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嵌入式课程设计报告学院信息电子技术专业通信工程班级13级1班学籍号13109940426姓名何佳琦指导教师徐建东201*年**月**日课程设计1佳木斯大学信息电子技术学院基于ARM系统的公交多功能终端设计1.引言随着国民经济的快速发展，我国城镇化步伐不断加快，来自农村的大学生和其他务工人员大批涌入城市，造成城市人口大幅度增长，同时由于人民生活水平的不断提高，城市的汽车保有量也在急剧上升，交通需求迅速扩大，而城市交通基础设施的建设却相对滞后，从而使城市“乘车难”、“行车难”的现象日益严重，交通拥挤、交通阻塞频发，噪音污染、废气污染加剧，严重影响城市公交的可持续发展和居民的正常生活。解决城市交通拥挤和阻塞问题已成为我国城市交通面临的一项迫切的任务。智能公交系统运用系统工程理论，将信息控制、GPS卫星定位、GIS、多媒体、网络通信等技术集成，应用于整个公共交通领域，实现了公交车辆的智能调度，方便了公车车辆的运营管理，提高了公交服务水平。使乘坐公交车出行变的更加快捷、方便和舒适。从而使一部分人舍弃自驾车或打出租车出行，改乘公交车，进一步减少交通堵塞现象。另外大力发展智能公交系统，也可以通过提高交通效率而节省大量的燃料和时间，减少交通事故的发生，能够创造巨大的经济和社会效益。2.系统设计（1）硬件电路设计智能车载的硬件设计由电源模块、ARM中央处理器模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、语音及功放模块、LCD液晶显示模块、键盘控制模块、串口及外围电路模块等部分组成。终端系统结构框图如下：图1.系统总设计图说明课程设计2佳木斯大学信息电子技术学院工作原理：LPC2124是PHILIPS公司生产的单片32位ARM微控制器，是基于一个支持实时仿真和跟踪的16／32位ARM7TDMI.SCPU，并带有256KB的嵌入的高速FLASH存储器。LPC2124具有非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出、46个GPIo以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(PoS)。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。1.GPS模块系统GPS模块采用HoLux的GR87模块。HOLUXGR87Sirf3代GPS模块采用SiRF第三代高灵敏度、低耗电量芯片StarIII，内建ARM7TDMICPU可符合模块需求，具备快速定位及追踪20颗卫星的能力，内置标准陶瓷GPS天线模块，并预留外接口。体积超小，仅25×25×2mm。芯片内建200000个卫星追踪运算器，大幅提高搜寻及运算卫星讯号能力。内建wASS／EGNoS解调器。低耗电量，具备有省电模式(Trickle．Power)功能，以及在设定的时间才启动的定时定位(Push．to．Fix)功能。支持NMEAOl83．22版本规格输出。该模块的应用范围主要包括：车用导航、航海导航、舰队管理、基地服务、自动驾驶、个人导航、旅游设备、轨迹设备、系统及绘图应用程序。2.GPRS模块SIM300C是小体积即插即用模组中完善的三频／四频GSM／GPRS解决方案。使用工业标准界面，使得具备GSM／GPRS900／1800／1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。SIM300C的优良性能让它应用于许多方面，例如WLL、M2M、手持设备等。SIM300C外形尺寸为40×33×2．85mm，支持用户定制的MMI和键盘／LCD，内嵌强大的TCP／IP协议栈，具有标准的AT命令接口，能够以小尺寸和低功耗实现语音、短信和GPRS数据传输等业务。模块通过串口进行数据的通信，通信速率最快可以达到115200b／s，模块与控制器间通信协议是AT命令集，其中大部分是符合协议“ATcommandsetforGSMMobileEquipment(ME)(GSM07．07version6．4．0Release1997)’’的，也有一些是SIMCOM自己定义的AT命令。3.语音模块WTM．SD模块是一款可重复擦写语音内容的大容量存储类型的语音模块，外挂体积小巧的最大容量为1GB的MicroSD卡存储器，支持加载wAv格式语音文件和MP3格式语音文件。WTM．SD模块采用DIPl6直插形式封装，有MP3控制模式，按键一对一控制模式，按键组合控制模式，并口控制模式以及二线串口控制模式等控制模式。WTM—SD模块的主要应用领域包括汽车电子(防盗报警器、倒车雷达、GPS导航仪、电子狗、中控锁)、智能家居系统、家庭防盗报警器、医疗器械人声提示、音课程设计3佳木斯大学信息电子技术学院乐播放、家电(电磁炉、电饭煲、微波炉)、娱乐设备(游戏机、游乐机)、学习模型(早教机、儿童有声读物)、智能交通设备(收费站、停车场)、通信设备(电话交换机、电话机)、工业控制领域(电梯、工业设备)、玩具等。4.液晶显示模块金鹏电子C系列液晶模块OCMJ2木8C。该C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口。所有的功能包括显示RAM、字型产生器，都包含在一个芯片里面，只要一个最小的微处理系统，就可以方便操作模块。内置2M位中文字型ROM(CGROM)总共提供8192个中文字型(16×16点阵)，16K位半宽字型ROM(HCGROM)总共提供126个符号字型(16×8点阵)，64×16位字型产生RAM(CGRAM)，另外绘图显示画面提供一个64×256点的绘图区域(GDRAM)，可以和文字画面混和显示。提供多功能指令：画面清除(Displayclear)、光标归位(Returnhome)、显示打开／关闭(Displayon／off)、光标显示／隐藏(Cursoron／off)、显示字符闪烁(Displaycharacterblink)、光标移位(Cursorshift)、显示移位(Displayshift)、垂直画面卷动(Verticallinescroll)、反白显示(By-linereversedisplay)、待命模式(standbymode)。5.PS/2键盘模块PS/2键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说，每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘可以发送数据到主机，而主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于键盘的通讯，只要把时钟拉低即可。从键盘发送到主机的数据在时钟信号的下降沿（当时钟从高变到低）的时候被读取。从主机发送到键盘的数据在上升沿（当时钟从低变到高）的时候被读取。不管通讯的方向怎样键盘总是产生时钟信号。键盘发送的每一数据帧包含11～12个位。如果数据位中包含偶数个1,校验位就会置1，如果数据位中包含奇数个1，校验位就会置0，数据位中1的个数加上校验位总为奇数，这就是奇校验。奇校验用来错误检测。数据和时钟线都是集电极开路结构，正常保持高电平。当键盘等待发送数据时它首先检查时钟以确认它是否是高电平，如果不是，那么是主机抑制了通讯。设备必须缓冲任何要发送的数据直到重新获得总线的控制权。键盘有16字节的缓冲区，如果时钟线是高电平设备就可以开始传送数据。键盘与主机通讯的时序如图2所示，每位数据都在时钟的下降沿被主机读入。课程设计4佳木斯大学信息电子技术学院图2.PS2按键输入电路图（2）程序设计1.主程序流程图系统采用模块化编程，各部分相互独立又紧密联系。许多程序太长或太复杂，很难写在单一单元中。如果把代码分为较小的功能单元，将大大简化编程过程。模块化程序一般比单块程序容易编写、调试和修改。只要把各个单元之间的接口定义好，各个单元的详细设计就可以独立进行了。使用模块化方法可以更快地开发程序，因为较小的子程序比大程序更容易理解、设计和测试。子程序可以重用，为一个程序编写的代码经常可以用于其它的。2.子程序流程图GPRS模块实现数据的无线传输，设计中用芯片实现数据的传输。通过无线网络传送给中据中心子系统的环境参数，该环境参数可能采用短信息的形式通过GSM网络传输，也可能以数据包的形式通过GPRS网络传输，由GPRS模块接收，串口传递，传递数据分析模块处理。图3.主程序各模块协作示意图2.仿真（组装与调试）课程设计5佳木斯大学信息电子技术学院调试与测试接口不是系统运行必需的，但现代系统越来越强调可测性，调试、测试接口的设计也越来越受到重视。LPC2124有一个内置的JTAG调试接口，通过这个接口可以控制芯片的运行并获取内部信息。在本电路设计中，采用了ARM公司的标准的20脚JTAG仿真调试接口，JTAG接口上的信号nRST和nTRST与复位电路相连，形成线“与”的关系，达到共同复位的目的。在RTCK引脚接一个47K下拉电阻，使系统复位后LPC2124内部JTAG接口使能，这样就可以直接进行JTAG仿真调试了。如果不需要使用JTAG，只需在用户程序中通过设置PINSEL2寄存器禁用JTAG即可。表1.AT指令及返回值图4.GPS模块电路图5.液晶显示模块电路3.结论随着无线通信技术的不断提高，通信费用的不断降低，利用移动运营商提供的无线网络实现远程监控和数据传输已被广泛应用于各个领域。特别是基于单片课程设计6佳木斯大学信息电子技术学院机的GSM数据传输方案在GSM车载终端、自动抄表系统等远程遥测遥控系统中的应用更是倍受关注，而且已经非常成熟；为了实现更快，信息量更加大的信息交换，3G网络将会带来更加优质的通信服务，同时为实现智能交通系统提供了一种更加优秀的解决方案，让我们共同期待高速信息公路的到来吧，那是是信息技术高速发展的时代，我们的最求也更加完美。最后让我们回顾一下这篇浅显的设计方案，本设计主要完成了：（1）车载终端的硬件电路的设计与制作。（2）车载终端软件的设计与调试。（3）设备性能的测试。由于时间的原因，此系统设计还存在很多不足之处，今后将近一步拓展系统功能。4.参考文献[1]刘尚军，张志兵等ARM嵌入式技术与应用—基于Xscale处理器及Vxworks操作系统北京：北京航空航天大学出版社2007.9[2]田泽ARM9嵌入式Linux开发实验与实践北京：北京航空航天大学出版2007[3]沈连丰,许波,夏玮玮等嵌入式系统及其开发应用北京：电子工业出版社2011[4]童永清LinuxC编程实践北京：人民邮电出版社2008[5]刘岚，尹勇基于ARM的嵌入式系统开发北京：电子工业出版社2008[6]三恒星科技ARM9应用实例北京：电子工业出版社2007[7]庞丽萍操作系统原理武汉：华中科技大学出版社2008