（通信与信息系统专业论文）基于gpsgprs的车载记录仪系统.pdf

硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 摘要 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统利用g p s 全球卫星定位系统提供的车辆导航定 位数据和车辆自身的状态信息，通过g p r s 移动通信系统来建立起数字通道将位置和 状态等信息送至监控中心，并在电子地图上给予显示，同时监控中心还可下发各种遥 控命令对移动车辆予以控制。 本文首先介绍了车载记录仪研究的重要意义及价值，并通过对g p s 定位技术的研 究、对g p r s 移动通信系统的各种业务、接入方式和其他无线传输模式进行比较和分 析以及对a r m 嵌入式硬件系统的不断实践，提出了利用g p r s 短消息业务来传输车辆 信息和监控中心信息的车载记录仪系统解决方案。 然后本文详细论述了车载记录仪的硬件设计及软件的总体设计，主要包括g p s 定 位数据采集、g p r s 模块的数据接收和发送、数据的显示及与p c 机的通信等部分的设 计。实现了车辆的定位和监控功能。 本文提供了一个可行的车载记录仪的实现方案。 关键词：嵌入式，a r m ，g p s ，g p r s ，g i s ，短消息 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 a b s t r a c t u t i l i z i n gt h ev e h i c l en a v i g a t i n ga n dp o s i t i o n i n gd a t aa n dt h es t a t u sm e s s a g e so f v e h i c l e t h ev e h i c l er e c o r d e rs y s t e mb a s e do ng p sa n dg p r sc 纽d i s p l a yt h ep o s i t i o na n d t h es b n 培o ft h ev e h i c l e w h i l et h eo p e r a t o rc a na l s os e n dal o to fr e m o t e - c o n l x o l l i n g c o m m a n d st ot h ev e h i c l e t h e s em e s s a g e sa r em a i n l ys e n ta n dr e c e i v e db yt h ed i g i t a l c h a n n e lp r o v i d e db yg p r s f i r s to fa l lt h ep a p e rd e s c r i b e st h ei m p o r t a n ts i g n i f i c a n c eo ft h ev e h i c l er c c o r d e r s y s t e mo nt h em a n a g e m e n to f 蚴ca n dv e h i c l e t h r o u g hh a r dw o r ko fs t u d yo ng p s t e c h n i q u ea n dt h ea r me m b e d d e dh a r d w a r ep l a t f o r m , a n dc o m p a r i n gt h es e r v i c e ， a c c e s s i n gm o d eo fg p r sw i t ht h eo t h e rw i r e l e s st r a n s p o r t i n gm o d e ，t h i sp a p e rp r o v i d e sa v e h i c l er e c o r d e rs y s t e ms o l u t i o nb yu t i l i z i n gt h eg p r ss m s ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) t o u - a n s p o r tt h ev e h i c l em e s s a g e s ，m o n i t o r i n gc e l l t e rm e s s a g e s t h e nt h i sp a p e re l a b o r a t e ss o f t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g no ft h ev e h i c l er e c o r d e r s y s t e m s y s t e mi n c l u d e st h eg p sd a t ac o l l e c t i o n , g p r sp a r t , d i s p l a ya n dc o m m u n i c a t i o n s w i t hp ce t c i tp r o v i d e st h eo r i e n t a t i o na n dm o n i t o r i n go f t h ev e h i c l e t h i sp a p e rp r o v i d e saf e a s i b l ev e h i d er e c o r d e rs y s t e ms o l u t i o n k e y w o r d s ：e m b e d d e d ，删，g p s ，g p r s ，g i s ，s m s 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：绱垒砷6 年6 月 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：检缸经徊6 年6 月 日 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 1 绪论 1 1 课题背景及意义 随着中国经济的高速发展、加入w t o 之后与国际市场的接轨、人民生活水平的 不断提高，中国汽车保有量在未来很长一段时间内必然保持上升的趋势；同时城市建 设规模日益扩大，高速公路网络不断延伸，交通运输行业高速发展，城市车辆、驾驶 员及交通流量大幅度增长，无论是对于公安交通管理部门，还是对于交通运输经营单 位，都出现了许多新的问题。如何解决客运车辆、警用车辆、运输车辆、出租车、旅 游车等的有效指挥、协调控制和管理成为当前面临的一个重要课题。根据统计资料显 示由于公路堵塞而造成的直接和间接经济损失十分惊人，所以为了满足提高运输效率 和安全保障的需要，车辆监控系统的研究对我国的国民经济建设有重要的现实意义。 本课题对车辆监控系统中的车载终端部分，也就是车载记录仪部分做出了具体的研究 及设计。 1 2 车载记录仪的研究价值 电子技术与通信技术的发展使得以g p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ) 为代表的高精 度实时卫星定位技术逐步取代了传统陈旧的定位技术；计算机网络技术和移动通信技 术相结合诞生的无线数据通信网，为实时有效地监控、调度、指挥车辆提供了保障； 信息科学、系统科学不断向地图学渗透，使得g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 逐步进入实用；以前的车载装置大多采用单片机来进行控制和实现智能化，随着汽车 电子功能的增多、增强，在汽车电子中采用嵌入式技术将成为必然。嵌入式作为一种 新技术，最近几年才从单片机发展而来，其处理能力介于单片机和微型机之间，随着 嵌入式技术的不断研究和发展，嵌入式己应用到很多方面，其技术也变得越来越成熟， 其成本也在不断降低，因此开发基于嵌入式的产品既能提高产品的档次，又能提高产 品的功能和性能，我们采用嵌入式技术开发车载监控系统，一方面能增强控制能力， 提高汽车电子的智能化程度，另一方面，缩小了系统的体积，提高了系统应用的灵活 性，同时也为将来进一步增强汽车电子的功能提供了扩展空间。 总之，现代高科技的发展为智能化的现代车辆监控系统提供了坚实的技术基础。 从另一方面说，正是由于该系统的实现涉及到多方面的技术，而且这些技术都是近年 来发展起来的新技术，因而它是一个综合性很强的新兴应用研究领域，系统实用化过 程中必然存在一些技术难题有待解决，这也正是它的研究价值所在 本论文中的车载记录仪系统是采用a r m 7 微处理器构造的嵌入式系统，结合了传 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 统技术和新型的g p r s 无线通信技术，充分利用了g p r s 网络优势，可全天2 4 小时监控， 成本低，实现完全自我服务，大大提高了车载监控系统的安全性、灵活性和可靠性。 1 3 系统的主要特点 本文所研究的。基于g p s g p r s 的车载记录仪系统”采用各种技术克服了传统车 载系统中精度不高、费用高的缺点，具有很高的实用价值。特点如下： ( 1 ) 监控范围大，可靠性高 由于系统采用全球定位系统( g p s ) 来对车辆进行定位，全球任何地方都能至少观 测到四颗定位卫星，并且通过全球通信g p r s 网络来传送报警和定位信息。因而只要 车辆在g p r s 网络覆盖区内，系统就能实现对车辆的各种监控。本系统大大提高了监 控范围。实践检验，其可靠性远非一些公司自己组建的车载无线电台通信网所能相比。 ( 2 ) 建网容易，手续简单，系统管理容易，运行费用低，通信便利 由于利用g p s 全球定位卫星定位，通过g p r s 网络传输，不用自己建网，相比传 统车载无线电台通信网运行维护人员和多项费用，无论建设单位还是车主的费用都大 大降低。 ( 3 ) 采用全球卫星定位系统g p s ，定位精度高 系统采用g p s 全球卫星定位技术融合其他技术来测定车辆位置，比较有效地消除 了各种误差，特别是消除了美国人为的s a 误差的影响，大大提高了定位精度。 1 4 本文要完成的工作 本论文主要研究基于g p s g p r s 的车载记录仪系统，也就是对车辆监控系统中的 车载终端的研究。本系统实现的任务针对性强，主要是实现车辆与监控中心之间数据 的交互所以不需要复杂的任务管理。使用简单方法烧写f l a s h ，系统启动后直接执 行该程序，不需要操作系统参与就能够实现对它们的管理。从事的主要工作内容如下： ( 1 ) 车载终端整体方案的设计：摒弃了传统基于单片机的设计方法，系统主体采 用嵌入式设计，c p u 为常用的三星公司的a r m 7 系列s 3 c 4 4 b o x ，数据的传输采用目 前先进的g p r s 模块，并引入g p s 定位技术获取车辆的位置信息。 ( 2 ) 车载终端的硬件设计与实现：带a r m 7 型的c p u ，8 ms d r a m 内存，2 m f l a s h 存储器，液晶显示单元，按键电路，g p r s 模块用于远程无线通讯和g p s 模块 用于车辆位置定位。 ( 3 ) 车载终端控制软件的设计与实现：引入模块化软件设计思想，并给出各部分 的程序流程图，列出系统中的关键程序。其功能主要是车辆状态信息的接收及存储、 按键处理、信息显示及串口通信。 2 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 1 5 论文各章节内容安排 本文共分6 个章节。 第一章绪论部分主要介绍本课题的背景和意义，以及车载记录仪系统的研究价值 和发展状况。 第二章主要介绍车辆监控系统的整体架构。 第三章详细介绍车载终端硬件的设计先分析系统目标，接着根据系统目标设计 了系统的结构模型，介绍了其工作机理，最后详细分述了系统硬件设计方案。硬件按 功能模块的设计分类描述，每个部分包括主要芯片的功能介绍和使用规则，主要管脚 的说明、线路的连接和对应的原理图。 第四章详细介绍车载终端软件的具体设计。将系统软件划分为不同模块，然后具 体分析每个模块的实现，主要是各模块的设计思想和工作流程图。 第五章介绍车辆监控中心系统的整体设计。介绍监控中心的系统构成及工作过 程。软件部分给出具体的结构图和流程图。 第六章给出本论文的总结和展望。 3 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 2 车辆监控系统 2 1 车辆监控系统概述 车辆监控定位系统由车辆定位终端，无线通信链路和车辆监控管理中心三个部分 组成。其主要功能是将移动目标的动态位置( 经度和纬度) 、时间、状态等信息，通过 无线通信链路传送至监控中心站，而后在具有强大的地理信息查询功能的电子地图上 进行移动目标运动轨迹的显示，并对目标的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等 用户感兴趣的参数进行监控和查询，为调度管理提供可视化依据，提高车辆的运营效 率，并确保车辆的安全。 在车辆监控系统中，车载终端也就是车载记录仪，可以采用g p s ( 全球定位系统 技术) 、g l o n a s s 技术或其他的定位技术来获取当前车辆的位置。 车辆定位终端采用无线通信模块进行数据的传送，系统的无线通信链路可以采用 集群系统、g s m v g p r s 网络或者其他的无线传输系统完成数据的传送。其中g p r s 通 信( t c p i p 传输) 具有传输速率高、实时性好的优点，但成本较高。当前车载监控系统 的常用通信方式为短消息通信，短消息具有覆盖范围广的优点，传统的短消息通信具 有传输延时大、信息容量小等缺点，但通过g p r s 实现的短信业务，短信是采用数据 包的方式，而且在监控中心与短消息中心建立专线( d d n ) 连接，具有实时性，突发性， 高速和通信量大的特点，因此在本系统中采用g p r s 短消息业务来实现对车辆的远程 无线监控。 监控管理中心是一个由调度终端、报警终端、数据采集终端( 前置机) 或者网络通 信服务器、调度统计打印终端、电子地图显示终端等多台微机组成的局域网结构。各 终端也可根据工作需要而合并在一起或取舍，以完成车辆的管理和调度等功能。 2 2 车辆监控系统的组成与实现 基于g p s g p r s 技术的车辆监控系统主要是由车载终端和监控中心两大部分组 成，其中车载终端是由g p s 接收机，车载控制器和g p r s 通信模块构成的，其中g p s 接收机用来接收g p s 卫星发来的信号并解算出定位数据，车载控制器进行数据提取、 格式转换，同时能根据控制输入( 报警、参数设置等) 做出相应的响应。g p r s 通信模 块则完成定位信息( 还包括一些其它信息，如s m s c 地址等) 的发送或与监控中心进行 通信。g p r s 通信模块将定位信息传送给监控中心后，监控计算机通过地图匹配技术 对数据进行存储和处理，最终在电子地图上显示运行轨迹。存储即指连续记录一段时 间内多个车辆运行的轨迹( 定时更新) ，以备相关部门监督、查询。此外，当检测到车 载终端处于报警状态时，电子地图给予突出化显示，以提示监控人员及时做出合理处 4 硕士论文基于g p s ，g p r s 的车载记录仪系统 理。 其结构图如图2 2 i 所示： 辱曳 图2 2 1 车辆监控系统 5 硕士论文摹于g p s g p r s 的车载记录仪系统 3 车载终端的硬件设计 车载终端的主要功能： ( 1 ) 定位信息的发送功能。能够接收g p s 信息，并从信息中分解出定位信息，时 间、速度等相关信息发向监控中心。 ( 2 ) 数据显示功能。将自身车辆的位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度等。 ( 3 ) 调度命令的接收功能。接收监控中心发来的调度指挥命令并显示。 ( 4 ) 报警功能。一旦出现紧急情况，司机启动报警按钮，监控中心显示出车辆情 况、出事地点、出事时间及车辆人员等信息。 ( 5 ) 中央处理系统和存储系统。实现高效的信息处理和控制，并能存储相关数据。 ( 6 ) 与p c 机进行串1 ：3 通信。车载系统存储器中的g p s 数据上传n p c 机，p c 机对车 载系统进行有关参数( 如g p r s 模块数据发送周期等) 的设置等。 3 1 系统的需求分析和总体设计方案 车载g p s g p r s 系统的设计必须满足基本数据需求和增值业务需求。基本数据需 求就是通过g p r s 无线链路把卫星定位等信息传送到监控中心，并可以接收监控中心 下达的监控指令，对于这个流程的实现，首先要能够采集g p s 卫星定位数据并对该数 据进行一定的运算处理和封装处理，其次要能够通过g p r s 无线数据链路访问位于监 控中心的服务器。除此之外车载系统还可以进行与p c 机的串口通信、提供显示面板 以及按键操作面板。满足基本数据需求之后，可以扩展增值业务，提供诸如车载免提 电话和短消息语音播放等功能。 对于基本数据需求来说，卫星数据采集可以通过g p s 模块实现，但是需要有一个 可以控制的接口和具有较强计算能力的处理器来处理采集的数据。无线数据链路的物 理层可以由g p r s 模块承载。显示面板可用液晶显示模块，操作面板可以通过简单的 按键电路实现。 车载终端的硬件主要划分为以下几个部分：g p s 接收机、g p r s 模块、车载控制 器( a r m ) 、存储- 器( f l a s h 和s d r a m ) 以及电源的电路设计。g p s 接收机能同时接收 多颗g p s 卫星发来的定位信号( 经纬度、速度、方向、茼度及时间等) ，此数字定位信 号经车载控制器，按g p s 相关协议进行处理后，送给g p r s 模块，以短信息( s m s ) 业务 方式以专线模式( d d n ) 发送到监控中心，这是上行传输方向。而由监控中心发送调度 指令或监控信号给车载终端，则是下行的传输方向。 3 2 车载终端硬件设计方案 车载终端f l a g p s 接收单元、g p r s 模块、车载控制器、存储器、显示单元和按键 6 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 电路等组成，并提供与p c 机通信的接口。车载终端通过g s m g p r s 网络和监控中心 进行双向的信息传输；它接收g p s 定位信号，并将车辆的位置和状态信息传送到监控 中心，同时接收监控中心的指令数据。车载终端的结构框图如图3 2 1 所示： 3 3 车载控制器 图3 2 1 车载终端硬件框图 车载控制器是连接导航定位装置与移动通信设备之间的纽带，是车载单元的重要 组成部分。因而，对车载控制器的研究也是硬件设计中非常重要的一个环节。 本系统的控制核心采用s a m s u n g 公司的a r m 7 系列芯片s 3 c 4 4 b o x 。 s 3 c 4 4 b o x 有出色的内核性能，丰富的外部接口和低功耗。s 3 c 4 4 b o x1 6 3 2 位r i s c 处理器被设计来为手持设备等提供一个低成本高性能的方案。 s 3 c 4 4 b o x 提供以下配置：2 5 va r m 7 t d m i 内核带有8 k c a e h e ；可选的内部 s r a m ；l c d 控制器( 最大支持2 5 6 色s t n ，使用l c d 专用d m a ) ；带自动握手的2 通道 u a r t ( i r d a l 0 ，1 6 - b y t ef i f o ) ；4 通道d m a ；外部存储控制器( 片选逻辑，f p e d o s d r a m 控制器) ；带有p w m 功能的5 通道定时器；看门狗定时器；i o 端口；8 通道1 0 位a d c ；r t c ；1 2 c b u s 总线接口；u s b u s 总线接1 2 1 ；同步s l o 接口和p l l 倍 频器。 3 3 1a r m 7 系列芯片s 3 c 4 4 b o x 的特点1 2 1 1 1 1 体系结构 具有1 6 3 2 位r i s c 体系结构和a r m 7 t d m i 处理器内核的强大指令体系。 t h u m b 代码压缩机在具有最大化代码密度的同时保持了3 2 位指令性能。 提供基于j - t a g 的片上集成i c e 调试支持解决方案。 具有3 2 8 位硬件乘法器。 硕士论文 基于g p s i g p r s 的车载记录仪系统 实现低功耗的s a m b ah 总路线结构，主频高达6 6 m h z 。 2 系统管理器 支持大小端方式。 寻址空间是每b a n k 为3 2 m b ( 共5 1 2 m b ) 。 支持每b a n k 可编程的8 1 6 3 2 位数据总路线宽度。 7 个b a n k 具有固定的b a n k 起始地址和可编程的b a n k 大小。 1 个b a n k 具有可编程的b a n k 起始地址和b a n k 大小。 8 个存储器b a n k 包括： 一个r o m s 洲存储器b a n k ； 2 个r o m s r a m d r a m ( 快速页面，e d o 和同步d r a m ) 存储器b a n k 。 所有的存储器b a n k 具有可编程的操作周期。 支持外部等待信号延长总路线周期。 支持掉电时d 心帕d r a m 的自刷新模式。 支持均匀非均匀的d r a m 地址。 3 c a c h e 存储器和内部s r a m 一体化的8 k bc a c h e 。 未用的c a c h e 空间用来作为0 4 8k b 的s r a m 存储空间。 支持l r u ( 近期最少使用) 替换算法。 采用保持主存储器与c a c h e 内容一致性的“写穿式”策略。 写存储器具有4 级深度。 当c a c h e 未命中时，采用“请求数据首先填充”技术。 4 时钟和电源管理 低功耗。 片上p l l 使m c u - i 作时钟最大达到7 5 m h z 。 可以通过软件设置各功能模块的输入时钟。 电源模式包括： 一正常模式：正常工作模式； 慢速模式：不加p l l 的低时钟频率模式； 一空闲模式：仅停止c p u 的时钟； 停止模式：停止所有的时钟。 通过e i n t 7 0 或r ! i 报警中断从停止模式唤醒。 5 中断控制器 3 0 个中断源( 1 个看门狗定时器中断，6 个定时器中断，6 个u a r t 中断，8 个外部中断，4 个d m a 中断，2 个r t c 中断，1 个a d c 中断，1 个1 2 c 中断，l 8 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 个s 1 0 中断) 。 采用向量化的m q 中断模式以减少延迟。 可选的电乎，边沿模式触发外部中断。 电平，边沿模式具有可编程的优先级。 支持f i q 为紧急的中断请求进行服务。 6 定时器和p w m ( 脉宽调制) 5 个1 6 位具有p w m 功能的定时器和1 个1 6 位内部定时器( 可进行基于d m a 或中断的操作) 。 可编程的占空比周期、频率和优先级。 能产生死区。 支持外部时钟源。 7 r t c ( 实时时钟) 具有充分的时钟特性，毫秒、秒、分钟、小时、日、星期、月及年。 提供3 2 7 6 8 k h z 的时钟频率。 定时警报，可用于唤醒c p u 。 可产生时钟节拍中断。 8 通用i ，o 口 8 个外部中断口。 7 1 个多功能输入腧出口 9 u a r t ( 异步串行通讯) 2 通道u a r t ，可进行基于d m a 或中断的操作。 支持5 位、6 位、7 位或8 位串行数据传输接收。 支持在发送接收期间的h w 握手功能。 可编程的波特率。 支持i r d a1 0 ( 1 1 5 2 k b p s ) 。 支持用于测试的回馈模式。 每个通道具有2 个内部3 2 字节的f 珲0 分别用于输入和输出。 1 0 d m a ( 直接存储器操作) 控制器 2 通道通用d m a 控制器，不需要c p u 干预。 2 通道d m a 桥( 外设d m a ) 控制器。 支持i o 到存储器、存储器到i o 和i o 到i o 的6 种d m a 请求，即软件、 4 个内部功能模块( u a r t ，s i o ，定时器，u s ) 和外部引脚d m a 请求。 在同时发生的多个d m a 之间具有可编程的优先级顺序。 采用猝发式的传输模式以提高f p d r a m ，e d o d r a m 和s d r a m 的数据传 9 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 输速率。 支持从外部设备到存储器和存储器到外部设备之间n y b y 模式。 1 1 舳转换器 8 通道的a d c 。 最大5 0 0 k s p s 1 0 位。 1 2 l c d 控制器 支持彩色黑白灰度l c d 屏。 支持单路扫描和双路扫描。 支持虚拟显示屏功能。 系统存储器用来作为显示缓冲区。 采用专门的d m a 从系统存储器中获得图像数据。 可编程的屏幕大小。 灰度等级为1 6 级灰度。 最多2 5 6 种颜色。 1 3 看门狗定时器 1 6 位的看门狗定时器。 在定时器溢出时发出中断请求或系统复位。 1 4 1 2 c 总线接口 l 通道多主1 2 c 总线，可进行基于中断的操作模式。 可进行串行、8 位、双向数据传输，标准模式速度达到1 0 0 k b p s ，快速模式达 到4 0 0 k b p s 。 1 5 i i s 总线接口 1 通道音频i i s 总线接口，可进行基于d m a 的操作。 提供串行、每通道8 1 6 位的数据传输。 支持m s b j u s t i f i e d 数据格式。 1 6 s i o ( 同步串行i o ) 1 通道s 1 0 ，可进行基于d m a 或中断的操作。 可编程的波特率。 支持8 位串行数据的传输和接收操作。 1 7 工作电压范围 内核为2 5 v , i ，o 口为3 0 3 6 v 。 1 8 工作频率 最大为7 5 删z 。 1 9 封装 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 采用1 6 0 l q f p 1 6 0 f b g a 两种方式。 3 3 2s 3 c 4 4 b o x 引脚定义脚1 s 3 c “b o x 的引脚配置和功能： o m i ：o j 输入：o m i ：o 】设置s 3 c 4 4 b o x 在测试模式和确定n c r c s 0 的总线宽 度，逻辑电平在复位期间由这些管脚的上拉厂f 拉电阻确定。o o ：8 b i t o l ：1 6 - b i t 1 0 ：3 2 b i t1 1 ：t e s t m o d e 。 a d d r 2 4 ：0 】输出i 地址总线输出相应段的存储器地址。d a t a 3 1 ：o 】输入 输出：数据总线，总线宽度可编程为8 1 6 3 2 位。 n g c s 7 ：o 】输出：芯片选择，当存储器地址在相应段的地址区域时被激活。 存取周期和段尺寸可编程。 n w e 输出：写允许信号，指示当前的总线周期为写周期。 n w b e 3 ：0 】输出：写字节允许信号。 n b e 3 ：0 】输出：在使用s r a m 情况下字节允许信号。 n o e 输出：读允许信号，指示当前的总线周期为读周期。 n x b r e q 输入：n x b r e q 总线控制请求信号，允许另一个总线控制器请求控 制本地总线，n x b a c k 信号激活指示已经得到总线控制权。 n ) ( b a c k 输出：总线应答信号。 n w 碱入：n w a i t 请求延长当前的总线周期，只要n w a i t 为低，当前的总 线周期不能完成。 e n d i a n 输入：它确定数据类型是l i t t l ee n d i a n 还是b i ge n d i a n ，逻辑电平在复 位期间由该管脚的上拉厂f 拉电阻确定。0 ：l i t t l ee n d i a nl ：b i g e n d i a n 。 n r a s i ：0 1 输出：行地址选通信号。 n c a s 3 ：0 1 输出：列地址选通信号。 n s r a s 输出：s d r a m 行地址选通信号。 n s c a s 输出：s d r a m 列地址选通信号。 n s c s 1 ：0 】输出：s d r a m 芯片选择信号。 d q m 3 ：o 输出；s d r a m 数据屏蔽信号。 s c l k 输出：s d r a m 时钟信号。 s c k e 输出：s d r a m 时钟允许信号。 v d 7 ：0 】输出：l c d 数据线，在驱动4 位双扫描的l c d 时，v d 3 ：0 1 为上部 显示区数据，v d 7 ：4 】为下部显示区数据。 v f r a m e 输出：l c d 场信号，指示一帧的开始，在开始的第一行有效。 v m 输出：v m 极性变换信号，变化l c d 行场扫描电压的极性，可以每帧或可 1 1 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 编程多少个v l i n e 信号打开。 v l i n e 输出：l c d 行信号，在一行数据左移进l c d 驱动器后有效。 v c l k 输出：l c d 点时钟信号，数据在v c l k 的上升沿发送，在下降沿被l c d 驱动器采样。 t o u t 4 ：0 1 输出：定时器输出信号。 t c l k 输入：外部时钟信号输入 1 e i n t 7 ：0 1 输入：外部中断请求信号。 ， n x d r e q i ：0 1 输入：外部d m a 请求信号。 n x d a c k i ：0 1 输出：外部d m a 直答信号。 r x d i ：0 1 输入：u a r t 接收数据输入线。 t x d i ：0 1 输出：u a r t 发送数据线。 n c t s i ：o 输入：u a r t 清除发送输入信号 n r t s i ：0 1 输出：u a r t 请求发送输出信号。 i i c s d a 输入输出；1 2 c 总线数据线。 i i c s c l 输入输出：1 2 c 总线时钟线。 s l r c k 输入输出：i i s 总线通道时钟选择信号线。 i i s d o 输出：s 总线串行数据输出信号。 i i s d i 输入：i i s 总线串行数据输入信号。 i i s c l k 输入输出：i i s 总线串行时钟。 c o d e c l k 输出：c o d e c 系统时钟。 s i o i b 输入：s i o 接收数据输入线。 s i o t x d 输出：s i o 发送数据线。 s i o c k 输入输出：s i o 时钟信号 s i o r d y 输入输出：当s i o 的d m a 完成s i o 操作时的握手信号。 a i n 7 ：o 】：a d c 模拟信号输入 u 迮f t 输入：a d c 顶参考电压输入。 削e f b 输入：a d c 底参考电压输入。 a v c o m 输入：a d c 公共参考电压输入 p 7 0 ：0 】输入输出：通用口( 二- 些口只有输出模式) 。 n r e s e t ：复位信号，n r e s e t 挂起程序，放s 3 c 4 4 b o x 进复位状态。在电源 打开已经稳定时，n r e s e t 必须保持低电平至少4 个m c l k 周期。 o m 3 ：2 】输入：o m 3 ：2 】确定时钟模式。0 0 = c r y s t a l ( x t a l 0 ，e x t a l 0 ) ，p l l o n0 1 = e x t c l k ，p l lo n1 0 ，1l = c h i pt e s tm o d e 。 e x t c l k 输入：当o m 3 ：2 】选择外部时钟时的外部时钟输入信号线，不用时 硕士论文 基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 必须接高( 3 3 、，) 。 x t a l 0 模拟输入：系统时钟内部振荡线路的晶体输入脚。不用时必须接高 ( 3 3 v ) 。 e x t a l 0 模拟输出：系统时钟内部振荡线路的晶体输出脚，它是x t a l 0 的反 转输出信号。不用时必须悬空。 p l l c a p 模拟输入：接系统时钟的环路滤波电容( 7 0 0 p r ) 。 x t a l l 模拟输入：r t c 时钟的晶体输入脚。 4 e x t a l l 模拟输出：r t c 时钟的晶体输出脚。它是x t a l l 的反转输出信号。 c l k o u t 输出：时钟输出信号 n t r s t 输入：t a p 控制器复位信号，n t r s t 在t a p 启动时复位t a p 控制器。若 使用d e b u g g e r ，必须连接一个1 0 k 上拉电阻，否则n t r s t 必须为低电平。 t m s 输入：t a p 控制器模式选择信号，控制l 垤控制器的状态的顺序，必须 连接一个1 0 k 上拉电阻。 t c k 输入：t a p 控制器时钟信号，提供j t a g 逻辑的时钟信号源，必须连接一 个l o k 上拉电阻。 t d i 输入；t a p 控制器数据输入信号，是测试指令和数据的串行输入脚，必须 连接个1 0 k 上拉电阻。 t d o 输出：t a p 控制器数据输出信号，是测试指令和数据的串行输出脚。 v d d ：s 3 c 4 4 b o x 内核逻辑电压( 2 5 、r ) 。 v s s ：s 3 c 4 4 8 0 x 内核逻辑地。 v d d i o ：s 3 c 4 4 b o xi 0 1 2 电源( 3 3 。 v s s i o ：s 3 c 4 4 b o x 地。 r t c v d d ：r t c 电压( 2 5 v 或3 v ，不支持3 3 、，) 。 v d d a d c ：a d c 电压( 2 5 、，) 。 v s s a d c ：a d c 地。 3 3 3s 3 c 4 4 8 0 x 的控制功能 $ 3 c 4 4 b o x 在整个系统中主要完成各个模块的协调、l c d 的显示、按键电路的扫 描、外围通信接口的管理和数据的处理等任务。在本系统中，c p u 控翻j l c d 显示是通 过在s d r a m 中划分显存实现的，扫描按键是通过i 0 1 口实现。 a r m 处理器同时分别通过串行1 2 u a r t 0 去控制g p s 的工作以及与p c 机的通信， 通过串行口u 灿汀1 去控制g p r s 的工作。其中： ( 1 ) a r m 处理器对g p s 的控制主要是通过串行1 2 u a r t 0 发送控制命令实现( g p s 采样周期的设置、g p s 输出数据选择、波特率设置等1 ，同时也是通过串行i x l u a r t 0 1 3 硕士论文基于g p s g p r s 的车载记录仪系统 接收g p s 定位信息，由于g p s 输出数据采用n m e a - 0 1 8 3 格式，输出数据为多组，本车 载系统只关心其经纬度、时间等信息，因而仅选择了g p g g a 记录语句。 ( 2 ) a r m 处理器对g p r s 的控制主要是通过串行c i u a r t l 发送a t 命令实现。同 时，在该系统设计中，a r m 处理器还可以通过控n v o 口电平输出状态，对g p r s 进 行硬件复位，以防止意外情况下的不可恢复性死机( 值得注意的是，通常情况下，g p r s 模块都有软件复位命令，为实现对g p r s 模块的保护，在软件复位命令无效时，选择 硬件复位) 。 ( 3 ) a r m 处理器对其它外围接口的控制主要通过通用i o c i 实现开关( 电平) 输入 输出。 g p s 模块与p c 机通信接口共用a r m 处理器的u 删，a r m 处理器通过i 01 2 电 平输出状态来控s f j c d 4 0 6 6 b c 进行切换，系统处于正常工作状态时，默认由g p s 模块 占用u a r t o ；需要上传数据到p c 机或p c 机对系统有关参数进行设置时，a 蹦处理器 通过旧切换使p c 机通信接口占用u a r t 0 。 与车用报警器( 防盗报警、紧急报警等) 的接口是通过f o l 3 连接的按键电路来实 现。一旦出现紧急情况，司机启动报警按键，将车辆情况、出事地点、出事时间及车 辆人员等信息发送到监控中心。 ( 4 ) a r m 处理器对系统的整体控制：首先，a r m 处理器完成对g p r s 、g p s 及外 围接口的初始化工作；其次，a r m 处理器通过串行口u a r t 0 接收g p s 定位数据( 或 与p c 机通信) 、通过串行1 2 u a r t l 对g p r s 进行操作，实现与服务器之间的数据交互 与控制：最后，a r m 处理器还必须要周期性地对系统终端的当前状态作出测试及判 断，并对各种实际情况作出相应的处理，以保证系统能正常而稳定地工作。 3 4 系统的外围电路设计1 5 1 1 1 9 1 3 4 1 电源电路 在该系统中，需要使用5 v 、3 3 v 、2 5 v 、3 6 v 、2 8 v 以及2 7 v 的直流稳压电源， 其中，s 3 c 4 4 b o x 及部分外围器件需3 3 v 电源，s 3 c 4 4 b o x 内核需要2 5 v 电源，另外 部分器件需5 v 电源、g p r s 模块需要3 6 v 和2 8 v 电源，l c d 需要2 7 v 的电源。为简化 系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的5 v 的直流稳压电源。有 很多d c - d c 转换器可完成5 v 到3 3 v 的转换，在此选用l i n e a rt e c h n o l o g y 公司的 l t l 0 8 x 系列中的l t l 0 8 6 。再选用l i n e a rt e c h n o l o g y 公司的l t l 7 6 1 得n 2 5 v 和2 8 v 的 电压，用l m 3 1 7 得n 3 6 v 的电压。 1 4 堡主堡苎 茎王旦! ! 翌! 堕竺兰垦望墨堡墨竺二一 州1 0 8 6 l r v i n 1 7 o u t h i n3 2 v 【) d 33 1 v d d ：；，3 1，) ， v m 昌v 哪【i l 矗 1 c 6 3l + ：c 6 0 ，1 7 0 u f i _ 1 ，1 、1 0 举2 8 i 0l u f l】 i ? i 图3 4 i i 系统的电源电路一( 3 3 v ) 7 6 1 抑 5 v d d 33 v 1 i n0 u r ；il ；c 邛： 。：i ； i 】c 5 6l 3 。 i 4 1 do l u | 二 + j 1 呻f 宰 l u t 。 s h d 醒b y p ：= ：= 一一广l ( ， 1i l l i 图3 4 i 2 系统的电源电路- - ( 2 5 v ) r 2 1 x 慨f i ；1。l 【i i i fil ! l ：i t ! + _ 卜_ + w i ”+ 1 iill j l i l ll i i l 4 - 4 h h 一卜讨4 0 ：寸一十h 一黼li 甯 卜i 卅h 寸 i 。；ii 。 l j0 l 寸jh o u ti o u t ；1 6 - s vji lj 擎2 r y j - ii il1 ，1 p 辑穗瑙 ；：；一1l ；i ! ； 3 删 l x i ! i ； i l ； l ，一 瑶i 14 l b o “：d 一。：1 ；! 3 u ，斋。；l 孙鼬等7 ； | 帑 1 i ： 釜l l ，一 6 l c d o n 】 5 a 玉m 眦 1 3 1 l l li l _ 0 l 乜f l i l 一碗悄粥1 i l _ r t “ ：7 o nl a 栅 2 i 一 。l i fl ，lj l p 4 i j l _ l c d p o l ，丑 耕攀l li il ! 甲掣 。if i 咕 n d l c d f b 一 i m 4 x ! ! 粤l 。 + - hi l lh 赫。仆骂，：描 i ： l ! f ： 【i 1 jl l ；! ； li ；撇； ji i 峄ifliil ：ij ：i 韵l 掣孕三 i 。 图3 4 1 3l c d 电源( t r y ) 1 5 硕士论文基于o p s o p r s 的车载记录仪系统 l m 3 17 t ll 3 2v 七 vm+vo l 凸 c 花