GPS車載系統的設計與實現

摘要：GPS車栽系統是用于汽車上的嵌入式系統，可以為人們出行提供便捷服務。介紹了一種GPS車栽系統的工作原理和系統結構，并具體闡述了該系統的硬件設計和實現方法。系統的設計思想先進，功能強大，為現代車輛監控系統的研制開發開辟了一個新思路。

關鍵詞：GPS；車栽系統；GSM

中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198(2010)11-0296-01

1 引言

在汽車業高度發達的今天，汽車的導航定位和防盜技術變得越來越重要。隨著GPS和GSM技術發展越來越成熟，可以將這些技術應用到汽車導航與防盜系統中。GPS車載系統的接收模塊接收GPS信號，對車輛進行定位和導航，然后將車輛位置等信息打包，通過無線通信鏈路實時傳送到監控中心，對目標的位置、速度、運動方向、車輛狀況等用戶感興趣的參數進行監控和查詢。

2 GPS系統定位原理

24顆GPS衛星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。這些衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，用戶(GPS接收機)收到這些信息后，經過計算可以求出接收機的三維位置、方向以及運動速度和時間信息。

3 GPS車載系統的設計

3.1 系統總體結構

GPS車載系統的總體結構圖如圖所示。GPS車載系統由處理器模塊、GPS定位模塊、GSM通信模塊、顯示模塊和執行單元組成。

GPS車載系統在加電啟動完成初始化之后，將通過GPS定位模塊來獲取位置信息，顯示到液晶顯示器上，并通過GSM通信模塊將位置信息編制成短消息發送給監控中心；車載系統在接收到監控中心發出的斷油斷電信息后，給執行單元一個信號，驅動繼電器動作，執行斷油斷電命令。

3.2 芯片選擇

處理器模塊采用ATmel公司的ATMEGAl28，它是一款采用低功耗CMOS工藝生產的基于AVR RISC結構的8位微處理器，內部集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口電路。該芯片具有低壓低功耗的特點，功能強大，操作指令簡單，數據處理速度快，芯片價格相對便宜，開發容易，開放裝置便宜，支持c語言源程序調試。

GPS車載系統通過使用GPS模塊來實現定位的，要求GPS模塊必須是低功耗的，幾何尺寸必須非常小，具有較強的抗干擾能力和較強的抗遮擋能力，應具有完善的售后服務，所以選用了Rockwell公司的Jupiter并行12通道GPS接收機。它體積小，重量輕，功耗低；首次定位和重新捕獲時河短；有較強的抗樹蔭和高樓遮擋能力；提供載波相位輸出；無靜態飄逸；操作簡單，易于開發。Jupiter并行12通道GPS接收機抗干擾性強，接口簡單，易于和其他設備相連。

對于GSM模塊的選擇應遵循以下原則：成本較低，功耗較低，體積盡可’能小，有較低的電磁輻射，有較好的抗震性能，選擇具有完善售后服務的廠商的產品。按照上述標準選取SIEMENS公司的MC35模塊。MC35共40個引腳，通過ZIF連接器分別與電源電路、啟動與關機電路、數據通信電路、語音通信電路、SIM卡電路、指示燈電路等連接。

另外，顯示模塊采用液晶顯示板OCMJ4X8。OCMJ中文模塊系列液晶顯示器內含GB2312 16*16點陣國標一級簡體漢字和ASCII 8*8點陣西文字庫，用戶輸入區位碼或ASCII碼即可實現文本顯示。用戶可在指定的屏幕位置上以位或字節為單位進行圖形顯示。

3.3 模塊連接

GPS車載系統使用嵌入式系統，既可以提供強勁的運算和I／O控制能力，又能通過運行在嵌入式系統上的操作系統實現對軟件層次協議棧的支持。GPS車載系統主電路的設計以處理器模塊為核心，把GPS數據采集模塊和GSM無線通信模塊和顯示模塊集成在主電路系統中。

處理器模塊ATMEGAl28有兩個串口，分別連接GPS模塊和GSM模塊，實現對這兩個模塊的通信。AT-MEGAl28的UART0口與GSM模塊之間通過異步方式進行數據通信，數據傳輸速率選擇19200B／S。ATMEGAl28的UARTl口與GPS模塊連接，數據傳輸速率選擇4800bps單收。

處理器模塊ATMEGAl28的引腳PA0-PA7與OC-MJ4X8中文模塊液晶顯示器的數據引腳DB0-DB7相連作為其數據線；PE6、PE7分別與ASK、ANSWER相連作為OCMJ中文液晶顯示器的控制線。

3.4 執行單元

如果要控制發動機停止轉動，控制燃油噴射系統的供電電源即可，可通過繼電器來完成此功能。在燃油噴射系統的電源線上加裝一個大型號常閉型繼電器，通過控制繼電器的開關狀態即可完成對電源的控制。當車輛被非法開動后，監控中心可以發送“斷油斷電”信號到車載臺，車載臺隨之切斷汽油噴射系統等設備的供電電源。這樣車輛就無法行駛，再配上定位手段，非常有利于車輛的追繳。