專利名稱：基于μC/OS-Ⅱ的智能車載終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種定位調(diào)度終端，具體是一種基于yC/OS- II的智能車載終端。具有GPS定位與GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送與接收功能，可將車輛的速度、報(bào)警、碰撞、轉(zhuǎn)向和剎車等其他一些信息發(fā)送到監(jiān)控中心，并可將監(jiān)控中心的調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)，適用于公交車或家用轎車等多種車輛上。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市交通擁堵的狀況不斷加劇，智能交通系統(tǒng)(ITS)作為一種解決交通擁堵問題的全新方法，在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來。車載監(jiān)控系統(tǒng)是ITS的重要組成部分，它可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的掌握車輛的運(yùn)行狀況、道路的擁擠狀況，及時(shí)進(jìn)行對車輛的調(diào)度，避免交通堵塞，確保車輛和道路處于健康的工作狀態(tài)，對它的研究具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷與不足是( 1)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)一般只采集GPS定位數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)比較單一，監(jiān)控中心無法全面了解車輛的狀態(tài)信息。(2)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)無法對車輛的碰撞情況做出明確判定，如果發(fā)生撞車事故，無法及時(shí)的將信息發(fā)送到監(jiān)控中心。(3)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)一般都不采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，無法很好的滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。(4)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)對終端的軟件升級需要車載終端的現(xiàn)場，耗費(fèi)巨大的人力與物力，非常不方便。(5)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)在GPS的盲區(qū)，無法定位車輛的位置。(6)目前的車載監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)控中心的調(diào)度信息沒有實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種基于yC/OS- II的智能車載終端，解決目前車載監(jiān)控系統(tǒng)終端的采集的車輛狀態(tài)信息單一、無法準(zhǔn)確判斷車輛是否有撞車事故發(fā)生、實(shí)時(shí)性差、無法進(jìn)行遠(yuǎn)程升級、沒有對調(diào)度信息語音播報(bào)功能和GPS盲區(qū)無法對車輛定位的缺陷。它可以用在包括公交、出租車、家庭轎車和特種行業(yè)等各種車輛上。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于μ C/0S- II的智能車載終端，它包括電源電路模塊、微控制器模塊、GPS模塊、GSM/GPRS模塊、存儲器模塊、CAN總線接口、RS232接口電路、碰撞監(jiān)控模塊、JTAG電路模塊、報(bào)警模塊、語音播報(bào)模塊以及轉(zhuǎn)向燈、剎車和速度信號接口電路模塊；使用PC/OS- II操作系統(tǒng)，支持遠(yuǎn)程升級，所述的微控制器經(jīng)一組串口連接GPS模塊，經(jīng)一組串口連接GSM/GPRS模塊，經(jīng)一組串口連接語音播報(bào)模塊，經(jīng)一組SPI 口連接FLASH存儲模塊，經(jīng)一組串口擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，經(jīng)I/O 口擴(kuò)展轉(zhuǎn)向燈、剎車、速度信號接口電路和報(bào)警模塊，經(jīng)CAN總線擴(kuò)展接口擴(kuò)展CAN總線接口，經(jīng)一組I2C接口擴(kuò)展碰撞監(jiān)測模塊，經(jīng)微控制器的JTAG引腳擴(kuò)展出JTAG電路模塊，RS232接口電路能擴(kuò)展外圍RS232接口設(shè)備。由于采取了上述技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)獲取當(dāng)前車輛的位置、報(bào)警、碰撞、速度、轉(zhuǎn)向和剎車信息，用GPRS將獲取并處理過的信息發(fā)送到監(jiān)控中心，使監(jiān)控中心實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前車輛的狀態(tài)信息，并可對車輛進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度。監(jiān)控中心可對終端系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。終端系統(tǒng)能進(jìn)行語音通話。標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和CAN總線接口，可以采集其他設(shè)備的信號或者控制其他設(shè)備。車輛在GPS信號的盲區(qū)也可根據(jù)碰撞監(jiān)控模塊中的三軸加速度傳感器計(jì)算出車輛的位置信息?？蓪⒈O(jiān)控中心文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)。本實(shí)用新型的有益效果是，本終端可適應(yīng)車輛的寬電壓輸入，克服了目前車載監(jiān)控系統(tǒng)終端的采集的車輛狀態(tài)信息單一、無法準(zhǔn)確判斷車輛是否有撞車事故發(fā)生、實(shí)時(shí)性差、無法進(jìn)行遠(yuǎn)程升級、沒有對監(jiān)控中心的文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)的功能和GPS盲區(qū)無法對車輛定位等缺陷與不足；能夠利用系統(tǒng)的各個模塊，實(shí)時(shí)的采集并監(jiān)測車輛的GPS 位置信息、報(bào)警信息、車輛狀態(tài)等信息，將監(jiān)控中心調(diào)度文字信息進(jìn)行語音播報(bào)，通過CAN 總線接口和RS232接口采集或者控制其他設(shè)備，使用yC/OS- II作為操作系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性要求，并可以通過GPRS遠(yuǎn)程對終端軟件進(jìn)行升級。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型電原理框圖；圖2是電路原理圖。圖 2 中Ul 嵌入式微控制器STM32F103VCT6，是電路的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)各種信號的采集與處理，并控制其他外圍模塊根據(jù)需要協(xié)同工作；U2 :GPS模塊主芯片CRT-G595，該芯片通過串口與嵌入式微控制器Ul相連接， 實(shí)現(xiàn)對GPS信息的采集并通過串口發(fā)送到嵌入式微控制器Ul ；U3 :GSM/GPRS模塊主芯片EM310，該芯片通過串口與嵌入式微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并實(shí)現(xiàn)語音通話功能；U4 =FLASH存儲芯片MX25L3205，該芯片通過SPI 口與嵌入式微控制器Ul相連接， 實(shí)現(xiàn)GPS位置數(shù)據(jù)或者其他數(shù)據(jù)的存儲；U5 :RS232接口電路主芯片MAX3232，該芯片通過串口與嵌入式微控制器Ul相連接，將微控制器Ul的TTL串口電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平，可以用來擴(kuò)展其他RS232接口設(shè)備；U6 =CAN總線控制器芯片SN65HVD230，該芯片與嵌入式微控制器Ul上的CAN總線引腳相連，用來擴(kuò)展CAN總線接口 ；U7 碰撞監(jiān)控模塊主芯片MMA7660FC，該芯片通過I2C總線接口與嵌入式微控制器 Ul相連，用來監(jiān)測車輛的碰撞情況，并可在GPS信號盲區(qū)實(shí)現(xiàn)車輛定位；U8 電源電路的芯片LM2596，用來產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓；U9 語音播報(bào)模塊主芯片XFS3031CN，該芯片通過串口與嵌入式微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控中心的文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的一個實(shí)例做進(jìn)一步說明如圖1所示，本實(shí)用新型主要有STM32微控制器模塊、電源電路模塊、GPS模塊、 GSM/GPRS模塊、FLASH存儲器模塊、CAN總線接口模塊、RS232接口模塊、JTAG電路模塊、碰撞監(jiān)控模塊、報(bào)警模塊、語音播報(bào)模塊以及轉(zhuǎn)向燈、剎車和速度信號接口電路模塊組成。使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)PC/OS- II，可利用碰撞監(jiān)控模塊中的加速度傳感器實(shí)現(xiàn)GPS盲區(qū)定位，可遠(yuǎn)程升級終端軟件系統(tǒng)，可將監(jiān)控中心的文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)。所述的微控制器采用STM32嵌入式微控制器。如圖2電路原理圖所示嵌入式微控制器Ul采用意法半導(dǎo)體公司的 STM32F103VCT6，GPS模塊主芯片U2采用JRC公司的CRT-G595，GSM/GPRS模塊主芯片U3采用華為的EM310,FLASH存儲器模塊主芯片U4采用MACR0NIX公司的MX25L3205芯片，RS232 接口電路主芯片U5采用美信MAXIM公司的MAX3232，CAN總線接口模塊芯片U6采用德州儀器的CAN總線控制器SN65HVD230，碰撞監(jiān)控模塊主芯片U7采用飛思卡爾的加速傳感器芯片 MMA7660FC,電源模塊主芯片U8采用美國國家半導(dǎo)體的LM2596，語音播報(bào)模塊主芯片U9采用合肥訊飛數(shù)碼的中文語音合成芯片XFS3031CN。嵌入式微控制器Ul坐為電路的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)各種信號的采集與處理，并控制其他外圍模塊根據(jù)需要協(xié)同工作，其所需電壓為3. 3V，CPU頻率可達(dá)72MHz，內(nèi)置高達(dá)256K字節(jié)的閃存和48K字節(jié)的SRAM，另外還包含3個12位的ADC、4個通用16位定時(shí)器和2個PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口 多達(dá)2個I2C接口、3個SPI接口、2 個I2S接口、1個SDIO接口、5個USART接口、一個USB接口和一個CAN接口。本系統(tǒng)選用該芯片作為主控制芯片，一方面由于該芯片豐富的I/O 口和外設(shè)配置，可以很好的滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；另一方面，該芯片的72MHz的工作頻率能更好的滿足實(shí)時(shí)性要求；另外，本芯片的性價(jià)比非常高，尤其與高端單片機(jī)相比性價(jià)比優(yōu)勢明顯。 GPS模塊的主芯片U2通過一種串口與微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)對GPS信息的采集并通過串口發(fā)送到微控制器U1。該芯片具有定位能力強(qiáng)，定位精度高，體積小，抗震蕩能力強(qiáng)，功耗低，性價(jià)比高，接口簡單等優(yōu)勢，完全可以滿足本車載系統(tǒng)的要求。GSM/GPRS模塊主芯片U3經(jīng)一組串口與微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并實(shí)現(xiàn)語音通話功能。EM310模塊是一個EGSM900/GSM1800MHZ的雙頻模塊，兼容GSMAffRS Phase2/2+ 協(xié)議，在 EGSM900/GT800 Class4 時(shí)，功率為 2W，GSM1800 Classl 時(shí)為IW ；支持classlO，最大下行速率85. 6Kbit/s，最大上行速率42. 8Kbit/s ；通過AT指令控制，最大串口波特率可達(dá)115200bits/s ；電源電壓范圍3.4V 4. 7V (推薦3. 8V)；工作溫度-30° (Γ+75° C;內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議。這些特性非常適合作為車載終端的GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送、接收模塊，并可以實(shí)現(xiàn)語音通話和短信業(yè)務(wù)。FLASH存儲器主芯片U4經(jīng)一組SPI 口與微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)GPS位置數(shù)據(jù)或者其他數(shù)據(jù)的存儲。MX25L3205是一個32Mb的串行NOR Flash，在MX25L3205內(nèi)部共有 IOM個扇區(qū)，64個塊；工作電壓在2. 7 3. 6V ；使用SPI接口來存取數(shù)據(jù)；支持256字節(jié)的頁模式編程和連續(xù)編程方式，可從任意地址處讀數(shù)據(jù)，可以扇區(qū)擦除、塊擦除、全片擦除；具有可選的塊保護(hù)功能以及硬件保護(hù)功能；可以進(jìn)入掉電模式以減少芯片的功耗。MX25L3205的這些特性非常適合作為車載終端的FLASH存儲器。RS232接口電路主芯片U5經(jīng)一組串口與微控制器Ul相連接，將微控制器Ul的TTL 串口電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平，可以用來擴(kuò)展其他RS232接口設(shè)備。MAX3232收發(fā)器采用專有的低壓差發(fā)送器輸出級，利用雙電荷泵在3. OV至5. 5V電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的 RS-232性能，器件僅需四個0. WF的外部小尺寸電荷泵電容，MAX3232確保在1201ibps數(shù)據(jù)速率下維持RS-232輸出電平，具有2路接收器和2路驅(qū)動器。CAN總線控制器芯片U6采用德州儀器的CAN總線控制器SN65HVD230 ；，該芯片與嵌入式微控制器Ul上的CAN總線引腳相連，用來擴(kuò)展CAN總線接口 ；碰撞監(jiān)控模塊主芯片U7采用飛思卡爾的加速傳感器芯片MMA7660FC。轉(zhuǎn)向燈、剎車、速度和報(bào)警信號接口經(jīng)通用I/O 口與微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向燈、剎車、速度和報(bào)警信號的采集與處理。本部分采用三極管放大電路對傳感器采集到的轉(zhuǎn)向燈、剎車、速度和報(bào)價(jià)信號進(jìn)行放大，以使主控制芯片能采集這些信號并對這些信號進(jìn)行處理和發(fā)送給監(jiān)控中心。電源電路的芯片U8采用LM2596，用來產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓。語音播報(bào)模塊的主芯片U9經(jīng)一組串口與微控制器Ul相連接，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控中心的文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)。XFS3031CNP是一款單芯片語音合成芯片，單次合成的文本量可達(dá)199個字節(jié)，芯片內(nèi)集成了 7首聲音提示音，30首和弦音樂，芯片支持多種文本控制標(biāo)記，可調(diào)節(jié)音量、設(shè)置數(shù)字讀法、設(shè)置靜音時(shí)間等，支持GB2312、GBK、BIG5和UNICODE四種編碼方式的文本，合成的語音順暢自然，采用LQFP64封裝，方便集成，適合車載調(diào)度終端使用。為了更好的與汽車上的傳感設(shè)備就行連接控制，本車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)有CAN總線模塊。CAN總線以其較高的通訊速率、良好的抗電磁干擾能力可實(shí)現(xiàn)高可靠性串行通信，在實(shí)際應(yīng)用中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。本系統(tǒng)用德州儀器的SN65HVD230作為CAN接口模塊，電路
原理圖中為U6,經(jīng)微控制器Ul的CAN總線引腳與微控制器Ul相連接，以擴(kuò)展CAN總線接□。系統(tǒng)用飛思卡爾的加速傳感器MMA7660FC作為碰撞監(jiān)測模塊主芯片U7，經(jīng)一組12 接口與微控制器Ul相連接，用來監(jiān)測車輛的碰撞情況，并在GPS信號盲區(qū)實(shí)現(xiàn)車輛定位。系統(tǒng)經(jīng)微控制器Ul的JTAG引腳擴(kuò)展出JTAG接口，用以向其下載程序。定位終端通過GSM/GPRS模塊遠(yuǎn)程升級，使用UC/0S-II嵌入式操作系統(tǒng)，支持語音通信，支持對監(jiān)控中心的文字調(diào)度信息進(jìn)行語音播報(bào)，在GPS的盲區(qū)根據(jù)碰撞模塊中的加速度傳感器MMA7660FC計(jì)算車輛的位置信息，實(shí)現(xiàn)GPS盲區(qū)定位。
權(quán)利要求1.一種基于yC/os- II的智能車載終端，其特征在于它包括電源電路模塊、微控制器模塊、GPS模塊、GSM/GPRS模塊、存儲器模塊、CAN總線接口、RS232接口電路、碰撞監(jiān)控模塊、 JTAG電路模塊、報(bào)警模塊、語音播報(bào)模塊以及轉(zhuǎn)向燈、剎車和速度信號接口電路模塊；使用 μ C/0S- II操作系統(tǒng)，支持遠(yuǎn)程升級，所述的微控制器經(jīng)一組串口連接GPS模塊，經(jīng)一組串口連接GSM/GPRS模塊，經(jīng)一組串口連接語音播報(bào)模塊，經(jīng)一組SPI 口連接FLASH存儲模塊， 經(jīng)一組串口擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，經(jīng)I/O 口擴(kuò)展轉(zhuǎn)向燈、剎車、速度信號接口電路和報(bào)警模塊，經(jīng)CAN總線擴(kuò)展接口擴(kuò)展CAN總線接口，經(jīng)一組I2C接口擴(kuò)展碰撞監(jiān)測模塊，經(jīng)微控制器的JTAG引腳擴(kuò)展出JTAG電路模塊，RS232接口電路能擴(kuò)展外圍RS232接口設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于μC/0S- II的智能車載終端，其特征在于所述的微控制器采用STM32嵌入式微控制器，使用UC/0S-II嵌入式操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于yC/os-II的智能車載終端，其特征在于所述的嵌入式微控制器采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103VCT6，GPS模塊主芯片采用JRC公司的CRT-G595，GSM/GPRS模塊主芯片采用華為的EM310，F(xiàn)LASH存儲器模塊主芯片采用 MACR0NIX公司的MX25L3205芯片，RS232接口電路主芯片采用美信MAXIM公司的MAX3232， CAN總線接口模塊芯片采用德州儀器的CAN總線控制器SN65HVD230，碰撞監(jiān)控模塊主芯片采用飛思卡爾的加速傳感器芯片MMA7660FC，語音播報(bào)模塊主芯片采用合肥訊飛數(shù)碼的中文語音合成芯片XFS3031CN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于μC/0S- II的智能車載終端，其特征在于所述的定位調(diào)度終端通過GSM/GPRS模塊遠(yuǎn)程升級，支持語音通信，在GPS的盲區(qū)根據(jù)碰撞模塊中的加速度傳感器MMA7660FC計(jì)算車輛的位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于μC/0S- II的智能車載終端，其特征在于所述的定位調(diào)度終端通過碰撞監(jiān)控模塊中的加速度傳感器實(shí)現(xiàn)GPS盲區(qū)定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于μC/0S- II的智能車載終端，其特征在于所述的定位調(diào)度終端通過語音播報(bào)模塊實(shí)現(xiàn)對文字調(diào)度信息的語音播報(bào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于μC/OS-Ⅱ的智能車載終端，屬定位調(diào)度終端。主要由電源電路模塊、微處理器模塊、GPS模塊、GSM/GPRS模塊、存儲器模塊、CAN總線模塊、RS232接口電路模塊、碰撞監(jiān)控模塊、JTAG電路模塊、報(bào)警模塊、語音播報(bào)模塊、速度監(jiān)控模塊、轉(zhuǎn)向燈、剎車和速度信號接口電路模塊組成。有益效果是，能夠利用系統(tǒng)的各個模塊，實(shí)時(shí)的采集并監(jiān)測車輛的GPS位置信息、報(bào)警信息、車輛狀態(tài)等信息，將監(jiān)控中心調(diào)度文字信息進(jìn)行語音播報(bào)，可以通過CAN總線接口和RS232接口采集或者控制其他設(shè)備，使用μC/OS-Ⅱ作為操作系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性要求，并可以通過GPRS遠(yuǎn)程對終端軟件進(jìn)行升級。
文檔編號G07C5/08GK202196517SQ201120294280
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者孫彥景, 張貝貝, 徐松林, 李國正 申請人:徐州市天圖電子科技有限公司