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引言 面對龐大的汽車(chē)市場(chǎng)以及隨著(zhù)全國各省市高速公路路網(wǎng)的建設與完善，對交通管理信息化的要求越來(lái)越高，gps車(chē)載系統的潛力不可估量，其發(fā)展前景比較樂(lè )觀(guān)。日本和西方各大公司都參與了這場(chǎng)高科技的角逐。各發(fā)達國家的很多生產(chǎn)商都加快了車(chē)載導航系統的研究步伐。隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，很多資源不足的瓶頸問(wèn)題都很大程度上得到了解決。車(chē)載定位系統由車(chē)載定位終端、無(wú)線(xiàn)通信鏈路和車(chē)載監控管理系統三部分組成。其主要功能是將移動(dòng)目標的動(dòng)態(tài)位置（經(jīng)度和緯度）、時(shí)間和海拔等對用戶(hù)有用的信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信鏈路傳送到監控中心，而后在電子地圖上對移動(dòng)目標的運動(dòng)軌跡進(jìn)行顯示，并對車(chē)輛的準確位置、速度、運動(dòng)方向和車(chē)輛狀態(tài)等用戶(hù)感興趣的參數進(jìn)行監控和查詢(xún)，為調度管理提供可視化依據，提高車(chē)輛運行效率，還能起到節能減排的作用。也在一定程度上起到保護地球的作用。本文將gps定位技術(shù)應用于氣車(chē)，與現有定位技術(shù)組合起來(lái)共同完成定位監控任務(wù)，將大大提高定位準確性及安全性，同時(shí)能夠降低資金投入，具有很廣闊的發(fā)展空間。 系統總體設計 系統硬件的結構設計 車(chē)輛監控系統由車(chē)載端（包括arm工控機、觸摸屏、gps接收模塊和電源等）、通信系統（gprs）、監控中心三大部分組成。車(chē)載端的gps模塊實(shí)時(shí)接收全球定位衛星的位置、時(shí)間等數據，一方面發(fā)送給車(chē)內的arm微型工控機，得到車(chē)輛的當前位置并且在電子地圖上顯示：另一方面，數據將通過(guò)gprs終端模塊發(fā)送到遠程監控中心服務(wù)器，使得監控中心能實(shí)時(shí)得到所有車(chē)輛的位置信息，給車(chē)輛的安全監控以及遠程凋度提供了基礎。通過(guò)spi接口與can總線(xiàn)相連，利用can總線(xiàn)掛接傳感器，檢測汽車(chē)主要技術(shù)參數，can總線(xiàn)模塊可以使本系統與其他車(chē)載模塊的連接，完成收集車(chē)輛的狀態(tài)信息以及進(jìn)一步控制。can總線(xiàn)模塊主要包括can總線(xiàn)的控制器和收發(fā)器，在這里分別選用的是microchip公司的mcp2510和飛利浦公司的pca82c250。其中，can總線(xiàn)控制器mcp2510實(shí)現了can總線(xiàn)的協(xié)議，can總線(xiàn)收發(fā)器pca82c250提供協(xié)議控制器和物理傳輸線(xiàn)路之間的接口。由于can總線(xiàn)控制器mcp2510具有spi接口，因此，系統中將其與s3c2440的spi0相連。故障檢測模塊主要是對汽車(chē)的主要技術(shù)參數進(jìn)行檢測，并顯示到lcd顯示器上，如果檢測到故障，會(huì )發(fā)出報警信號。本文主要檢測的技術(shù)參數包括燃油消耗量、制動(dòng)力、轉向力、發(fā)動(dòng)機溫度、冷卻液溫度、前照燈，以及車(chē)內噪聲和尾氣等方面。該模塊主要是通過(guò)各種傳感器把各種信號轉換為電信號，再利用信號處理電路把電信號進(jìn)行相應的處理，使其能與can總線(xiàn)模塊進(jìn)行數據傳輸。車(chē)載端的硬件組成框圖，如圖1所示。 
圖1 車(chē)載端的硬件組成框圖 應用程序總結構應用程序的總體流程圖如圖2所示。由于gprs模塊和gps模塊都是通過(guò)串口和監控終端連接的，程序系統初始化的工作就是對串口進(jìn)行初始化，使串口按gprs及gps模塊的要求工作。之后創(chuàng )建共享內存是為gprs通信子進(jìn)程與gps子進(jìn)程之間的通信做準備。gps子進(jìn)程負責從串口接收gps信息并把這些信息寫(xiě)入共享內存內，gprs子進(jìn)程則將共享內存內的gps信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )送到遠方的監控服務(wù)器。
為了使arm上的應用程序能夠處理gps接收到的導航信號，要編寫(xiě)gps的驅動(dòng)程序。 這個(gè)gps驅動(dòng)程序也是屬于字符型驅動(dòng)程序，首先了解嵌入式開(kāi)發(fā)中應用程序、庫、內核、驅動(dòng)程序的關(guān)系：應用程序調用應用程序庫函數完成功能；應用程序以文件形式訪(fǎng)問(wèn)各種資源；應用程序函數庫的一部分直接完成功能，一部分函數通過(guò)系統調用由內核完成，內核處理系統調用，調用設備驅動(dòng)程序，設備驅動(dòng)程序直接與硬件通信。如圖3所示
open= s3c2440_gps_open，.release= s3c2440_gps_release=s3c2440_gps_release， .ioctl=s3c2440_gps_ioctl}；繼續向下寫(xiě)，gps_class=class_create（this_module，device_name）;在/sysfs目錄下創(chuàng )建這個(gè)設備的類(lèi)。再是注冊這個(gè)設備的類(lèi)，如device_create（gps_class，null，mkdev（gps_major，0），null，device_name）。 gps應用程序即定位功能的實(shí)現 要實(shí)現gps的定位必須先要對gps數據包進(jìn)行解析，gps上電后，每隔一定的時(shí)間就會(huì )返回一定格式的數據，數據格式為$信息類(lèi)型，每行開(kāi)頭的字符都是$，接著(zhù)是信息類(lèi)型，后面的是數據，以逗號分開(kāi)，完整的數據類(lèi)型如下：$gprmc，080655.00，a，4546.40891，n，12639.65641，e，1.045，328.42，170809，，，a*60信息類(lèi)型為：gpgsv：可見(jiàn)衛星信息、gpgll：地理定位信息、gprmc：推薦最小定位信息、gpvtg：地面速度信息、gpgga：gps定位信息、gpgsa：當前衛星信息、這里我只解析gprmc和gpgga的信息。一.gprmc數據詳解：$gprmc，《1》，《2》，《3》，《4》，《5》，《6》，《7》，《8》，《9》，《10》，《11》，《12》*hh《1》utc時(shí)間，hhmmss（時(shí)分秒）格式《2》定位狀態(tài)，a=有效定位，v=無(wú)效定位《3》緯度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也將被傳輸）《4》緯度半球n（北半球）或s（南半球）《5》經(jīng)度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也將被傳輸）《6》經(jīng)度半球e（東經(jīng)）或w（西經(jīng)）……。 最后編寫(xiě)代碼，把經(jīng)/緯度解析出來(lái)，對于gpgga類(lèi)型數據，也是一樣，先了解每一位的含義，再寫(xiě)代碼把海平面高度和大地水平面高度等數據解析并顯示出來(lái)。 gprs通信模塊實(shí)現 gprs模塊是借助gprs無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸，從而在不同的車(chē)輛或車(chē)輛與控制中心之間架起溝通的橋梁，所以軟件的功能主要是建立無(wú)線(xiàn)連接，按照gprs通信協(xié)議傳輸數據。gprs模塊的通信主要是通過(guò)串口驅動(dòng)實(shí)現，在嵌入式linux內核中已經(jīng)提供了對串設備的支持，因此在配置內核編譯選項時(shí)，只需要選中對串口設備的支持，就可以實(shí)現對gprs模塊的串口數據通信功能。為了實(shí)現與internet的通信，還需要在配置內核編譯選項時(shí)選中ppp和tcp/ip協(xié)議。這樣一旦網(wǎng)絡(luò )連接建立，就可以使用應用程序來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )數據的通信。本系統數據鏈路層采用ppp協(xié)議，它是一種面向字符的協(xié)議，是為在兩個(gè)對等實(shí)體間傳輸數據包連接而設計的，使用可擴展的鏈路控制協(xié)議lcp來(lái)建立、配置和測試數據鏈路。用網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議族ncp來(lái)建立和配置不同的網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議，并且允許采用多種網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議。一個(gè)ppp會(huì )話(huà)分四個(gè)步驟：建立連接、連接質(zhì)量控制、網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議配置和連接終止。 嵌入式linux系統內核源自于linux內核，并保留了對tcp/ip以及其他的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的支持。在嵌入式linux系統上編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò )應用程序與在linux上編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò )應用程序沒(méi)什么大區別，通常只需要做很小的修改就可以移植到嵌入式linux系統上。至此，gprs模塊完整地集成到嵌入式終端中。
can總線(xiàn)驅動(dòng)程序要完成的報文發(fā)送、接收等任務(wù)都是圍繞can總線(xiàn)控制器展開(kāi)的，因此驅動(dòng)程序主要是對控制器mcp2510內部寄存器進(jìn)行操作。can總線(xiàn)控制器mcp2510的初始化按照以下步驟進(jìn)行：（1）軟件復位，進(jìn)入配置模式；（2）設置can總線(xiàn)波特率；（3）關(guān)閉中斷，設置id過(guò)濾器；（4）切換mcp2510到正常狀態(tài)；（5）清空接收和發(fā)送緩沖區；（6）開(kāi)啟接收緩沖區，開(kāi)啟中斷。 實(shí)驗結果 本實(shí)驗結果能達到基本的要求，參見(jiàn)圖4，圖的右上角是經(jīng)/緯度。本系統還不完善，還有很多實(shí)用的功能有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 結論 該系統能夠通過(guò)gps和gprs實(shí)現車(chē)輛定位以及車(chē)輛與控制中心之間的數據通信，還能夠通過(guò)can總線(xiàn)檢測汽車(chē)主要技術(shù)參數，為交通道路的智能管理以及汽車(chē)的安全駕駛提供了可靠保 |
