基于lc的車載導(dǎo)航服務(wù)終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于LPC2214的車載導(dǎo)航服務(wù)終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言GPS在中國已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷程，但在民用領(lǐng)域卻一直投有大的突破。最近幾年，GPS民用的前景已經(jīng)越來越清晰，用戶需求正在上升。目前有兩種應(yīng)用被看好：一個(gè)是民用導(dǎo)航終端，特別是車載系統(tǒng)；男一個(gè)是基于的移動定位服務(wù)。導(dǎo)航是LBS(LocationBasedServices)應(yīng)用在汽車上的主要方式。目前我國已經(jīng)有汽車導(dǎo)航的實(shí)際應(yīng)用，一種是“GPS接收機(jī)+簡化版的GIS引擎+地圖數(shù)據(jù)”的模式，通過GPS接收機(jī)獲取定位信息，然后調(diào)用本機(jī)存儲的地圖，將定位信息映射到電子地圖上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。這種模式雖然比較方便快捷，但也有其自身的局限性，例如成本較高、地圖資源不能共享、無法做到動態(tài)的地圖更新。還有一種是“GPS接收機(jī)+GSM模塊十短信業(yè)務(wù)”的模式，通過GPS接收機(jī)獲取定位信息，以短信的方式將定位信息發(fā)送至控制中心，再通過GSM模塊撥打中心，以語音方式得到導(dǎo)航信息。這種模式成本較低，信息準(zhǔn)確，但短信一般有延時(shí)；實(shí)驗(yàn)表明在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不大的情況下單向傳輸一條140字節(jié)的短信，傳輸延時(shí)為6s的累計(jì)概率為92．86％，而且打獲取導(dǎo)航信息的速度太慢，操作也不方便。而這些問題通過與運(yùn)營商已有的通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS結(jié)合可以得到較好的解決。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于個(gè)別的大數(shù)據(jù)量傳輸。因此，車載終端選用高性能的處理器，通過GPRS與信息中心通信，完全可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程地圖下載與自主導(dǎo)航。本文介紹了一種基于ARM處理器、支持GPRS、低成本的車載導(dǎo)航終端，并對其中所涉及的硬件設(shè)計(jì)方案給出了詳細(xì)的描述。1LBS系統(tǒng)模型與車載導(dǎo)航服務(wù)終端介紹1．1LBS系統(tǒng)模型LBS系統(tǒng)主要由全球定位系統(tǒng)、移動終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)中心組成，如圖1所示。圖中GPS衛(wèi)星提供定位信息，是整個(gè)LBS系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵；移動終端主要用來獲取位置信息，發(fā)出位置服務(wù)申請以及解讀導(dǎo)航信息；G3SM通信網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)移動終端和信息服務(wù)中心的通信；信息服務(wù)中心是定位服務(wù)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)與移動終端的信息交互和各個(gè)分中心的網(wǎng)絡(luò)互連，完成各種信息的分類、記錄和轉(zhuǎn)發(fā)以及分中心之間業(yè)務(wù)信息的流動，并對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控。1.2終端功能本終端采用車用電源供電，接通電源后，各模塊自動啟動。該終端具有以下功能：GPS定位功能；遠(yuǎn)程電予地圖實(shí)時(shí)下載；定位信息和地罔數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示；主控芯片可以進(jìn)入掉電模式，降低功耗，按下相應(yīng)功能鍵能夠立即喚醒主控芯片。1．3終端主要模塊GPS模塊采用瑞士u-blox公司的TIM-LH。該GPS接收器可以在天空視野有限的區(qū)域內(nèi)提供動態(tài)條件下的精確導(dǎo)航，定位精度半徑可達(dá)2．5m；有2個(gè)全雙工串口，支持NMEA、RBX和RTCM串口協(xié)議。集成度很高，大小是25．4mm×25．4mm，高度只有3mm。GPRS模塊選用法國Wavecom公司推出的Q2406A。該模塊支持900／1800MHz兩種頻帶，所在頻段功率分別為2W(900MHz)和1W(1800MHz)，支持WAP(WirelessApplicationProtocol)、IrDA1．2A協(xié)議和GPRS；有AT數(shù)據(jù)集接口，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短信、服務(wù)等，其數(shù)據(jù)下載速率可達(dá)53．6khps，上傳速率可達(dá)26．8kbps。本終端使用ARM微處理器作為主控芯片，結(jié)合GPRS，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地圖下載與快速處理。LPC2214是Philips公司推出的基于ARM7TIDMI(Thumb)內(nèi)核的16／32位微處理器，128位的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大速率時(shí)鐘下運(yùn)行；其高速計(jì)算能力為地圖數(shù)據(jù)的快速處理提供了保障，性價(jià)比遠(yuǎn)高于普通單片機(jī)。LPC2214具有8／16／32位的外部存儲器接口，可對4個(gè)外部存儲器進(jìn)行配置，每個(gè)存儲器可達(dá)16MB，為大量數(shù)據(jù)存儲和嵌入式操作系統(tǒng)的下載提供了條件；而且該芯片具有功率控制模塊，當(dāng)暫時(shí)不需要導(dǎo)航時(shí)可使終端進(jìn)入掉電模式，大大降低了功耗。另外，浚芯片有兩個(gè)串口，內(nèi)嵌片內(nèi)可編程鎖相環(huán)PLL，CPU最高工作頻率可達(dá)60MHz。2車載導(dǎo)航服務(wù)終端關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)與分析車載導(dǎo)航服務(wù)終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，LPC2214的串口O與GSM／GPRS模塊連接，串口l與GPS模塊連接。液晶顯示器(LCD)通過并行方式與ARM芯片連接，采用8位數(shù)據(jù)傳輸方式；鍵盤采用矩陣掃描的方式，由8根GPIO端口線控制。講拿搶撫捷終真端上特電以為后，蚊通過嗚軟件專設(shè)置哲登錄脹GP偷RS倡；G秧PS享模塊表接收柔到G何PS紫數(shù)據(jù)宵后通墨過串勝口1劃自動離向主版控芯圾片發(fā)夠送；冤主控捎芯片蘋收到嶺GP練S數(shù)凍據(jù)后放選擇適需要蕩的信蹈息，遞并將叼定位置信息衛(wèi)顯示曉在L責(zé)CD蠟上。尊需要例周邊樣地圖滋信息嚴(yán)時(shí)，哀按下句相應(yīng)咳的功顏能鍵鴉，主支控芯崖片掃請描到諒鍵盤材信號梅，將腐定位倒信息瑞通過喪串口修0傳抓遞給他GS巡M／革GP徒RS湖模塊浴，并添以短隱信的樸形式藏發(fā)送孝到信帽息服納務(wù)中圓心，奧通過窄GP溝RS隸下載剝周邊禁地圖烘數(shù)據(jù)稈，主圓控芯蜜片通占過串懲口0附讀取痛地圖疾數(shù)據(jù)嚇，處格理后派在L領(lǐng)CD畢上顯雕示，法實(shí)現(xiàn)保自主哀式導(dǎo)滴航。趁霸磚2．禮1繞電源撕電路款的設(shè)動計(jì)與洋分析奶狼終端捉系統(tǒng)威需要泡電源狗模塊雙提供鋸3路拉電壓怕，分尾別為鑼：3娃．3膛V、遣1．功8V欠和5臘V。撈其中帥：L燦PC辟22均14欲的內(nèi)展核電聚源電垂壓為范l.閱8V喇；L報(bào)PC顏22貌14崖的I宅/O冊口電匠源電咐壓、改TI戚M-精LH德和Q獄24進(jìn)06厲A棗的供液電電茅壓為短3．綠3V游；液峽晶顯蕉示器散的供播電電改壓為豬5V距。本艇終端唯采用們車用籍電源隙供電憤，電臭壓一例般為扭12尿V或尿14接V。曾選用簡Na驅(qū)ti度on擺al材公司進(jìn)的L聰M2駐57秒6系艦列電柏源芯若片來適獲取餓5V隙和3或．3肉V電及壓，缸具體棵方案顏是：呀選用特LM攻25雅76孫-5您．O乒獲得敘5V滑的電佳壓、輝LM邪25利76覽-3范．3懷獲取貌3．蝴3V輩電壓饒，然陪后3扒．3拐V的勁電壓殖為輸爪入電勇壓通蔥過電蜂源芯丑片L懇Ml他ll然7-生l.昆8得唐到l銹.8椒V電安壓。料判電源設(shè)線和農(nóng)地線應(yīng)是所燒有電篩路的餐公共盛部分燒，由置于各晌部分墊電路薄的工蒜作電鐮流通走過電項(xiàng)源與的引線截而相寸互耦喇合，拒從而軟形成競干擾獵，因戶此印悲刷電艙路板鳳PC扇B(砌Pr坡in吳te莫d你Ci形rc結(jié)ui嚷t矩Bo鞠ar褲d)巖的地瞞線與叫電源仆線要抓精心臭設(shè)計(jì)逆。在勤設(shè)計(jì)蜓PC言B奸時(shí)，宵可根福據(jù)電花流的神大小鄭，盡慣量加畝大電劃源線遺的布傅線寬幻度；恩同時(shí)艘減少競環(huán)路案電阻轎，使肺電源瑞線、弓地線笛的走換向與捉數(shù)據(jù)縫傳遞元的方隱向一惕致。享由于山多層導(dǎo)板的夏抗干赴擾能邊力明含顯高始于雙慰層板殿，因多此可烤以考孔慮設(shè)哲置電甜源層正和地柔層。慘對于肺一塊銀電路游板上春需要把多個(gè)焦電源刑電壓尿的情暮況，襖可針頌對不膠同的程電壓券對電那源層樹進(jìn)行招分割翼；在馳PC明B布撈局時(shí)某應(yīng)盡表量把喝使用歸相同像電源治電壓很的器豈件分鮮布在傭?qū)?yīng)紅的區(qū)買域。偷地層孟與電醉源層壇緊耦偏合，蠢適當(dāng)券地比增電源勺層外統(tǒng)延，格也可克以有月效地晴抑制索共模年干擾扶；當(dāng)須然也贈可以肚設(shè)置騎多個(gè)嘗電源程層，袍但成分本會乓大幅塊增加拋。本功終端駁的電蝦路板再采用勤設(shè)置理單個(gè)圓電源辮層、轟分割剝電源港層的顏方法趴，分刑割好長的電伸源層懶如圖嫂3所兩示。晉郊此外轎，電豈路板鉆的電感源輸氣入的置端應(yīng)膨接1隙0～偏10染0粗μ存F的頁去耦嫁電容光；每觀個(gè)芯蝶片的法VC吉C端頸口和牽地之闊間接涼一個(gè)恥O．臥01歲～O貌．1偉μ巷F的薦去耦沾電容衡，也澇可以齒有效子抑制株噪聲彩的干遇擾。鐵實(shí)踐爐證明抄，上奇述一柔些方召法對石抑制割信號班頻率剪低于盜10盲M鋼Hz素的電章路板杏上的惜噪聲造和干庸擾比莖較有容效。侮宗2.等2蓮GP增S模牛塊外優(yōu)圍電隱路病換GP友S模縱塊T深I(lǐng)M崖-L捏H上虹電后爛通過衣串口推向外省發(fā)送渣GP筋S數(shù)議據(jù)，鑼數(shù)據(jù)陪格式郵有R乒MC便(R申ec偏om犧me怪nd苦ed份M縫in敵ir鎮(zhèn)nu富m圣Sp鼠ec情if落ic簡GN揮SS迎D蕩at浮a)漿、G竟GA智(G鞭lo鋸ba順l尸Po路si鄰ti遭on暴in裳g系Sy稍st竿em澡F養(yǎng)ix云D阻at琴a)券等，態(tài)可以紗根據(jù)沃需要音編程刊遺擇決相應(yīng)罰格式唯的數(shù)央據(jù)。廳TI滋M-斃LH閥芯片遵串口鞭1的幻默認(rèn)圍波特槳率是償9令60耕0釘bp需s，足串口巖2的齊默認(rèn)扔波特李率是看57劈6映00出b氏ps亦，可哭通過夠軟件睛改變醫(yī)；如度果不攻使用訊某個(gè)城串口閥，則愉對應(yīng)羽的串間口輸南入端嗓應(yīng)接豬上拉盼電阻復(fù)。割滔TI右M-冤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