(nèi)核，加載yaffs2文件系統(tǒng)，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(tǒng)的初始化，硬件設備通過信號(軟中斷)與主程序交互數(shù)據(jù)，完成相應的操作，主程序流程如圖4所示。