基于Cortex-M3的车辆通讯监控终端的设计与实现

　　引言

　　安装在挖掘机的远程监控终端，将嵌入式、现场总线分布式控制与 GPS 远程监控系统等技术应用于履带式液压挖掘机。由于履带式液压挖掘机售价额昂贵，在销售过程中主要采取按揭、分期或融资租赁的销售方式，这种销售方式有较多销售风险，厂家缺乏强制手段，不能有效控制还贷风险。采用了嵌入式、GPS和GSM等技术为基础的远程监控系统是利用技术手段来控制这种风险的有效措施之一。

　　另一方面，终端实时采集车辆数据，以无线通讯形式传输数据，公司售后服务人员可以通过Internet 随时监控每一台挖掘机的工作状态，为技术人员提供了车辆在使用过程中的车辆监控、车辆运行管理 、车辆健康管理(实时报告)、机械维护和服务管理、通知服务、机械融资管理自动化支持等各类功能，提高了企业的信息化管理水平和监督能力。

　　1 车辆现场监控终端与服务系统的总体结构

　　1.1 总体结构

　　工程机械车辆现场监控终端与服务系统的总体结构(如图1 所示)，

其控制原理是利用车载硬件终端PL-LRC，实时精确采集车辆各传感器工作数据、GPS 定位数据等，按照设计的通讯协议，通过商业GSM通讯网络，将车辆信息以短信形式发送到生产厂家服务器上，存储在服务器数据库中^[1] 。利用数据信息，可以定期形成相关的数据分析报告，管理员或用户也可在任意一台接入因特网的计算机上使用 IE 浏览器，获得大量的车辆位置信息和工作数据，并根据这些数据，对运行中的车辆进行远程控制、诊断和维护。

　　1.2 PL-LRC车载硬件终端设计

　　需要开发的PL-LRC车载硬件监控终端包括硬件开发和软件开发，以及测试。硬件系统的工作原理如图2所示。

　　PL-LRC车载硬件监控终端由微控制器模块、无线通信与定位模块、电源控制模块、CAN总线接口模块等部分组成。本文主要介绍监控终端的开发与实现。

　　2 硬件设计

　　车载终端硬件主要由控制模块Cortex-M3 内核处理器、GPS模块、存储模块、CAN收发器、JTAG模块和电源模块等组成^[2] ，车载终端硬件设计框图如图3所示。

　　控制模块采用STM32 系列具有性能高、成本低廉、功耗低的特点，是针对嵌入式应用 ARM Cortex-M3 内核而设计的，本系统设计中采用STM32F103RBT6，其中增强型的是同类中性能最高的，时钟频率达到 72MHz，通信接口有 2个I2C接口、3个UART接口、USB2.0接口、2个SPI接口、CAN接口设计用于手持和通用嵌入式系统，支持基于JTAG的系统调试，完全能满足车载终端的系统需求^[3-4]  。

　　无线通信与定位模块的工作环境严酷，工作要求严苛，工作室震动、冲击强烈，电磁环境恶劣，可靠性要求极高，本设计对这些要求给以特别关注，在设计时采用了Telit公司的GM862-GPS模块。

　　该模块是Telit产品中最先进的型号，是典型的功能卓越的M2M通信模块。产品采用加固/耐用设计，工业级宽温，内建SIM卡插槽，MMCX RF接口，干扰监测，内嵌TCP/IP(含TCP/IP、UDP、FTP、SMTP协议)协议栈，自动扫描频段(无SIM卡)，集成20通道、高灵敏度SiRFstarIII GPS接收器，具有850/ 900/1800/1900 MHz 四波段GSM/GPRS调制解调， SIM卡访问控制(SAP)及内置Python1.5.2+解释。GM862-GPS同时支持IIC和SPI接口，可直接扩展外部部件，如传感器、摄像头、显示器等^[5] 。