车载控制系统GPRS数据采集终端的设计

贵州大学电气工程学院 黄忠情 陈进军



车载控制系统GPRS数据采集终端的设计

贵州大学电气工程学院 黄忠情 陈进军

【摘要】基于车载控制系统终端的设计是通过ARM芯片STM32F103RBT6和SIM908模块，设计了一种适合控制系统的硬件电路和软件程序。sim908模块采集GPS信息，数据采集模块将采集到的信息通过GPRS技术，将所需要的数据发送到监控服务器，实现了对GPS数据的远程监控和实时采集，车载控制系统运行正常，具有较高的稳定性和可靠性[1]。

【关键词】车载终端；STM32；GPRS技术

1　引言

目前，随着GPRS技术在移动通信领域中的发展，通过运用GPRS网络平台，远程实时监控车辆的各种运行状态已经成为一种趋势。在运营的各种汽车或出租车上，通过安装GPS/GPRS模块来实时监控车辆的运行状态以及驾驶员是否存在违规等，能够更加方便了解车辆的各种实时状态，从而促进有关部门进行有效的监控和管理，进而大大的减少运营成本[2]。

2　系统的硬件设计

系统硬件设计主要包含STM32控制模块，RS232串行接口模块，SIM908模块。下面分别来对其进行相关介绍。

2.1STM32控制模块

控制系统的设计采用了意法半导体公司的STM32F103RBT6微控制器，是ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz,片上集成32-512KB的Flash存储器,2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压,POR、PDR和可编程的电压探测器,具有3种低功耗模式：休眠、停止、待机模式。支持SPI，IIC和UART等外设,支持串行调试（SWD）和JTAG接口。系统采用Jlink通过JTAG接口调试。

2.2RS-232串行接口模块

RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口[3],RS-232串行接口主要用于连接PC机和STM32微控制器的串口，实现二者之间的数据通信。

RS-232-C总线标准设有25条信号线，串口传输数据时，只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现，同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连。串口进行调试时，不要带电插拔串口，插拔时至少有一端是断电的，否则串口易损坏。

2.3SIM908模块

SIM908模块集成了GPS导航技术，它封装了GPRS和GPS，其模块尺寸紧凑，为满足不同用户实现内嵌GPS的应用，节省了很多的开发时间和不少的费用。其工业级的标准接口和GPS功能，只要是在有GSM和GPS信号覆盖的地方，它都能够追踪到[4]。

2.4系统硬件的连接

根据STM32控制模块、RS232串行接口模块、SIM908模块这三个模块以及PC机之间数据通信的联系，设计了如图1所示的硬件电路图。

系统硬件连接的说明：

STM32控制模块的串口2和串口3连接到了SIM908 的SIM908模块的GSM_TX、GSM_RX和GPS_TX、GPS_RX。STM32控制模块的串口2用来发送AT指令来控制SIM908进行GPS数据的采集和GPRS数据的发送，串口3用来接收SIM908模块的返回GPS数据。

SIM908模块的SIM_DATE、SIM_RST、SIM_CLK、SIM_VDD连接到SIM卡对应端口（由于用的是GSM网路，只支持中国移动的SIM卡），用于接收SIM卡从移动基站接收的信息。

RS-232不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平转换，让计算机终端能够正常接收和显示串口的数据。

3　系统软件设计

系统的软件设计主要分为以下几个部分：GPS采集信息部分、GPRS发送数据部分和上位机数据的显示部分。

3.1GPS采集模块

基于GPS的车辆导航的工作原理是先在运行的车辆上安装GPS接收机以确定车辆得大致位置[5]。车队管理系统中的每辆车的位置被发送到远程计算机，允许集中式实体以维护每辆车的数据库，车辆也被直观的表示在数字地图上。大多数GPS接收器还配备了手机短信和语言服务，从而使得车辆之间以及车辆和中央机构之间能够沟通。卫星导航能够及时告知交通阻塞情况，有助于增加道路的使用率。如果所有的车辆都配有导航卫星接收机和数据传输机，每隔几秒他们的位置可以自动传向中心站。然后该信息可以以多种方式控制道路的使用。例如它可以向进入道路的司机收费，以限制车辆进入拥挤的道路从而缓解拥堵，或通知司机道路交通状况，并提出替代方案或给出状况良好的道路选择。

GPS数据模块的采集程序（部分程序代码）：

GSM_RST=0;//启动GSM模块

while(!Hand(“SIM900”))//与GSM模块握手，判断是否收到GSM模块返回的OK

{Uart2SendStr(“ATI ”);//打开回显命令

delay_s(1);}

…

while(!(Hand(“Location 2D Fix”)||Hand(“Location 3D Fix”)))//检测是否以注册到服务商

{Uart2SendStr(“AT+CGPSSTATUS? ”);//查询GPS状态

delay_s(5);}

Uart2SendStr(“ATE0 ”);//配置GPS输出信息

delay_s(2);

LED3_ON;

图1　系统硬件电路图

3.2GPRS协议简介

GPRS是通用分组无线业务的简称，它打破了GSM网络传统的思维方式，不仅仅只是依靠电路交换，而且还通过增加相应的功能，对目前的基站系统进行升级改造，从而实现另一种交换方式分组交换，这种改造所投入的消费并不是很大，但是用户的数据率却大大的得到了改观[6]。

GPRS依靠全球手机系统（GSM）为基础，可以说是GSM延续的一种数据传输技术。在原有GSM系统的基础上搭建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分硬件都不需要改动，只需要升级软件就可以了。GPRS还有一个特点，就是其传输速率可提升至56甚至114Kbps。针对不同的无线网络环境，GPRS系统可以根据特定的算法选择合适的编码方案，具有良好的自适应能力。

GPRS发送采集到的GPS定位信息和车载油耗、速度等信息。由STM32发送AT指令控制SIM908模块发送到服务器。

GPS和车载燃料控制系统数据、ECU信息的通过GPRS的传输程序（部分程序代码）：

{CleanGsmRcv();//清除接收缓存

if(!Hand("CONNECT OK"))

{while(!(Hand("CONNECT OK") || Hand("ALREADY CONNECT")))

{Uart2SendStr(“AT+CIPSTART=”TCP”,”222.85.149.3”,8080 ”);//连接对应的域名的端口}}

Uart2SendStr(“AT+CIPSEND ”);//用GPRS发送数据

…

Uart1SendStr(ecu);

Uart2SendHex(0x1a);//以0x1a结束

delay_s(2);}

图2　上位机VB界面接收到的数据

3.3上位机对数据的接收和显示

上位机的接收采用的VB6.0软件设计的接收界面，利用传输到上位机的数据出发MsComm控件的OnComm事件来实现车载燃料控制系统数据、ECU信息和车辆位置信息的实时上传和显示。上位机收到的数据如图2所示。

4　总结

由图2中可以看出上位机的VB界面正确的实时显示了通过GPRS发送的当前GPS定位的经纬度信息和车载燃油能耗等信息，验证了车载GPRS系统的可靠性和数据的实时性。

参考文献

[1]孟晨兴,王玲利.基于GPRS的车载控制器远程监控系统[J].汽车实用技术,2012(10):8-10.

[2]王文萃.65044部队车辆位置监控系统设计与实现[D].大连理工大学,2014.

[3]张志利.基于RS232协议的单片机多机通信网络研究[J].2009(4):54-55.

[4]马梅,周惠忠,刘腾,杨永广.基于STM32的物流监测系统[J].制造业自动化,2014(18):97-100.

[5]徐爱华,杨丽峰,王健.GPS卫星导航系统应用与检测技术的发展[J].中国水运,2011(9):63-65.

[6]张杰琼,郭智辉.GPRS技术与城市热网监控系统的关系[J].科技展望,2014(7):52.

黄忠情，贵州大学电气工程学院研究生，研究方向：传感器技术。

陈进军，贵州大学电气工程学院教授，研究方向：传感器技术。

作者简介：