车载信息系统终端的研究与设计

整理文档很辛苦,赏杯茶钱您下走!

免费阅读已结束,点击下载阅读编辑剩下 ...

阅读已结束,您可以下载文档离线阅读编辑

资源描述

责任编辑:叶雷52通信方式速度快捷且方便为车载终端的设计提供了有力的参考1车载终端的硬件设计1.1车联网总体架构设计本文主要研究的是车载终端的软件和硬件设计车载终端采用高速嵌入式处理器+GPRS/3G模块组合的方案[2]主控芯片为STM32F103VCT6其架构是ARMCortex-M3封装类别是LQFT100该芯片的处理能力和处理速度能够满足车载终端的使用要求选择SIM900作为车载终端的无线网络传输模块在车载终端的硬件设计中主要设计芯片供电电路复位电路时钟电路程序下载电路TFT液晶显示电路外部设备连接电路等等[3]1.2车载终端电源管理系统设计汽车蓄电池输出电压一般为12V由于许多芯片的工作电压不一致所以需要设计多个电源管理子系统以满足不同芯片的使用首先将12V电压转变为5V电压满足CAN总线节点的工作需要然后将5V电压分别转换为4V和3.3V4V电压供SIM900模块工作3.3V电压供STM32F103VCT6芯片工作12V到5V电压转换芯片采用的是稳压三极管LM2596-5V5V到3.3V的电压转换芯片采取的是封装为SOT-223的AMS1117_3.3SIM900一般工作在3.4V到4.5V电压5V到4V的电压转换芯片选用MIC29302增加去耦电容和旁路电容来滤除干扰[4]1.3GPRS无线传输模块和GPS系统的硬件设计本系统无线传输模块采用的是SIM900实现车载终端和上位机监控中心之间的通信SIM900的外围原理图如图1所示SIM900主要通过车载信息系统终端的研究与设计*Researchanddesignonvehicleinformationsystemterminal吴斌姜思羽华南理工大学广州学院(广东广州510800)姜立标华南理工大学机械与汽车工程学院(广东广州510640)*基金项目:广东省自然科学基金资助(9451064101003049),校重点学科项目(B01-XZD13001)吴斌(1988-),男,硕士,助教,研究方向:汽车电子控制技术与车联网。摘要:为了便于汽车的远程控制与管理,进行了车载信息系统终端的研究与设计。车载终端作为汽车内外信息沟通的重要平台,设计了车载终端的软件和硬件,以及CAN总线节点的软件和硬件,配合监控中心和Android手机客户端,可以实现对车辆进行监控、管理、调度和远程故障诊断等功能。最后对系统进行集成与测试,测试结果表明,车载终端工作正常,可以与CAN总线节点以及上位机之间进行通信实现相应功能。验证了车载终端软件和硬件设计方案的正确性。本文网络版地址:关键词:车联网;车载终端;CAN总线;车载信息;设计方法DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2015.3.01136责任编辑:叶雷53还可以使用备用电源供电确保在没有外接电源时内部时钟能够正常工作[5]1.4CAN总线节点硬件设计CAN总线节点采用微处理器+CAN控制器+CAN收发器的设计方案这种方案虽然外部电路设计较为复杂但是可以根据应用情况灵活地选择控制芯片成本比较低本次设计采用的微处理器是高性能低功耗STC89C52其内部资源完全可以满足系统的需要CAN控制器和收发器分别是SJA1000和TJA1050T为了提高节点的抗干扰性在SJA1000和TJA1050T之间增加了2个光电耦合器6N137进行电气隔离STC89C52与SJA1000主要通过数据I/O口相连[6]SJA1000的片选引脚CS与STC89C52的P2.7相连图2为CAN总线控制器和收发器的原理图2车载终端的软件设计论文设计的车载终端主要包括3个功能模块分别是1进行GPS数据的接收与解析2车载终端与GPRSSIM900模块进行通信实现上位机和车载终端之间的交互3车载终端与汽车上的CAN总线节点进行数据交换实现CAN总线协议与串口协议之间通信网关的功能下面将详细介绍这几个功能模块的具体实现2.1GPS和GPRS软件设计2.1.1GPS信息的提取STM32有多个串口资源使用串口1与SIM900通信串口2与CAN总线进行数据交互GPS输出数据遵循NMEA0183协议其格式是数据中的经度纬度和时间等信息都是用隔开通过判断的个数就可以提取经度和纬度信息同时还要判断GPS输出的数据是否有效数据以$GPRMC开头并且第18位为A才代表数据有效通过语句Compare_String(GPS_RxBuf,图3提取GPS信息流程图图2CAN总线控制器和收发器原理图图1SIM900电路原理图30583037责任编辑:叶雷54当单片机串口检测到缓冲区有数据时则将该数据封装成CAN总线的帧格式由CAN总线进行数据的发送反之亦然当CAN总线上的数据需要通过串口发送时将CAN总线缓冲区内的数据转换为串口数据格式然后发送出去这样即可完成实现CAN总线与串口之间的通信其转换流程图如图4所示3系统的测试与结论为了配合车载终端的测试论文开发了上位机监控中心和Android手机客户端在系统的硬件软件以及上位机设计均已经完成之后对系统进行测试车载终端与CAN总线联合调试如图5所示根据测试结果车载终端工作正常可以与CAN总线以及上位机之间进行通信实现相应功能验证了车载终端软件硬件设计方案的可行性可以为相关车联网研究提供有力的参考参考文献:[1]TSUGAWAS.Intervehiclecommunicationsandtheirapplicationstointelligentvehicles:anoverview[C]//IEEEIntelligentVehicleSymposium,2002:564-569[2]王建强,吴辰文,李晓军.车联网架构与关键技术研究[J].微计算机信息.2011,27(4):156-159[3]杨瑞.工程车辆联网系统及软件平台设计[D].杭州:浙江大学,2012[4]张伟.基于GPS和GPRS的多功能车载终端的设计[D].武汉:武汉理工大学,2011[5]张剑武.基于CAN总线的汽车信息平台的数据获取[D].上海:华东师范大学,2011[6]DavisRI,BurnsA,BrilRJ.LukkienJJ(2007)Controllerareanetwork(CAN)schedulabilityanalysis:refuted,revisitedandrevised[J].Real-TimeSystem,35(3):239~272[7]向前勇.基于单片机的GPS导航装置的设计[D].成都:西南石油大学,2009[8]王云午,魏宗寿.基于CAN总线的通信节点设计[J].现代电子技术.2008,33(11):266-268$GPRMC,0,0,6)==1)&&(GPS_RxBuf[18]=='A'))来判断在验证GPS输出信息有效之后才进行下一步的提取经纬度信息操作否则直接过滤[7]GPS信息处理流程如图3所示2.1.2GPRS无线通信软件设计SIM900可以工作在透明传输模式也就是说不需要对数据进行复杂的封装SIM900可以将接收到的数据直接通过网络发送出去对SIM900的控制是通过AT指令来实现的比较常用的透明传输AT指令有AT+CIPMODE=1\r\nAT+CGATT=1\r\nAT+CIPCCFG=5,2,1024,1\r\n等等为了保证数据的安全性和解析的方便通信双方之间定义了一个应用层协议协议内容包括帧头VIN号帧类型数据内容校验和帧尾等帧头使用$$字符表示数据的开始帧尾使用&&表示数据的结束车载终端与监控中心之间的协议规定了帧类型及其对应的编码车载终端所发送的数据包格式如下2.2车载终端CAN通信设计2.2.1CAN总线节点软件设计CAN总线节点的软件设计主要包括初始化函数查询发送函数和中断接收函数三部分SJA1000初始化是在复位模式下进行的主要设置时钟分频寄存器CDR输出控制寄存器OCR等参数然后查询状态寄存器的值若发送缓冲区被释放则可以进行数据的发送接收过程是使CPU中断若接收中断CPU读取出接收缓冲区的数据根据这三个函数可以实现CAN总线接点的数据收发功能[8]2.2.2CAN协议与串口协议网关设计CAN总线协议与STM32的串口协议格式并不一致若要实现CAN总线与串口之间数据的双向传输需进行串口协议与CAN总线协议的转换CAN总线与串口之间需要进行电平标准和通信协议的转换本次设计使用PeliCAN模式的标准帧格式总线传输波特率为图4CAN总线与串口协议数据转换软件流程图图5车联网样机联合调试38车载信息系统终端的研究与设计作者:吴斌,姜思羽,姜立标作者单位:吴斌,姜思羽(华南理工大学广州学院广东广州510800),姜立标(华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640)刊名:电子产品世界英文刊名:QutlookofElectronicTechnology年,卷(期):2015(4)参考文献(8条)1.TSUGAWASIntervehiclecommunicationsandtheirapplicationstointeligentvehicles:anoverview20022.王建强;吴辰文;李晓军车联网架构与关键技术研究[期刊论文]-微计算机信息2011(04)3.杨瑞工程车辆联网系统及软件平台设计20124.张伟基于GPS和GPRS的多功能车载终端的设计20115.张剑武基于CAN总线的汽车信息平台的数据获取20116.DavisRI;BurnsA;BrilRJ;LukkienJJControlerareanetwork(CAN)schedulabilityanalysis:refuted,revisitedandrevised[J]2007(03)7.向前勇基于单片机的GPS导航装置的设计20098.王云午;魏宗寿基于CAN总线的通信节点设计2008(11)引用本文格式:吴斌.姜思羽.姜立标车载信息系统终端的研究与设计[期刊论文]-电子产品世界2015(4)

1 / 4
下载文档,编辑使用

©2015-2020 m.777doc.com 三七文档.

备案号:鲁ICP备2024069028号-1 客服联系 QQ:2149211541

×
保存成功