基于ARM9的嵌入式智能車(chē)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 引 言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已成為人們工作、生活中不可缺少的一種交通工具。在當(dāng)前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，開(kāi)發(fā)了各種各樣的電子控制系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)一種基于ARM9 S3C2410A的智能車(chē)載系統(tǒng)，它能夠通過(guò)GPS全球定位系統(tǒng)和GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位以及車(chē)輛與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信，構(gòu)建CAN總線(xiàn)控制模塊用于采集車(chē)輛主要部分的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)，并通過(guò)LCD模塊顯示車(chē)載信息的綜合信息。

　　1 智能車(chē)載系統(tǒng)的功能

　　車(chē)載智能導(dǎo)航終端應(yīng)具有如下功能：

　　車(chē)輛定位 它指通過(guò)GPS全球定位系統(tǒng)獲取車(chē)輛的當(dāng)前所處位置，包括經(jīng)度、緯度、運(yùn)動(dòng)速度、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間以及海拔高度等信息；
網(wǎng)絡(luò)通信 它采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，與監(jiān)控中心保持聯(lián)系，實(shí)時(shí)獲取道路交通狀況，為交通道路的智能管理提供基礎(chǔ)；
故障檢測(cè) 它通過(guò)CAN總線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)汽車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)；
信息顯示 它通過(guò)LCD液晶屏顯示車(chē)輛位置、調(diào)度信息以及檢測(cè)到的汽車(chē)技術(shù)參數(shù)。
智能車(chē)載系統(tǒng)可根據(jù)用戶(hù)需要實(shí)現(xiàn)其他功能，例如通過(guò)GPRS自動(dòng)報(bào)警增加自動(dòng)報(bào)警功能，擴(kuò)展音頻設(shè)備和IDE接口設(shè)備以增加娛樂(lè)功能，通過(guò)USB接口連接圖像采集設(shè)備，對(duì)車(chē)內(nèi)外進(jìn)行視頻監(jiān)控等功能。

　　2 智能車(chē)載硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)以S3C2410A為主控模塊，擴(kuò)展了64 MBNand Flash，用于存放啟動(dòng)代碼和嵌入式Linux操作系統(tǒng)等；64 MB SDRAM用作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存；LCD提供了更好的人機(jī)交互界面，并通過(guò)串口與GPS模塊相連，通過(guò)UART異步串口與GPRS模塊相連，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(cè)汽車(chē)主要技術(shù)參數(shù)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　2．1 主控模塊

　　S3C2410A是韓國(guó)三星公司面向手持設(shè)備以及高信價(jià)比、低功耗和低價(jià)格而設(shè)計(jì)的一款基于ARM920T內(nèi)核的16／32位RISC嵌入式微處理器。它采用5級(jí)流水線(xiàn)，資源豐富；帶有獨(dú)立的16 KB的指令Cache和16 KB的數(shù)據(jù)Cache，64 MB SDRAM，64 MB NandFLAsH，LCD控制器，RAM控制器，NAND內(nèi)存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的定時(shí)器，并行I／O口，8路10位ADC，Touch Screen接口，I2C接口，I2S接口，2個(gè)USB接口控制器，2路SPI，其工作頻率最高達(dá)到203 MHz。

　　2．2 GPS模塊

　　GPS模塊主要完成GPS定位信息的接收和處理。根據(jù)設(shè)計(jì)性能的要求和節(jié)約系統(tǒng)成本的考慮，選用的就是GARMIN公司的GPS25-LVC接收機(jī)，其內(nèi)置了GPS25OEM板。該接收機(jī)與主控模塊的接口方式采用RS 232兼容TTL的串行口方式，因此設(shè)計(jì)中將其與S3C2410A的串口1相連。GPS-25LVC與S3C2410A之間信號(hào)線(xiàn)僅需要連接GPS25-LVC的TXD1與S3C2410A的TXD1。另外，還要將GPS25-LVC的地線(xiàn)和電源線(xiàn)連接到主控板的地線(xiàn)和5 V電源上。

　　2．3 GPRS模塊

　　GPRS模塊主要完成車(chē)輛與車(chē)輛、車(chē)輛與控制中心的通信。在本系統(tǒng)中，GPRS模塊選用MC35。MC35的數(shù)據(jù)輸入／輸出接口實(shí)際上是一個(gè)UART，它可以與S3C2410中的UART接口直接相連。

　　2．4 CAN總線(xiàn)模塊

　　CAN總線(xiàn)模塊可以使本系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)中將其與S3C2410A的SPI0相連。

　　2．5 故障檢測(cè)模塊

　　故障檢測(cè)模塊主要是對(duì)汽車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并顯示到LCD顯示器上，如果檢測(cè)到故障，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本文主要檢測(cè)的技術(shù)參數(shù)包括燃油消耗量、制動(dòng)力、轉(zhuǎn)向力、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、冷卻液溫度、前照燈，以及車(chē)內(nèi)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再利用信號(hào)處理電路把電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，使其能與CAN總線(xiàn)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　2．6 LCD模塊

　　LCD模塊用以實(shí)現(xiàn)信息的顯示，提供一個(gè)良好的人機(jī)交互界面。本系統(tǒng)主控模塊的處理器S3C2410內(nèi)置了LCD控制器，支持STN-LCD和TFT-LCD。本文選用夏普公司的TFT-LCD模塊LQ080V3DG01，該模塊具有640×480的分辨率，18位的顏色深度，可與S3C2410A的LCD接口直接相連。

　　3 智能車(chē)載系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)