车载信息系统终端的研究与设计

　　1.4 CAN总线节点硬件设计

　　CAN总线节点采用微处理器+CAN控制器+CAN收发器的设计方案，这种方案虽然外部电路设计较为复杂，但是可以根据应用情况灵活地选择控制芯片，成本比较低。本次设计采用的微处理器是高性能、低功耗STC89C52，其内部资源完全可以满足系统的需要，CAN控制器和收发器分别是SJA1000和TJA1050T，为了提高节点的抗干扰性，在SJA1000和TJA1050T之间增加了2个光电耦合器6N137进行电气隔离。STC89C52与SJA1000主要通过数据I/O口相连^[6]。SJA1000的片选引脚CS与STC89C52的P2.7相连。图2为CAN总线控制器和收发器的原理图。

　　2 车载终端的软件设计

　　论文设计的车载终端主要包括3个功能模块，分别是：(1)进行GPS数据的接收与解析;(2)车载终端与GPRS SIM900模块进行通信，实现上位机和车载终端之间的交互;(3)车载终端与汽车上的CAN总线节点进行数据交换，实现CAN总线协议与串口协议之间通信网关的功能。下面将详细介绍这几个功能模块的具体实现。

　　2.1 GPS和GPRS软件设计

　　2.1.1 GPS信息的提取

　　STM32有多个串口资源，使用串口1与SIM900通信，串口2与CAN总线进行数据交互。GPS输出数据遵循NMEA0183协议，其格式是数据中的经度、纬度和时间等信息都是用“，”隔开，通过判断“，”的个数就可以提取经度和纬度信息。同时还要判断GPS输出的数据是否有效，数据以“$GPRMC”开头并且第18位为“A”才代表数据有效，通过语句Compare_String(GPS_RxBuf, "$GPRMC", 0, 0, 6) == 1)&&(GPS_RxBuf[18]=='A'))来判断，在验证GPS输出信息有效之后才进行下一步的提取经纬度信息操作，否则直接过滤^[7]。GPS信息处理流程如图3所示。

　　2.1.2 GPRS无线通信软件设计

　　SIM900可以工作在透明传输模式，也就是说不需要对数据进行复杂的封装，SIM900可以将接收到的数据直接通过网络发送出去。对SIM900的控制是通过AT指令来实现的，比较常用的透明传输AT指令有"AT+CIPMODE=1rn"、AT+CGATT=1rn"、"AT+CIPCCFG=5,2,1024,1rn"等等。

　　为了保证数据的安全性和解析的方便，通信双方之间定义了一个应用层协议，协议内容包括帧头、VIN号、帧类型、数据内容、校验和、帧尾等。帧头使用“$$”字符表示数据的开始，帧尾使用“&&”表示数据的结束。车载终端与监控中心之间的协议规定了帧类型及其对应的编码，车载终端所发送的数据包格式如下：

　　2.2 车载终端CAN通信设计

　　2.2.1 CAN总线节点软件设计

　　CAN总线节点的软件设计，主要包括初始化函数、查询发送函数和中断接收函数三部分，SJA1000初始化是在复位模式下进行的，主要设置时钟分频寄存器(CDR)、输出控制寄存器(OCR)等参数，然后查询状态寄存器的值，若发送缓冲区被释放，则可以进行数据的发送。接收过程是使CPU中断，若接收中断，CPU读取出接收缓冲区的数据，根据这三个函数可以实现CAN总线接点的数据收发功能^[8]。