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LPC2214的车载导航服务终端的硬件系统设计

时间:2015-08-09  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

  引 言

  GPS在中国已经有十几年的发展历程,但在民用领域却一直投有大的突破。最近几年,GPS民用的前景已经越来越清晰,用户需求正在上升。目前有两种应用被看好:一个是民用导航终端,特别是车载系统;一个是基于手机的移动定位服务。

  导航是LBS(Location Based Services)应用在汽车上的主要方式。目前我国已经有汽车导航的实际应用,一种是“GPS接收机+简化版的GIS引擎+地图数据”的模式,通过GPS接收机获取定位信息,然后调用本机存储的地图,将定位信息映射到电子地图上实现导航功能。这种模式虽然比较方便快捷,但也有其自身的局限性,例如成本较高、地图资源不能共享、无法做到动态的地图更新。还有一种是“GPS接收机+GSM模块十短信业务”的模式,通过GPS接收机获取定位信息,以短信的方式将定位信息发送至控制中心,再通过GSM模块拨打中心电话,以语音方式得到导航信息。这种模式成本较低,信息准确,但短信一般有延时;实验表明在网络延时不大的情况下单向传输一条140字节的短信,传输延时为6s的累计概率为92.86%,而且打电话获取导航信息的速度太慢,操作也不方便。而这些问题通过与运营商已有的通用分组无线业务GPRS结合可以得到较好的解决。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁、少量的数据传输,也适用于个别的大数据量传输。因此,车载终端选用高性能的处理器,通过GPRS与信息中心通信,完全可以实现远程地图下载与自主导航。

  本文介绍了一种基于ARM处理器、支持GPRS、低成本的车载导航终端,并对其中所涉及的硬件设计方案给出了详细的描述。

  1 LBS系统模型与车载导航服务终端介绍

  1.1 LBS系统模型

  LBS系统主要由全球定位系统、移动终端、无线通信网络和信息服务中心组成,如图1所示。图中GPS卫星提供定位信息,是整个LBS系统得以实现的关键;移动终端主要用来获取位置信息,发出位置服务申请以及解读导航信息;G3SM通信网络用于实现移动终端和信息服务中心的通信;信息服务中心是定位服务系统的核心,负责与移动终端的信息交互和各个分中心的网络互连,完成各种信息的分类、记录和转发以及分中心之间业务信息的流动,并对整个网络进行监控。

  1.2 终端功能

  本终端采用车用电源供电,接通电源后,各模块自动启动。该终端具有以下功能:GPS定位功能;远程电予地图实时下载;定位信息和地罔数据的实时显示;主控芯片可以进入掉电模式,降低功耗,按下相应功能键能够立即唤醒主控芯片。

  1.3 终端主要模块

  GPS模块采用瑞士u-blox公司的TIM-LH。该GPS接收器可以在天空视野有限的区域内提供动态条件下的精确导航,定位精度半径可达2.5m;有2个全双工串口,支持NMEA、RBX和RTCM串口协议。集成度很高,大小是25.4 mm×25.4mm,高度只有3mm。

  GPRS模块选用法国Wavecom公司推出的Q2406A。该模块支持900/1800MHz两种频带,所在频段功率分别为2W(900MHz)和1W(1800MHz),支持WAP(Wireless Application Protocol)、IrDA 1.2A协议和GPRS;有AT数据集接口,支持数据、语音、短信、传真服务等,其数据下载速率可达53.6 khps,上传速率可达26.8 kbps。

  本终端使用ARM微处理器作为主控芯片,结合GPRS,实现实时地图下载与快速处理。LPC2214是Philips公司推出的基于ARM7TIDMI(Thumb)内核的16/32位微处理器,128位的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大速率时钟下运行;其高速计算能力为地图数据的快速处理提供了保障,性价比远高于普通单片机。LPC2214具有8/16/32位的外部存储器接口,可对4个外部存储器进行配置,每个存储器可达16 MB,为大量数据存储和嵌入式操作系统的下载提供了条件;而且该芯片具有功率控制模块,当暂时不需要导航时可使终端进入掉电模式,大大降低了功耗。另外,浚芯片有两个串口,内嵌片内可编程锁相环PLL,CPU最高工作频率可达60MHz。

  2 车载导航服务终端关键硬件设计与分析

  车载导航服务终端的硬件结构如图2所示,LPC2214的串口O与GSM/GPRS模块连接,串口l与GPS模块连接。液晶显示器(LCD)通过并行方式与ARM芯片连接,采用8位数据传输方式;键盘采用矩阵扫描的方式,由8根GPIO端口线控制。

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