基于STM32的智能出游助手設計

張志遠

摘要：隨著物聯網技術不斷取得新的進展，旅游業也向著智慧旅游方向邁進，但因遇險而造成的旅行事故卻時有發生。通過結合物聯網、云服務等先進技術，提出了一款能夠在無信號條件下實現 “一鍵呼救”功能的智能出游助手，它能夠將遇險人員的位置信息通過中繼通信的方式準確的發送給救援人員。為發生旅行事故時實現快速救援提供了新的解決方案。同時，智能出游助手會將出行期間所收集的數據上傳至云平臺，并使用獨有的通信協議，保證用戶數據安全可靠的同時，方便后期拓展維護。

1引言

根據國家統計局的數據 近年來 中國國內旅游市場的游客數量保持了穩定的增長趨勢 增長率超過了10%。2017年 國內旅游市場游客數量達到50億人次（如圖1.1所示）。目前我國步入大眾旅游時代，旅游休閑已成為百姓的生活常態。然而因旅游出行遇險所導致的人員傷亡也在逐年上升。根據國家旅游局的統計，僅在2017年 就有182名中國公民在旅游遇險中因救援不及時而喪生。

如今，物聯網是信息科技產業的第三次革命，許多公司把電子產品和互聯網相結合。在旅游中利用物聯網技術及時發現旅行中可能發生的危險，并在遇險時能夠快速將遇險位置發送給救援人員，為救援爭取時間。這將成為一種新的趨勢，為人們的生命安全保駕護航。

2總體設計方案

如圖1所示智能出游助手分為便攜終端，網絡服務器和用戶網站三大部分。具有多模混合高精度定位、高精度溫濕度測量、OLED背光顯示、4G網絡通信等功能。特別的，便攜式終端還具備中繼通信和野外自組網的能力，在無電信運營商信號的情況下通過自組網的接續功能實現野外求救。一旦使用者遇到緊急情況，就可以通過這個網絡向其他使用者呼救，同時將自己所處位置發送給其他使用者，其他用戶的設備也將作為中繼的一環，將求救信號不斷向外傳遞直至后方的救援隊。救援隊也能根據求救者所處位置，合理制定救援方案，盡快將被困人員營救出來。網絡服務器承擔接收存儲便攜終端數據的任務，以便網站讀取應用。用戶網站則能夠實現注冊登錄，并查看自己出行的歷史數據。

3硬件電路設計

主控芯片為STM32F103C8T6，由STMicroelectronics公司生產，是基于ARM Cortex-M核STM32系列的32位微控制器。溫濕度傳感器選用優質的Si7021。該傳感器具有高可靠性和長期穩定性。傳感器內置濕度（濕敏電容）和溫度（熱敏電阻）傳感器元件以及模數轉換器。它集成了信號處理和校準數據。并使用I2C接口與主機通信。保證穩定、準確的同時，又方便了開發和使用。定位芯片選用杭州中科微電子有限公司的AT6558芯片。AT6558是六合一多模衛星導航定位芯片 包括32個跟蹤信道 可同時接收6個衛星導航系統的GNSS信號 實現聯合定位、導航和定時。而以AT6558為基礎研發的ATGM336H-5N模塊則集成了32位的RISC CPU，射頻前端，數字基帶處理器。并擁有電源管理功能。具有高靈敏度、低功耗、低成本等優勢。非常適合野外環境的位置定位。智能出游助手野外求救功能實現的關鍵就是使用了具有中繼通信能力的LoRa。E22-400T22S它是一個基于SEMTECH SX1268射頻芯片的無線串口模塊。它使用了新一代的LoRa擴頻技術。與SX1278相比，通信距離更長，功耗更低，體積更小。具有空中喚醒、無線配置、載波監控、中繼組網等功能。非常適合用于野外無電信信號條件下的無線通信。

4軟件設計

單片機程序實現的功能有GM3 4G通信，LoRa通信，OLED屏顯示控制，I2C數據讀取，蜂鳴器控制以及指令處理和反饋等。單片機程序分為初始化程序、處理程序和主程序。初始化程序包括pin初始化、串口初始化、定時器初始化、延時初始化、看門狗初始化、OLED初始化和I2C初始化。處理程序則包含GPS協議處理程序、Si7021處理程序、OLED顯示程序和定時器中斷處理程序。以主程序為例子，介紹系統流程圖。

如圖2所示，單片機通電后，首先執行初始化程序，確定單片機引腳的工作方式、串行通信參數，模擬I2C、OLED屏等進行初始化設置。單片機進入主程序后，首先完成初始化，之后進入主循環單片機不斷對接收的數據進行處理打包，并通過GM3發送到服務器。同時，單片機還在不斷響應定時中斷，以檢測是否有求救信號。一旦檢測到有求救信號，立刻會將收到的求救位置顯示在OLED屏上。如果檢測到有按下求救鍵，單片機會將當前的位置坐標通過LoRa發送出去，其他設備接收到求救信號后同樣也會把這個信號轉發出去直至救援人員接收到信號為止。

單片機進入主循環后，將子程序處理好的數據打包后，判斷能否和服務器進行通信。若可以就將數據通過串口發送給GM3。GM3按照TCP/IP協議打包后發送給服務器。服務器再對接收的數據進行解包等后續處理。

5結論

論文選取了野外遇險情況下如何快速救援作為應用背景，研究了如何克服野外無信號條件下，遠距離無線通信的實現方法。本文提出了智能出游助手的設計架構，分別論述制作了智能出游助手的三大組成部分，便攜式終端、網絡服務器和用戶服務網站的設計搭建方法。并利用GPS全球定位技術和Lora無線通信技術，很好的解決了對野外無信號情況下，遇險人員位置定位和呼救的難題。并在此基礎上加入了周邊環境感知功能，可以提醒使用者及時關注自身所處的環境變化，盡早采取措施，將影響降至最低。

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