車載控制系統GPRS數據采集終端的設計

貴州大學電氣工程學院 黃忠情 陳進軍

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車載控制系統GPRS數據采集終端的設計

貴州大學電氣工程學院 黃忠情 陳進軍

【摘要】基于車載控制系統終端的設計是通過ARM芯片STM32F103RBT6和SIM908模塊，設計了一種適合控制系統的硬件電路和軟件程序。sim908模塊采集GPS信息，數據采集模塊將采集到的信息通過GPRS技術，將所需要的數據發送到監控服務器，實現了對GPS數據的遠程監控和實時采集，車載控制系統運行正常，具有較高的穩定性和可靠性[1]。

【關鍵詞】車載終端；STM32；GPRS技術

1　引言

目前，隨著GPRS技術在移動通信領域中的發展，通過運用GPRS網絡平臺，遠程實時監控車輛的各種運行狀態已經成為一種趨勢。在運營的各種汽車或出租車上，通過安裝GPS/GPRS模塊來實時監控車輛的運行狀態以及駕駛員是否存在違規等，能夠更加方便了解車輛的各種實時狀態，從而促進有關部門進行有效的監控和管理，進而大大的減少運營成本[2]。

2　系統的硬件設計

系統硬件設計主要包含STM32控制模塊，RS232串行接口模塊，SIM908模塊。下面分別來對其進行相關介紹。

2.1STM32控制模塊

控制系統的設計采用了意法半導體公司的STM32F103RBT6微控制器，是ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz,片上集成32-512KB的Flash存儲器,2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓,POR、PDR和可編程的電壓探測器,具有3種低功耗模式：休眠、停止、待機模式。支持SPI，IIC和UART等外設,支持串行調試（SWD）和JTAG接口。系統采用Jlink通過JTAG接口調試。

2.2RS-232串行接口模塊

RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口[3],RS-232串行接口主要用于連接PC機和STM32微控制器的串口，實現二者之間的數據通信。

RS-232-C總線標準設有25條信號線，串口傳輸數據時，只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現，同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。串口進行調試時，不要帶電插拔串口，插拔時至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。

2.3SIM908模塊

SIM908模塊集成了GPS導航技術，它封裝了GPRS和GPS，其模塊尺寸緊湊，為滿足不同用戶實現內嵌GPS的應用，節省了很多的開發時間和不少的費用。其工業級的標準接口和GPS功能，只要是在有GSM和GPS信號覆蓋的地方，它都能夠追蹤到[4]。

2.4系統硬件的連接

根據STM32控制模塊、RS232串行接口模塊、SIM908模塊這三個模塊以及PC機之間數據通信的聯系，設計了如圖1所示的硬件電路圖。

系統硬件連接的說明：

STM32控制模塊的串口2和串口3連接到了SIM908 的SIM908模塊的GSM_TX、GSM_RX和GPS_TX、GPS_RX。STM32控制模塊的串口2用來發送AT指令來控制SIM908進行GPS數據的采集和GPRS數據的發送，串口3用來接收SIM908模塊的返回GPS數據。

SIM908模塊的SIM_DATE、SIM_RST、SIM_CLK、SIM_VDD連接到SIM卡對應端口（由于用的是GSM網路，只支持中國移動的SIM卡），用于接收SIM卡從移動基站接收的信息。

RS-232不能和TTL電平直接相連，使用時必須進行電平轉換，讓計算機終端能夠正常接收和顯示串口的數據。

3　系統軟件設計

系統的軟件設計主要分為以下幾個部分：GPS采集信息部分、GPRS發送數據部分和上位機數據的顯示部分。

3.1GPS采集模塊

基于GPS的車輛導航的工作原理是先在運行的車輛上安裝GPS接收機以確定車輛得大致位置[5]。車隊管理系統中的每輛車的位置被發送到遠程計算機，允許集中式實體以維護每輛車的數據庫，車輛也被直觀的表示在數字地圖上。大多數GPS接收器還配備了手機短信和語言服務，從而使得車輛之間以及車輛和中央機構之間能夠溝通。衛星導航能夠及時告知交通阻塞情況，有助于增加道路的使用率。如果所有的車輛都配有導航衛星接收機和數據傳輸機，每隔幾秒他們的位置可以自動傳向中心站。然后該信息可以以多種方式控制道路的使用。例如它可以向進入道路的司機收費，以限制車輛進入擁擠的道路從而緩解擁堵，或通知司機道路交通狀況，并提出替代方案或給出狀況良好的道路選擇。

GPS數據模塊的采集程序（部分程序代碼）：

GSM_RST=0;//啟動GSM模塊

while(!Hand(“SIM900”))//與GSM模塊握手，判斷是否收到GSM模塊返回的OK

{Uart2SendStr(“ATI ”);//打開回顯命令

delay_s(1);}

…

while(!(Hand(“Location 2D Fix”)||Hand(“Location 3D Fix”)))//檢測是否以注冊到服務商

{Uart2SendStr(“AT+CGPSSTATUS? ”);//查詢GPS狀態

delay_s(5);}

Uart2SendStr(“ATE0 ”);//配置GPS輸出信息

delay_s(2);

LED3_ON;

圖1　系統硬件電路圖

3.2GPRS協議簡介

GPRS是通用分組無線業務的簡稱，它打破了GSM網絡傳統的思維方式，不僅僅只是依靠電路交換，而且還通過增加相應的功能，對目前的基站系統進行升級改造，從而實現另一種交換方式分組交換，這種改造所投入的消費并不是很大，但是用戶的數據率卻大大的得到了改觀[6]。

GPRS依靠全球手機系統（GSM）為基礎，可以說是GSM延續的一種數據傳輸技術。在原有GSM系統的基礎上搭建GPRS系統時，GSM系統中的絕大部分硬件都不需要改動，只需要升級軟件就可以了。GPRS還有一個特點，就是其傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。針對不同的無線網絡環境，GPRS系統可以根據特定的算法選擇合適的編碼方案，具有良好的自適應能力。

GPRS發送采集到的GPS定位信息和車載油耗、速度等信息。由STM32發送AT指令控制SIM908模塊發送到服務器。

GPS和車載燃料控制系統數據、ECU信息的通過GPRS的傳輸程序（部分程序代碼）：

{CleanGsmRcv();//清除接收緩存

if(!Hand("CONNECT OK"))

{while(!(Hand("CONNECT OK") || Hand("ALREADY CONNECT")))

{Uart2SendStr(“AT+CIPSTART=”TCP”,”222.85.149.3”,8080 ”);//連接對應的域名的端口}}

Uart2SendStr(“AT+CIPSEND ”);//用GPRS發送數據

…

Uart1SendStr(ecu);

Uart2SendHex(0x1a);//以0x1a結束

delay_s(2);}

圖2　上位機VB界面接收到的數據

3.3上位機對數據的接收和顯示

上位機的接收采用的VB6.0軟件設計的接收界面，利用傳輸到上位機的數據出發MsComm控件的OnComm事件來實現車載燃料控制系統數據、ECU信息和車輛位置信息的實時上傳和顯示。上位機收到的數據如圖2所示。

4　總結

由圖2中可以看出上位機的VB界面正確的實時顯示了通過GPRS發送的當前GPS定位的經緯度信息和車載燃油能耗等信息，驗證了車載GPRS系統的可靠性和數據的實時性。

參考文獻

[1]孟晨興,王玲利.基于GPRS的車載控制器遠程監控系統[J].汽車實用技術,2012(10):8-10.

[2]王文萃.65044部隊車輛位置監控系統設計與實現[D].大連理工大學,2014.

[3]張志利.基于RS232協議的單片機多機通信網絡研究[J].2009(4):54-55.

[4]馬梅,周惠忠,劉騰,楊永廣.基于STM32的物流監測系統[J].制造業自動化,2014(18):97-100.

[5]徐愛華,楊麗峰,王健.GPS衛星導航系統應用與檢測技術的發展[J].中國水運,2011(9):63-65.

[6]張杰瓊,郭智輝.GPRS技術與城市熱網監控系統的關系[J].科技展望,2014(7):52.

黃忠情，貴州大學電氣工程學院研究生，研究方向：傳感器技術。

陳進軍，貴州大學電氣工程學院教授，研究方向：傳感器技術。

作者簡介：