基于Cortex-M3的車輛通訊監(jiān)控終端的設計與實現(xiàn)

　　引言

　　安裝在挖掘機的遠程監(jiān)控終端，將嵌入式、現(xiàn)場總線分布式控制與 GPS 遠程監(jiān)控系統(tǒng)等技術應用于履帶式液壓挖掘機。由于履帶式液壓挖掘機售價額昂貴，在銷售過程中主要采取按揭、分期或融資租賃的銷售方式，這種銷售方式有較多銷售風險，廠家缺乏強制手段，不能有效控制還貸風險。采用了嵌入式、GPS和GSM等技術為基礎的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是利用技術手段來控制這種風險的有效措施之一。

　　另一方面，終端實時采集車輛數(shù)據(jù)，以無線通訊形式傳輸數(shù)據(jù)，公司售后服務人員可以通過Internet 隨時監(jiān)控每一臺挖掘機的工作狀態(tài)，為技術人員提供了車輛在使用過程中的車輛監(jiān)控、車輛運行管理 、車輛健康管理(實時報告)、機械維護和服務管理、通知服務、機械融資管理自動化支持等各類功能，提高了企業(yè)的信息化管理水平和監(jiān)督能力。

　　1 車輛現(xiàn)場監(jiān)控終端與服務系統(tǒng)的總體結(jié)構

　　1.1 總體結(jié)構

　　工程機械車輛現(xiàn)場監(jiān)控終端與服務系統(tǒng)的總體結(jié)構(如圖1 所示)，

其控制原理是利用車載硬件終端PL-LRC，實時精確采集車輛各傳感器工作數(shù)據(jù)、GPS 定位數(shù)據(jù)等，按照設計的通訊協(xié)議，通過商業(yè)GSM通訊網(wǎng)絡，將車輛信息以短信形式發(fā)送到生產(chǎn)廠家服務器上，存儲在服務器數(shù)據(jù)庫中^[1] 。利用數(shù)據(jù)信息，可以定期形成相關的數(shù)據(jù)分析報告，管理員或用戶也可在任意一臺接入因特網(wǎng)的計算機上使用 IE 瀏覽器，獲得大量的車輛位置信息和工作數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，對運行中的車輛進行遠程控制、診斷和維護。

　　1.2 PL-LRC車載硬件終端設計

　　需要開發(fā)的PL-LRC車載硬件監(jiān)控終端包括硬件開發(fā)和軟件開發(fā)，以及測試。硬件系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。

　　PL-LRC車載硬件監(jiān)控終端由微控制器模塊、無線通信與定位模塊、電源控制模塊、CAN總線接口模塊等部分組成。本文主要介紹監(jiān)控終端的開發(fā)與實現(xiàn)。

　　2 硬件設計

　　車載終端硬件主要由控制模塊Cortex-M3 內(nèi)核處理器、GPS模塊、存儲模塊、CAN收發(fā)器、JTAG模塊和電源模塊等組成^[2] ，車載終端硬件設計框圖如圖3所示。

　　控制模塊采用STM32 系列具有性能高、成本低廉、功耗低的特點，是針對嵌入式應用 ARM Cortex-M3 內(nèi)核而設計的，本系統(tǒng)設計中采用STM32F103RBT6，其中增強型的是同類中性能最高的，時鐘頻率達到 72MHz，通信接口有 2個I2C接口、3個UART接口、USB2.0接口、2個SPI接口、CAN接口設計用于手持和通用嵌入式系統(tǒng)，支持基于JTAG的系統(tǒng)調(diào)試，完全能滿足車載終端的系統(tǒng)需求^[3-4]  。

　　無線通信與定位模塊的工作環(huán)境嚴酷，工作要求嚴苛，工作室震動、沖擊強烈，電磁環(huán)境惡劣，可靠性要求極高，本設計對這些要求給以特別關注，在設計時采用了Telit公司的GM862-GPS模塊。

　　該模塊是Telit產(chǎn)品中最先進的型號，是典型的功能卓越的M2M通信模塊。產(chǎn)品采用加固/耐用設計，工業(yè)級寬溫，內(nèi)建SIM卡插槽，MMCX RF接口，干擾監(jiān)測，內(nèi)嵌TCP/IP(含TCP/IP、UDP、FTP、SMTP協(xié)議)協(xié)議棧，自動掃描頻段(無SIM卡)，集成20通道、高靈敏度SiRFstarIII GPS接收器，具有850/ 900/1800/1900 MHz 四波段GSM/GPRS調(diào)制解調(diào)， SIM卡訪問控制(SAP)及內(nèi)置Python1.5.2+解釋。GM862-GPS同時支持IIC和SPI接口，可直接擴展外部部件，如傳感器、攝像頭、顯示器等^[5] 。