基于Cortex-M3的車輛通訊監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　安裝在挖掘機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，將嵌入式、現(xiàn)場(chǎng)總線分布式控制與 GPS 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用于履帶式液壓挖掘機(jī)。由于履帶式液壓挖掘機(jī)售價(jià)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(fēng)險(xiǎn)，廠家缺乏強(qiáng)制手段，不能有效控制還貸風(fēng)險(xiǎn)。采用了嵌入式、GPS和GSM等技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用技術(shù)手段來控制這種風(fēng)險(xiǎn)的有效措施之一。

　　另一方面，終端實(shí)時(shí)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(wù)人員可以通過Internet 隨時(shí)監(jiān)控每一臺(tái)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)，為技術(shù)人員提供了車輛在使用過程中的車輛監(jiān)控、車輛運(yùn)行管理 、車輛健康管理(實(shí)時(shí)報(bào)告)、機(jī)械維護(hù)和服務(wù)管理、通知服務(wù)、機(jī)械融資管理自動(dòng)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(chǎng)監(jiān)控終端與服務(wù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　1.1 總體結(jié)構(gòu)

　　工程機(jī)械車輛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端與服務(wù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)(如圖1 所示)，

其控制原理是利用車載硬件終端PL-LRC，實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)的通訊協(xié)議，通過商業(yè)GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，將車輛信息以短信形式發(fā)送到生產(chǎn)廠家服務(wù)器上，存儲(chǔ)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中^[1] 。利用數(shù)據(jù)信息，可以定期形成相關(guān)的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，管理員或用戶也可在任意一臺(tái)接入因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)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(duì)運(yùn)行中的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、診斷和維護(hù)。

　　1.2 PL-LRC車載硬件終端設(shè)計(jì)

　　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(cè)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(shí)現(xiàn)。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　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(chǔ)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(shè)計(jì)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(diǎn)，是針對(duì)嵌入式應(yīng)用 ARM Cortex-M3 內(nèi)核而設(shè)計(jì)的，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用STM32F103RBT6，其中增強(qiáng)型的是同類中性能最高的，時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz，通信接口有 2個(gè)I2C接口、3個(gè)UART接口、USB2.0接口、2個(gè)SPI接口、CAN接口設(shè)計(jì)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(yán)酷，工作要求嚴(yán)苛，工作室震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈，電磁環(huán)境惡劣，可靠性要求極高，本設(shè)計(jì)對(duì)這些要求給以特別關(guān)注，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了Telit公司的GM862-GPS模塊。

　　該模塊是Telit產(chǎn)品中最先進(jìn)的型號(hào)，是典型的功能卓越的M2M通信模塊。產(chǎn)品采用加固/耐用設(shè)計(jì)，工業(yè)級(jí)寬溫，內(nèi)建SIM卡插槽，MMCX RF接口，干擾監(jiān)測(cè)，內(nèi)嵌TCP/IP(含TCP/IP、UDP、FTP、SMTP協(xié)議)協(xié)議棧，自動(dòng)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(shí)支持IIC和SPI接口，可直接擴(kuò)展外部部件，如傳感器、攝像頭、顯示器等^[5] 。