基于GPRS的車載終端研究

李培龍　李晶　黃敬超　胡亮亮

摘 要：本文研究并設計了一種基于GPRS的車載終端。在制作STM32最小硬件系統的基礎上，對各個接口進行詳細的設計來實現實現對車輛的定位、追蹤、語音通話、鎖車等功能。本文主要介紹了車載終端的主要硬件模塊和關鍵技術，包括CAN（控制器局域網）總線模塊，GPRS（通用分組無線業務）模塊，GPS/BDS（全球定位系統）模塊。

1 引言

隨著人們生活水平的提高和汽車電子工業的發展，車載終端迎來了巨大的發展前景。車載終端是集GPRS通信、GPS/BDS定位技術、CAN總線技術于一體的智能化設備。定位系統可以通過天線獲取定位信息，然后通過GPRS通道上傳到服務器。監控中心可以通過帶有查詢和顯示功能的地圖根據收到的定位信息顯示具體的位置和行駛軌跡。在數據采集單元，通過CAN總線對汽車的狀態數據進行采集。總體來說實現了對車輛的定位、追蹤、語音通話、鎖車、故障診斷等功能。

2 總體架構

根據車載終端所要實現的功能，對車載終端進行總體設計。該車載終端系統通過CAN總線采集車輛的各項信息，通過GPS/BDS定位模塊獲取定位數據，這些信息經過GPRS（通用分組無線業務）模塊傳遞給服務器，并由服務器完成數據的接收和處理等工作。

3 關鍵技術

3.1 CAN總線技術

為了在總線車輛的電子控制系統之間傳輸大量的數據和交換不同的信號，車內網成立了。CAN（控制器局域網，CAN），依靠其穩定性能，低價格，高可靠性和實時性，現已廣泛應用于汽車內部網絡。

CAN總線主要用于總線上各種電子控制系統之間的內部數據通信。但現在總線需要與外界交換數據，信號和信息。同時無線傳輸在大城市特別需要。總線系統需要配備遠程故障報警或遠程調度功能。因此，我們選擇GPRS（通用分組無線業務）進行無線數據傳輸。具有覆蓋面廣，訪問速度快，流量充電的優點。GPRS可以連接到公共網絡。可以在公共網絡中建立自己的服務器來接收和存儲通過GPRS無線網絡發送的數據和信息。可以通過服務器實現遠程監控。

3.2 GPS/BDS定位技術

在定位方案選擇方面，鑒于BDS 與GPS 以及其他 GNSS 系統具有很好的兼容性，又考慮到城市中高樓建筑比較多，衛星信號容易受到干擾，因此采用 BDS /GPS雙模定位。這樣可以充分利用兩套衛星定位系統的長處和衛星資源，此外，為進一步提高衛星定位的精度，可以采用差分GNSS方法減小測量中的誤差，從而很好地提高定位精度，減少定位誤差。

3.3 GPRS技術

GPRS（General Packet Radio Service） 通用分組無線業務-是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸網絡，提供一種端到端分組交換業務。GPRS提供了更高的數據傳輸速率：GPRS最高理論傳輸速度未171.2kbps，目前可以支持40kbps左右的傳輸速率。GPRS可以滿足一個用戶同時占用幾個信道，提高傳輸速率。GPRS還可以使多個用戶可共享一個無線信道，提高了網絡資源的利用率。持此之外，只要激活GPRS應用后，可以始終保持在線狀態，并且不需要一直占用無線信道。

4 主要模塊

A. GPRS模塊

SIM900A模塊板載SIMCOM公司的工業級雙頻GSM/GPRS模塊，可以低功耗實現語音、SMS（短信，不支持彩信）、數據和傳真信息的傳輸。SIM900A模塊支持RS232串口和LVTTL串口，支持AT命令控制（GSM 07.07，07.05以及SIMCOM增強AT命令集），支持RTS/CTS硬件流控控制，支持調試接口（可用于調試和軟件升級），從而提供包括語音、短信和GPRS數據傳輸等功能。

B.GPS/BDS雙模定位模塊

UM220-III N雙系統高性能GNSS模塊，屬于雙系統多頻率高性能SoC芯片，能夠同時支持BD2 B1、GPS L1兩個頻點。提供的輸入/輸出數據接口有2個UART，。波特率范圍為4800～115200bp。首次冷啟動定位時為32s，熱啟動僅需1s，重捕獲小于1s 。

C.控制器

選用高性能、低成本、低功耗的基于ARM Cortex-M4內核的STM32。STM32具有數字信號處理和浮點運算指令的高性能微控制器系列，是業內領先的STM32系列MCU的擴展。STM32芯片具有64KB SRAM、512KB FLASH、2個基本定時器、4個通用定時器、2個高級定時器、3個SPI、2個IIC、5個串口、1個USB、1個CAN、3個12位ADC、1個12位DAC、1個SDIO接口、1個FSMC接口以及112個通用IO口。另外在工作頻率為168 MHz時處理性能達到210 DMIPS/469，這是迄今所有基于Cortex-M內核的微控制器產品所達到的最高基準測試分數。

5 總結

本文介紹了一種基于基于GPRS的車載終端，并對其進行分析研究。詳細介紹終端所使用的硬件模塊和關鍵技術。通過GPRS網絡，使終端不僅能夠與服務器通信，發送車輛的采集數據和定位信息，而且可以很好地執行從服務器接收到的命令。該設計可用于需要監控和控制車輛的很多方面，如分期貸款購車、工程車輛的調度、車隊的管理等。

參考文獻

[1]王宏紅，李德華.基于GPRS的監控系統車載終端設計.計算機應用研究，2005，184-186.

[2]鐘章隊.GPRS通用無線分組技術[M].北京：人民郵電出版社，2002.