基于ARM处理器的车载GPS系统设计方案

概述：本文设计了一套基于ARM处理器的车载GPS系统，采用AT91RM9200处理器为硬件平台，在该处理器上移植Linux操作系统，利用操作系统的资源编写程序实现GPS和GPRS的功能在车载GPS系统中的应用。本文提供了一套切实可行的具有实时监控能力的车载GPS卫星定位系统设计方案。

1 引言

车载GPS定位终端在过去十年内已经成为汽车工业发展的焦点。在欧美国家和日本，车载GPS定位终端在最近几年内得以广泛的应用。车载GPS定位终端是融全球卫星定位技术(GPS)和现代无线通信技术于一体的高科技系统。该终端的主要功能是通过GPS模块从卫星获取GPS数据,将移动车辆的动态位置(经度、纬度、时间、速度)等信息实时地通过无线通信链路上传至监控中心,同时接收监控中心发送的控制命令。目前的车辆监控系统中大多采用GSM通信网以短信息的方式进行通信,不能充分满足实际应用的需要。而GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业务是一种以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议的高效数据传输网络，可以弥补GSM网络的不足。车载GPS定位终端不仅在智能交通系统中担负主要作用，同时还可以提供防盗防抢劫报警，公交车报站，物流车辆调度等多种服务。

2 车载GPS定位系统的硬件设计

本部分介绍车载GPS定位系统硬件系统的设计方案，着重阐述嵌入式处理器AT91RM9200硬件系统的设计，GPS卫星数据采集模块的接口设计和GPRS通信模块接口的设计。如图1所示，车载GPS定位系统的硬件结构主要由GPRS接收模块、GPS接收模块、SDRAM,FLASH存储器模块、串口通信模块，以及外围模块组成。

图1 车载GPS定位系统的硬件结构组成

2.1 GPRS接收模块电路设计

GPRS模块负责主电路板与监控中心的通信任务，它将处理好了的GPS数据通过网络发送给监控中心，并接收监控中心发送给主电路板的控制命令，该模块直接影响到这个车载终端的实际使用效果。

本系统选用的GPRS模块是由索尼爱立信公司推出的GR47模块，该模块的主要特点是内置TCP/TP协议栈。它允许一个TCP/UDP传输机制以最小的前期配置和操作来被使用。其内嵌控制器方便集成客户的应用，减少外部控制器的需求。GR47支持双频GSM宽带900MHz/1800MHz，可通过SMS短消息服务、CSD、HSCSD或GPRS来发送或接收资料，并可处理语音及传真。其TCP/IP协议栈也可通过AT命令或嵌入式应用进行访问。由于GR47模块内嵌了TCP/IP协议栈，所以可以直接用AT命令对其进行控制，使用起来非常方便。图2描述了GPRS通信模块的串口电路设计。

图2 GPRS模块的串口电路设计图

2.2 GPRS模块的SIM卡电路设计

GR47模块带有一个SIM卡的接口，遵从IS07816 IC卡标准。通过电线与外部扩展的SIM卡盒相连。图3描述了GPRS模块的SIM卡电路设计。

图3 GPRS模块SIM卡电路设计图

2.3 GPS接收模块电路设计

GPS模块负责接收GPS定位卫星发送的导航电文，他通过串行接口与主电路板相连接，是实现接收GPS数据的关键。

对于GPS模块的选择而言，通常从技术参数，支持的通信协议，控制接口和成本几个方面考虑。目前商用的GPS模块，大都支持12通道，采用C/A编码，NMEA0183协议，通过RS232接口控制。本系统选用的GPS卫星数据采集模块为上海丽浪公司出品的GPS-R25型GPS模块，具有以下特性:12通道C/A码接收控制，可同时监控12路卫星信号；内部集成16位ARM7TDMI处理内核；电池会在正常的使用过程中充电；GPS卫星采集模块的误差范围为1～5米；2种接口连接且用户可自选波特率；达到工业级的标准并且防水。并且该模块即可以通过RS-232的串口与主电路板相连接，也可以通过PS2接口与主电路板相连接，使用起来非常方便。

2.4 FLASH存储器电路设计

Flash存储器是一种可在系统电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。系统采用了一片K9F5608U0A的NAND型Flash，K9F5608U0A是三星公司生产的K9XXXXXU0A系列闪存中的一种，32MB容量，读写速度快，数据保存时间长以及高达10万次的擦除写入寿命等优点。该芯片具有一个八位的I/O端口。在CE为低电平时，把WE置低，地址、命令和数据都可通过该端口写入。数据在WE的上升沿被锁存，CLE和ALE分别用来控制对命令和地址的锁存。同时K9F5608U0A具有较强的纠错功能，能够最大限度地保护用户数据。