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文档简介
基于LPC2214的车载导航服务终端的系统设计引言GPS在中国已经有十几年的发展历程,但在民用领域却一直投有大的突破。最近几年,GPS民用的前景已经越来越清晰,用户需求正在上升。目前有两种应用被看好:一个是民用导航终端,特别是车载系统;男一个是基于的移动定位服务。导航是LBS(LocationBasedServices)应用在汽车上的主要方式。目前我国已经有汽车导航的实际应用,一种是“GPS接收机+简化版的GIS引擎+地图数据”的模式,通过GPS接收机获取定位信息,然后调用本机存储的地图,将定位信息映射到电子地图上实现导航功能。这种模式虽然比较方便快捷,但也有其自身的局限性,例如成本较高、地图资源不能共享、无法做到动态的地图更新。还有一种是“GPS接收机+GSM模块十短信业务”的模式,通过GPS接收机获取定位信息,以短信的方式将定位信息发送至控制中心,再通过GSM模块拨打中心,以语音方式得到导航信息。这种模式成本较低,信息准确,但短信一般有延时;实验表明在网络延时不大的情况下单向传输一条140字节的短信,传输延时为6s的累计概率为92.86%,而且打获取导航信息的速度太慢,操作也不方便。而这些问题通过与运营商已有的通用分组无线业务GPRS结合可以得到较好的解决。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁、少量的数据传输,也适用于个别的大数据量传输。因此,车载终端选用高性能的处理器,通过GPRS与信息中心通信,完全可以实现远程地图下载与自主导航。本文介绍了一种基于ARM处理器、支持GPRS、低成本的车载导航终端,并对其中所涉及的硬件设计方案给出了详细的描述。1LBS系统模型与车载导航服务终端介绍1.1LBS系统模型LBS系统主要由全球定位系统、移动终端、无线通信网络和信息服务中心组成,如图1所示。图中GPS卫星提供定位信息,是整个LBS系统得以实现的关键;移动终端主要用来获取位置信息,发出位置服务申请以及解读导航信息;G3SM通信网络用于实现移动终端和信息服务中心的通信;信息服务中心是定位服务系统的核心,负责与移动终端的信息交互和各个分中心的网络互连,完成各种信息的分类、记录和转发以及分中心之间业务信息的流动,并对整个网络进行监控。1.2终端功能本终端采用车用电源供电,接通电源后,各模块自动启动。该终端具有以下功能:GPS定位功能;远程电予地图实时下载;定位信息和地罔数据的实时显示;主控芯片可以进入掉电模式,降低功耗,按下相应功能键能够立即唤醒主控芯片。1.3终端主要模块GPS模块采用瑞士u-blox公司的TIM-LH。该GPS接收器可以在天空视野有限的区域内提供动态条件下的精确导航,定位精度半径可达2.5m;有2个全双工串口,支持NMEA、RBX和RTCM串口协议。集成度很高,大小是25.4mm×25.4mm,高度只有3mm。GPRS模块选用法国Wavecom公司推出的Q2406A。该模块支持900/1800MHz两种频带,所在频段功率分别为2W(900MHz)和1W(1800MHz),支持WAP(WirelessApplicationProtocol)、IrDA1.2A协议和GPRS;有AT数据集接口,支持数据、语音、短信、服务等,其数据下载速率可达53.6khps,上传速率可达26.8kbps。本终端使用ARM微处理器作为主控芯片,结合GPRS,实现实时地图下载与快速处理。LPC2214是Philips公司推出的基于ARM7TIDMI(Thumb)内核的16/32位微处理器,128位的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大速率时钟下运行;其高速计算能力为地图数据的快速处理提供了保障,性价比远高于普通单片机。LPC2214具有8/16/32位的外部存储器接口,可对4个外部存储器进行配置,每个存储器可达16MB,为大量数据存储和嵌入式操作系统的下载提供了条件;而且该芯片具有功率控制模块,当暂时不需要导航时可使终端进入掉电模式,大大降低了功耗。另外,浚芯片有两个串口,内嵌片内可编程锁相环PLL,CPU最高工作频率可达60MHz。2车载导航服务终端关键硬件设计与分析车载导航服务终端的硬件结构如图2所示,LPC2214的串口O与GSM/GPRS模块连接,串口l与GPS模块连接。液晶显示器(LCD)通过并行方式与ARM芯片连接,采用8位数据传输方式;键盘采用矩阵扫描的方式,由8根GPIO端口线控制。讲拿抢抚捷终真端上特电以为后,蚊通过呜软件专设置哲登录胀GP偷RS倡;G秧PS享模块表接收柔到G何PS紫数据宵后通墨过串胜口1划自动离向主版控芯圾片发够送;冤主控捎芯片苹收到岭GP练S数冻据后放选择适需要荡的信蹈息,递并将叼定位置信息卫显示晓在L责CD蜡上。尊需要例周边样地图滋信息严时,哀按下句相应咳的功颜能键鸦,主支控芯崖片扫请描到谅键盘材信号梅,将腐定位倒信息瑞通过丧串口修0传抓递给他GS巡M/革GP徒RS湖模块浴,并添以短隐信的朴形式藏发送孝到信帽息服纳务中圆心,奥通过窄GP沟RS隶下载剥周边禁地图烘数据秆,主圆控芯蜜片通占过串惩口0附读取痛地图疾数据吓,处格理后派在L领CD毕上显雕示,法实现保自主哀式导滴航。趁霸砖2.礼1绕电源撕电路款的设动计与洋分析奶狼终端捉系统威需要泡电源狗模块双提供锯3路拉电压怕,分尾别为锣:3娃.3膛V、遣1.功8V欠和5腊V。捞其中帅:L灿PC辟22均14欲的内展核电聚源电垂压为范l.阅8V喇;L报PC颜22貌14崖的I宅/O册口电匠源电咐压、改TI戚M-精LH德和Q狱24进06厉A枣的供液电电茅压为短3.绿3V游;液峡晶显蕉示器散的供播电电改压为猪5V距。本艇终端唯采用们车用籍电源隙供电愤,电臭压一例般为扭12尿V或尿14接V。曾选用简Na驱ti度on摆al材公司进的L聪M2驻57秒6系舰列电柏源芯若片来适获取饿5V隙和3或.3肉V电及压,缸具体棵方案颜是:呀选用特LM攻25雅76孙-5您.O乒获得叙5V滑的电佳压、辉LM邪25利76览-3范.3怀获取貌3.蝴3V辈电压饶,然陪后3扒.3拐V的劲电压殖为输爪入电勇压通葱过电蜂源芯丑片L恳Ml他ll然7-生l.昆8得唐到l锈.8椒V电安压。料判电源设线和农地线应是所烧有电筛路的餐公共盛部分烧,由置于各晌部分垫电路薄的工蒜作电镰流通走过电项源与的引线截而相寸互耦喇合,拒从而软形成竞干扰猎,因户此印悲刷电舱路板凤PC扇B(砌Pr坡in吴te莫d你Ci形rc结ui嚷t矩Bo鞠ar裤d)岩的地瞒线与叫电源仆线要抓精心臭设计逆。在勤设计蜓PC言B奸时,宵可根福据电花流的神大小郑,尽惯量加亩大电划源线遗的布傅线宽幻度;恩同时艘减少竞环路案电阻轿,使肺电源瑞线、弓地线笛的走换向与捉数据缝传递元的方隐向一惕致。享由于山多层导板的夏抗干赴扰能边力明含显高始于双慰层板殿,因多此可烤以考孔虑设哲置电甜源层正和地柔层。惨对于肺一块银电路游板上春需要把多个焦电源刑电压尿的情暮况,袄可针颂对不胶同的程电压券对电那源层树进行招分割翼;在驰PC明B布捞局时某应尽表量把喝使用归相同像电源治电压很的器岂件分鲜布在佣对应红的区买域。偷地层孟与电醉源层坛紧耦偏合,蠢适当券地比增电源勺层外统延,格也可克以有月效地晴抑制索共模年干扰扶;当须然也赠可以肚设置骑多个尝电源程层,袍但成分本会乓大幅块增加抛。本功终端驳的电虾路板再采用勤设置理单个圆电源辫层、轰分割剥电源港层的颜方法趴,分刑割好长的电伸源层懒如图嫂3所两示。晋郊此外轿,电岂路板钻的电感源输气入的置端应膨接1隙0~偏10染0粗μ存F的页去耦嫁电容光;每观个芯蝶片的法VC吉C端颈口和牵地之阔间接凉一个耻O.卧01岁~O貌.1伟μ巷F的荐去耦沾电容衡,也涝可以齿有效子抑制株噪声彩的干遇扰。铁实践炉证明抄,上奇述一柔些方召法对石抑制割信号班频率剪低于盗10盲M钢Hz素的电章路板杏上的惜噪声造和干庸扰比茎较有容效。侮宗2.等2莲GP增S模牛块外优围电隐路病换GP友S模纵块T深IM崖-L捏H上虹电后烂通过衣串口推向外省发送渣GP筋S数议据,锣数据陪格式邮有R乒MC便(R申ec偏om牺me怪nd苦ed份M缝in敌ir镇nu富m圣Sp鼠ec情if落ic简GN挥SS迎D荡at浮a)浆、G竟GA智(G鞭lo锯ba顺l尸Po路si邻ti遭on暴in裳g系Sy稍st竿em澡F养ix云D阻at琴a)券等,态可以纱根据沃需要音编程刊遗择决相应罚格式唯的数央据。厅TI滋M-毙LH阀芯片遵串口鞭1的幻默认围波特桨率是偿9令60耕0钉bp需s,足串口岩2的齐默认扔波特李率是看57劈6映00出b氏ps亦,可哭通过够软件睛改变医;如度果不攻使用讯某个城串口阀,则愉对应羽的串间口输南入端嗓应接猪上拉盼电阻复。割滔TI右M-冤LH粱的外考围电集路原牢理图染如图侍4所禽示。献外部怨复位应端口息RE弯XE景T_情N低钟电平平有效艘,非略常敏馆感,丹如果犬不用恩,则牲将其童置空笋。不浓能接胆高电灯平。抽TI呆M-牲LH缓模块池上电否之后副自动读复位尾,通仰常复余位信蚀号是喜在模报块工您作不点正常乱的情盏况下丽使用席,在浇设计或中,杏使用苹控制悼电源伸的方嫁式来鸭复位惑就可幼以了胡,这喉样控签制起烈来会四更加极灵活惜、可蜂靠;由而且日模块贫出现马死机怪的现收象很长少,哗若希驳望进端行重红启动亩,则趟也可术通过丧程序饲使用葡命令泪来控界制。坚在设象计P肝CB角时应由将G授PS移芯片鸣周边努区域爆敷铜甲,以件屏蔽蜘外界深干扰羽。鞋庄2.却3阶GS柔M/植GP偷RS收模块纠与处衡理器限接口樱设计爽和S朴IM妻卡接马口电辫路症鸣GS猾M模磨块与械AR落M芯熔片之郑间通爹过标迁准的种串行偿口通坚信,传最高挽波特臣率可婆达1孤15视2苏00艺b祝ps体。处晴理器柜LP碧C2友21礼4的雨串口其输出见的电肌平是坊3.勒3V樱,中清间需愉要进宜行电钻平转定换,拿选用桶MA蹦XI鞠M公给司的私MA颂X3娱23郑2来苍实现醉。L骡PC破21乎24篮与G栗SM汁模块朗之间夜的串张口通孙信采耗用最处简单倡的三至线接斗法,镜即地雷、发道送数邀据和典接收雪数据和3个凡端口抱相连士,接夺收数岸据和柳发送馆数据坏端口却要彼展此交城叉。雅请GS截M模绒块与纷SI涝M卡琴之间登主要椅通过追SI掌MC阅LK晃和S鼻IM村-D马AT孕A信伏号线即进行戏数据牲通信乱,S赢IM满卡接巧口电常路的摸原理分图如常图5殃所示脂。在扰设计姿PC茧B时橡要注眼意,箩为了闷提高矮稳定面性,祖GS请M模霸块的手连接端器和洲SI童M卡践座的艳引脚追之间庙的距扩离不慧要超颗过厅20清cm刮。此愧外,裤为达迅到最台佳效纲果,狠应在森SI宣M支够架下充敷铜驾,敷彩铜与喊SI施M卡独的G忘ND里引脚圾相连迹;S籍IM典VC商C和静SI煤MG潮ND昌之间坝的电员容C爷10赛1和虚C1锡02绣要离追引脚某尽量最近,后以满蛇足规谅范要妄求。嚼在选府择S屑IM挣卡时领要选趁择支裳持G袋PR瓶S业证务的简,并徒开通嫁GP详RS睡业务泛。水竖2.扬4撒LP度C2蛙21膊4外重围电毫路设郑计的哲关键锯蜜在设震计L看PC恋22铸14亩外围怖电路反时,塔特别轰要注谷意P双0.晋14配引脚扔的使疏用。鼻Fl车as使h趁bo哭ot梳装载浩程序脾代码转在器鸽件上驼电或拔复位沾时执美行。舅装载跪程序建可执绩行I猫SP距命令坛处理剪器或医用户蚂应用岛代码滴;复补位后吼PO饭.1设4的副低电存平被燃认为矛是启链动I犁SP楚命令亦处理旁器的屑外部宵硬件辆请求佩。如仇果P随0.探14壁采样劝到低晒电平窃并且乱看门疗狗溢船出标欠志置僵位,痒则启渐动I更SP撕命令吨处理乖器的环外部叛硬件船请求塔将被许忽略与。如鱼果没核有外贴部请询求(难P0长.1故4复弹位后名采样星为高澡电平移),抛那么州将搜请索有素效的蜓用户榜程序面。若拉找到瞧有效食的用狗户程她序.忘执行鼓的控堆制就耳转移衫给用跨户程瑞序;云若没盼有找嫌到,兆那么悉就调似用自厕动波杂特率淹程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