基于GPS+CDMA的物流车辆监控终端的设计

2011-03-18 19:10:11来源: 互联网
  随着我国国民经济、交通运输业的不断发展,物流运输行业成为了推动国民经济快速发展必不可少的基础产业。各类物流运输仓储企业虽然在长期发展过程中已经积累了丰富的实践经验,但车辆动态信息的实时监控一直未能得到完善地解决,例如,信息反馈不及时、不精确、不全面等问题导致了运力的大量浪费与运作成本居高不下。利用GPS对物流车辆以及物流对象进行管理监控已成为了发展趋势。

  针对上述情况,本文对物流车辆监控终端进行研究,提出了基于GPS+GIS+CDMA的总体系统构架。系统将全球定位系统(Global Position-ing System,GPS)、地理信息系统(Geographic Information System,GIS)以及CDMA(Code Division Multiple Access)无线通信技术融于一身。

  本文设计的物流运输车辆监控终端,通过GPS卫星定位获得车辆的经纬度等信息后,经过CDMA无线通信网络与监控中心进行通信,实时地将运输车辆的各种信息传输给监控中心,供监控中心对整体运输车队进行显示、查询、调度。

  1 系统总体设计

  基于GPS和CDMA的物流运输车辆监控系统由车辆监控终端、数据传输网络以及监控中心组成。其中数据传输网络由CDMA网络和Internet组成。

  通过GPS卫星网络,车辆终端能够对物流车辆和物流对象进行精确定位,经CDMA无线网络接入Internet链接到监控中心服务器,实时向监控中心传输物流车辆的经纬度、速度、航向、海拔、时间等GPS数据信息,监控中心可以在具有地理信息处理和查询功能的电子地图上显示、查询车辆的各种信息,实时监控车辆运行状态。

  另外监控中心还具有与车载终端通讯的功能,能够对物流运输车辆实时调度、对突发事故进行及时处理,适用于各种物流交通领域。

  2 终端硬件设计

  本文设计的物流车载终端硬件结构由S3C2440A、JTAG片上调试接口、视频接口、音频接口、复位电路、CDMA无线通信模块、GPS模块、电源电路、LCD触摸屏、键盘等组成,外接SDRAM、NAND FLASH、NOR FLASH作为外部存储器,其硬件结构如图1所示。


图1 终端硬件设计硬件结构

  2.1 CPU选型

  为了满足系统对实时性、大数据量处理、GPS信号接收、CDMA数据发送等各方面的要求,终端采用三星公司的S3C2440A 32位ARM芯片作为CPU。S3C2440A采用了先进的ARM920T内核,片上集成了3路UART串口,2路SPI口,8路10位ADC,具有日历功能的RTC,带PLL的片上时钟发生器,130个通用I/O口,24个外部中断源等丰富的资源,易于开发,是一款性价比非常高的芯片。

  2.2 CDMA模块接口设计

  终端采用了华为EM200 CDMA1X模块。该模块工作频段为800 MHz,最大发射功率为0.25 W,接收灵敏度小于-106 dBm,工作电压3.3~4.2 V,集成了UART,UIM卡,天线等丰富的资源接口。支持标准AT指令集。极限工作温度为-30℃~+75℃,工作温度范围广,适合各种物流运输环境。

  S3C2440A有3个UART串口,EM200模块与S3C2440A通过串口1相连,因为二者输入输出都是TTL电平,所以无需电平转换可直接相连,其中EM200的管脚是数据发出端,与S3C2440A的RXD端相连;EM200的管脚是数据接收端,与S3C2440A的TXD端相连,由此实现了两者之间的数据收发。华为EM200 CDMA1X模块与S3C2440A连接图如图2所示。


图2 华为EM200 CDMA1X模块与S3C2440A连接图

  其中S3C2440的TXD0、nRTS0、DTR脚,分别经过3个1 kΩ电阻与EM200的脚相连,目的是防止电流过大对芯片造成损害。

  2.3 GPS模块接口设计

  GPS模块是终端实现精确定位的关键,是终端设计的核心,所以本终端选取了Gstar公司的SIFEIII代GS-15B模块。

  GS-15B是一个高效能、低功耗的智能型卫星接收模块。它采用台湾联发科技股份有限公司所设计的MT3329F卫星定位接收芯片,是一个完整的卫星定位接收器。同时具备全方位功能,能满足专业定位的严格要求与工业级需求。内置GPS天线,采用MTK高灵敏度、低耗电量芯片MT3 329F。具备快速定位及追踪32颗卫星的能力。体积超小,芯片内建20万个.运算器,大幅提高搜寻及运算卫星讯号能力。支持NMEA-0183 v2.2版本规格输出。接收灵敏度为-157 dBm,工作温度为-40℃~85℃,TTL电平输出,工作电压3.3~5.0 V,冷启动定位时间仅为42 s,平均定位精度为10~15 m。既满足了终端对高性价比需求,也满足了终端的精确定位的需求。

  S3C2440A与GS-15B的接口连接图如图3所示。终端使用S3C2440A的串口2连接GPS模块,为了增强驱动能力,在S3C2440A的TXD1和PXD1管脚上加了2个100 kΩ的上拉电阻。终端一般只接收GPS信息,不对GPS做写操作,所以为了保护芯片,在S3C2440A的RXD1与GS-15B之间加了1个100 Ω的电阻和1个型号为MCIA148的反向二极管,从而保证了终端运行时的稳定。


图3 S3C2440A与GS-15B的接口连接图

  3 终端软件设计

  终端的软件部分是基于WinCE 5.0嵌入式操作系统设计的,WinCE是一个多任务、完全抢占式的32位嵌入式操作系统,支持WinCE MFC、ATL、WinCE API和一些附加的编程接口以及各种通信技术。WinCE嵌入式操作系统具有操作界面良好、实时性较高、占用资源少、开发工具丰富以及强大的技术支持等优势,充分满足本终端软件的设计需求。

  3.1 终端软件设计流程

  首先系统上电,启动bootloader,加载WinCE内核,启动WinCE嵌入式操作系统。然后初始化CPU、LCD、GPS,CDMA等外围模块,再加载串口驱动和网络协议,若加载成功则执行用户应用程序,若加载失败则返回,重新加载串口驱动和网络协议。其中终端的用户应用程序包括:CDMA无线网络接入程序、网络数据传输程序、GPS串口接收程序等。终端软件设计流程图如图4所示。


图4 终端软件设计流程图

  

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关键字:GPS  CDMA  物流车辆  监控终端

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0318/article_3435.html
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