SoPC汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 SoPC汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)引 言 基于SoPC的汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)采用Altera公司的SoPC(可編程片上系統(tǒng))解決方案Nios處理器軟核為，配合GPS和GSM系統(tǒng)，對(duì)汽車的停放和運(yùn)行狀態(tài)開展監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、記錄和儲(chǔ)存汽車在行駛過程中的各種數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)安全問題，立即采用GSM無線通信方式通知相關(guān)人員和單位，并隨時(shí)發(fā)送通過GPS獲得的汽車位置等數(shù)據(jù)，為問題的解決提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的信息，必要時(shí)通過GSM對(duì)汽車開展遠(yuǎn)程控制。 基于SoPC的汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于汽車的防盜、日常維護(hù)和交通事故的處理，為車輛故障提供有效的測(cè)試手段。 1 系統(tǒng)硬件組成 設(shè)計(jì)采

2、用Altera公司的SoPC開發(fā)工具。系統(tǒng)的開發(fā)包括硬件和軟 件兩大部分。使用SoPC Builder生成Nios嵌入式處理器，Nios嵌入式處理器開發(fā)工具允許用戶配置一個(gè)或多個(gè)Nios CPU，從標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中添加外圍設(shè)備，綜合處理自定義系統(tǒng)，與Quartus II設(shè)計(jì)軟件一起編譯系統(tǒng)。軟件開發(fā)的步驟是：利用SoPC Builder生成的軟件文件，用文本編輯器編寫匯編語言或C/C+源程序，用GNUPro軟件開發(fā)工具開展程序設(shè)計(jì)、連編和調(diào)試。GNUPro將源程序連編（包括匯編/編譯和連接）成可執(zhí)行程序，通過電纜對(duì)可執(zhí)行程序開展調(diào)試和運(yùn)行。Quartus II設(shè)計(jì)軟件提供全面有效的設(shè)計(jì)環(huán)境，將設(shè)計(jì)、綜

3、合、布局和驗(yàn)證以及第三方EDA工具接口集成在一個(gè)無縫的環(huán)境中。利用集成在Quartus II 3.0中的SoPCbuilder可以創(chuàng)立自己的Nios CPU系統(tǒng)。Nios是Altera公司開發(fā)的16/32位嵌入式處理器軟核。 * ?？蒲谢痦?xiàng)目“基于SOPC的汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)”資助。 Altera公司推出了新一代多種系列FPGA，本設(shè)計(jì)選用低成本的Cyclone系列器件EP1C12，其具有12 060個(gè)邏輯單元，52個(gè)M4K RAM塊，239 616個(gè)RAM位和2個(gè)鎖相環(huán)，用戶I/O引腳249。系統(tǒng)硬件組成框圖由Nios系統(tǒng)和外部設(shè)備兩部分組成，如圖1所示。 Nios系統(tǒng)包括CPU（Nios）

4、、存儲(chǔ)器（memory）、定時(shí)器（timer）、總線和并/串行接口（key_pio、LED_pio、lcd_pio、ccs_pio、uart_0和uart_1）等，并/串行接口分別實(shí)現(xiàn)與鍵盤、LED和LCD顯示器、汽車中控系統(tǒng)以及GPS和GSM系統(tǒng)等外部設(shè)備的連接。Nios系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)結(jié)果分別如圖2和圖3所示。 Nios系統(tǒng)同鍵盤、LED和LCD顯示器、汽車中控系統(tǒng)以及GPS系統(tǒng)等外部設(shè)備的連接比較簡(jiǎn)單，GSM系統(tǒng)的連接較為復(fù)雜，如圖4所示。 整個(gè)系統(tǒng)的工作過程是：來自汽車中控系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的信息可以顯示在LED和LCD顯示器上，也可以通過GSM系統(tǒng)開展無線發(fā)送。用戶可以通過鍵盤對(duì)系統(tǒng)開展

5、控制，也可以通過GSM系統(tǒng)對(duì)汽車中控系統(tǒng)開展遠(yuǎn)程無線控制。 2 系統(tǒng)軟件組成 系統(tǒng)軟件主要由主程序、GPS管理子程序和GSM管理子程序等部分組成。 主程序完成系統(tǒng)的初始化，以及鍵盤、LED、LCD顯示器和汽車中控系統(tǒng)的操作管理等。 GPS管理子程序主要負(fù)責(zé)從GPS系統(tǒng)接收時(shí)間和位置信息。 請(qǐng)求GPS系統(tǒng)返回ASCII時(shí)間位置信息的二進(jìn)制命令為： EqmC 其中，m為0時(shí)，輸出響應(yīng)信息（查詢），m為1255時(shí)，每1255 s輸出響應(yīng)信息（連續(xù)）；C為校驗(yàn)和（Eqm按字節(jié)“異或”）；為回車（十六進(jìn)制0d）；為換行（十六進(jìn)制0a）；命令長(zhǎng)度為8字節(jié)。 命令的響應(yīng)信息為： Eq,mm,dd,yy,hh

6、,mm,ss,dd,mm.mmmm,n,ddd,mm.mmmm,w, shhhhh.h,sss.s,hhh.h,m,t,dd.d,nn,rrrr,aa,CCC 日期：mm是月（0112），dd是日（0131），yy是年（9919）。 世界時(shí)間（UTC）：hh是時(shí)（0023），mm是分（0059），ss是秒（0059）。 緯度：dd是度（009 0），mm.mmmm是分（0059.9999），n是方向（N是北，S是南）。 經(jīng)度：ddd是度（000180），mm.mmmm是分（0059.9999），w是方向（W是西，E是東）。 信息長(zhǎng)度是96字節(jié)。 對(duì)應(yīng)的管理子程序?yàn)椋?int eq=,E,q,1

7、,C,0 x0d,0 x0a; void gps_txd(int data, int n) volatile int m,sum=0; for(m=0;mnp_uartstatus & 0 x40); /等待發(fā)送準(zhǔn)備好 if(m!=n-3) sum=data;/計(jì)算校驗(yàn)和 na_uart_0-np_uarttxdata=data;/發(fā)送數(shù)據(jù) else na_uart_0-np_uarttxdata=sum; /發(fā)送校驗(yàn)和 int gps,gps_buf;/定義全局變量 void gps_rxd(int context) /接收中斷服務(wù)程序 gps_buf=na_uart_0-np_uartrx

8、data; /接收數(shù)據(jù) if(gps_buf=q) gps=0; /數(shù)據(jù)定位 if(gps46) gps=46;/忽略無用數(shù)據(jù) GSM管理子程序主要負(fù)責(zé)GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)管理。 GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)以短信形式開展，選擇短信格式的AT命令為AT+CMGF，收發(fā)短信的AT命令分別為AT+CMGR和AT+CMGS，對(duì)應(yīng)的管理子程序?yàn)椋?cmgf=A,T,+,C,M,G,F,=,1,0 x0d;/短信格式void GSM_txd(int data, int n) volatile int m; for(m=0;mnp_uartstatus & 0 x40); /等待發(fā)送準(zhǔn)備好na_uart_1-np_uarttxdata=data; /發(fā)送數(shù)據(jù) &nbs p; int gsm=2,gsm_buf=A,T; void gsm_rxd(int context) /接收中斷服務(wù)程序 gsm_buf=na_uart_1-np_uartrxdata; /接收數(shù)據(jù) if(gsm_buf=T) gsm=1; /數(shù)據(jù)定位 if(+gsm=18) gsm=2; 3 設(shè)計(jì)調(diào)試方法和設(shè)計(jì)結(jié)果 在Quartus II中使用SignalTapII嵌入式邏輯分析儀可以實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)。被觀察的信號(hào)可以多進(jìn)制數(shù)值顯示也可以用波形顯示，但它需要占用芯片更多的資源