基于ARM的智能车载终端设备系统的设计
2．4 GPRS无线数据传输模块
GPRS无线数据传输模块采用Simcom公司的GSM／GPRS双频模块SIM300C，该模块主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIM3 00C具有独立的语音接口，配合车载终端上的LCD显示屏和操作键盘，可以方便地拨打电话。SIM300C模块与主控制器LPC2103通过UART1接口进行通信，传输速率设置为115200 bps。模块与控制器间的通信协议是AT命令集，除了串口发送(TXD)、串口接收(RXD)之外还需要一些硬件握手信号，其中DCD信号用来检测GPRS无线数据传输模块是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知GPRS无线数据传输模块传送丁作是否已经结束。GPRS无线数据传输模块硬件设计原理图如图4所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/147996.htm
3 车载终端的软件设计
本系统选用源代码开放的实时操作系统μC／OS-II，下面从μC／OS-II操作系统的移植和用户应用程序的编写两方面介绍系统软件的设计。
3．1 μC／OS-II操作系统的移植
μC／OS-II的移植实际上就是对与MCU相关的代码进行重写或修改，移植的主要工作是对与处理器有关的3个文件OS CPU．H、OS-CPU．C和OS CPU A．S的编写。
OS_CPU．H：主要包括了数据类型、堆栈入口宽度、堆栈增长方向、开关中断的宏和进行任务切换的宏定义，宏可由typedef或#define来定义。
OS_CPU．C：该文件中用C语言编写了6个与操作系统相关的函数：OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSw Hook()、OSTaskStatHook()、OSTimeTickHook()。其中，OSTaskStkInit()为堆栈初始化函数，必须根据具体的堆栈结构进行编写；OSTaskC reare()和OSTaskCreateExt()通过调用该函数，初始化任务的堆栈结构；后5个函数为钩子函数，必须声明，在移植初期可以为空函数。
OS_CPU_A．S：该文件中需要对处理器的寄存器进行操作，需要修改3个与处理器相关的函数：最高优先级任务调用函数OSgtartHighRdy()、任务切换函数OSCtxSw()、中断任务切换函数OSIntCtxSw()。
3．2 用户应用程序的设计
本系统采用多任务、多进程模式，将各功能应用程序设计为不同的功能模块，加载为多个不同优先级的并发进程。各功能模块优先次序如下：IC刷卡应用程序设为第1优先级，GPS定位信息采集和处理程序设为第2优先级，GPRS无线数据传输设为第3优先级，LCD显示程序设置为第4优先级。
3．2．1 刷卡模块程序设计
ZLG500A读写卡模块与IC卡之间的通信流程如图5所示。
首先，模块上电复位后，请求标准／所有的卡。如果在天线有效范围内有一张以上的卡存在，调用反冲突函数uchar miffsanticoll(uchar Bcnt，uchar idata*_SNR)，并取得所选择的卡的唯一序列号。选中卡之后，根据所要访问的卡内存储器位置，使用相应的密钥进行3轮确认。在成功确认后，可以对卡内存储器进行读、写、增值、减值等一系列操作。以上这些步骤可以直接调用周立功公司提供的读写卡模块C51函数库实现。
在主程序中，设置定时器0作为SPI串行接口的看门狗定时器，该定时器被设置成50 ms溢出。数据发送时开定时器中断，若中断之前通信未能完成(ZLG500A在SDATA线上未返回响应信号)，而造成该定时器产生中断，则取消本次传输，发送子程序返回SPI_ERR；数据接收时关中断，用软件判断溢出次数，若在500 ms内未收到ZLG500A返回的数据，则退出本次命令的执行，命令返回SPI_ERR。
3．2．2 GPS数据解析及处理
车载终端工作时，GPS模块会源源不断地把接收到的GPS导航定位信息通过串行口输出给ARM微处理器，这些数据信息主要由帧头、帧尾和帧内数据组成。系统所需的GPS数据，如经纬度、时间日期、速度等信息，均包含在“$GPRMC”帧内。“$GPRMC”的帧格式如下：
$GPRMC，024813．640，A，31 58．4608，N，11848．3737，E，10．05，324．27，150706，，，A*50
数据接收时，首先通过依次检测“$GPRMC”的ASCII码是否正确。若检测无误，则确认该帧为有效帧，再接收帧内数据并进行解析。然后按照表1的协议封装成UDP数据包，通过GPRS传输到主控中心，主控中心通过软件将车辆的位置实时显示在电子地图上。GPS数据传输协议如表1所列。
3．2．3 GPRS数据传输
由于本系统所用的GPRS模块SIM300C内部嵌入了TCP／IP协议栈，因此只要发送相关AT指令，嵌入式TCP／IP协议就可完成SIM300C接入Internet的工作，实现无线数据传输的功能。
利用AT指令控制SIM300C模块建立无线信道，并进行数据传输的步骤如下：
①AT+CIPCSGP=1，“CMNET” 设置GPRS连接方式。
②AT+CLPORT=“TCP”，“3030” 设置TCP端口号。
③AT+CIPSTART=“TCP”，“主站IP地址”，“端口号” 建立TCP连接，主站的IP地址必须为公网的IP地址，连接成功后返回“CONNECT OK”。
④AT+CIPSEND等待模块返回“>”后，将要发送的数据送入GPRS模块中，然后再发送回车，数据即可发送出去。
若建立连接后长时间没有数据传输，移动网关将会自动关闭连接，重新分配IP地址。所以，为了保证网络的正常连接，采用每2 min发送一个心跳包的方式。
结语
本文提出了一种基于ARM微处理器和μC／OS-II操作系统的智能车载终端设计方案，利用GPS、GPRS和IC卡读写等技术，实现公交刷卡消费和实时定位监控等功能的一体化，将城市中所有的公交车连成一个网络系统，形成一个城市交通物联网的雏形。实验证明，该智能车载终
端具有模块化、功耗低、性能稳定、可扩展等特点。
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