基于北斗模块的智能车载终端原理与设计

于海侠

(天津安中通讯电子有限公司 天津300300)

信息时代

基于北斗模块的智能车载终端原理与设计

于海侠

(天津安中通讯电子有限公司 天津300300)

近几年，随着北斗卫星导航系统的快速发展，北斗双模定位模块的开发技术不断成熟，其相关智能终端的技术产品应用更加广泛。对北斗智能车载终端工作原理进行分析设计，说明该系统如何实现对车辆的通讯、定位、行车数据分析保存、图像记录，以及将相关数据上传到管理中心平台等智能功能的应用过程。

北斗导航系统 智能终端 车载终端 通讯 定位

0 引 言

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)，2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。该系统有独特的优势和广阔的应用前景，具有巨大的经济和社会价值。因而北斗双模智能终端的开发和应用，不仅是运输行业管理的实际需求，对于推广北斗导航系统也发挥着积极的作用，是国家发展战略的需要。

1 北斗智能车载终端系统设计原理

本文介绍的智能车载终端是以双微处理器为核心，配以外部存储器，集通话、定位、显示、打印、摄像、录音播放、车辆诊断功能以及各种外设接口为一体的智能终端。系统框图如图1所示。

图1 智能车载终端框图Fig.1 Block diagram of an intelligent vehicle terminal

1.1 系统供电部分

此智能车载终端供电部分由电源和充电电路组成。电源模块为系统其他模块供电，由于 GSM 在接收发送数据时或者打印机工作时电流较大，因此电源芯片选用美国国家半导体公司生产的 3,A电流输出的LM2576电源芯片。

电池充电设计是为了防止一旦智能车载终端由于外电掉电、低电断电或者人为破坏时，电池难以供电的问题。充电可为系统供电，保证系统正常工作，及时保存重要数据，以便驾驶员或者管理中心作出相应处理。

1.2 微处理器1工作原理

微处理器要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用ARM，所以选用TM32系列。它以速度快、低功耗、高度集成各种强大的外围接口为特点，为系统稳定高效的工作提供了有力保障。它主要负责以下几方面工作：

1.2.1 与GSM模块通讯

GSM 模块选用华为 MG323，具有支持 4频、灵敏度高、耗电低等特点，支持通话、短信，带有两通道音频接口，传输速率快，支持 TCP/IP协议，并支持多链接。此部分可以实现无线数据的接收和发送。微处理器负责上传管理中心需要的各种数据，也可以接受并分析管理中心发送的各种命令，并进行相应操作。

1.2.2 与北斗定位模块通讯

定位模块选用我国自主研发的北斗模块TD3020C，内部集成了BD2,B1/GPS L1双模SOC基带芯片和双模射频芯片，具有体积小巧、高灵敏度、低功耗、低成本的特点。模块封装与主流 GPS模块封装兼容，可以进行直接替换，节省大量终端产品的开发和设计时间。

1.2.3 与IC卡通讯

IC卡是指集成电路卡，它通过卡里的集成电路存储信息，例如驾驶员姓名、ID号等各种信息。

IC卡通过I2C接口与微处理器1进行通讯。当驾驶员使用车辆时，微处理器1读取相关信息并上传到管理中心。管理中心也可以了解驾驶员驾驶车辆的各种信息和使用车辆的时间、地点，方便快捷有效地进行记录和管理。

1.2.4 与SD卡通讯

SD卡是具有大容量、读取数据速度快、高性能、安全等多种特点的基于半导体闪存工艺的存储卡。

SD卡通过SPI模式与微处理器1进行通讯，它用以记录驾驶员以及车辆的各种信息。数据量大，存储不够用时，保存到 SD卡以便记录查询，同时也保存微处理器2音频的相关数据。

1.2.5 微处理器1串口通讯

微处理器1设置合适波特率，通过串口与微处理器 2进行通讯，相互发送接收信息，并用显示屏显示，便于驾驶员使用和操作。

1.2.6 各种输入输出接口的连接

北斗智能终端带有各种输入接口，包括左右转向灯、远光灯、刹车信号、振动传感器、空调检测、发动机检测、ACC检测、喇叭检测、协警检测等各种输入，可以检测车辆各种输入信息是否正常，如果有故障会在显示屏显示并提醒。

1.2.7 CAN通讯

在汽车行业，为了将多种电子控制系统综合起来，进行安全可靠的使用，CAN串行通讯协议已经被广泛应用，它在分布式控制系统之间进行实时、可靠的数据传输。微控制器1通过CAN总线可以读取车辆的各种信息。

1.2.8 与摄像头通讯

摄像头是运输车辆中必不可少的一部分，它不仅可以记录每个时间点的车辆情况，而且可以按照指令不定时地进行拍摄，既避免了因为数据量过大存储不方便的问题，更可以按要求进行拍摄。微处理器 1通过串口与摄像头通讯。用户通过按钮或者车辆管理中心发出的拍摄指令进行拍摄。

1.3 微处理器2的工作原理

1.3.1 与显示屏通讯

北斗智能终端配有前面板液晶屏显示，主界面显示各种状态信息，例如GPRS信号强度、GPS定位状态、电池状态、SD 卡、IC卡插入状态、行车速度、驾驶员信息等。液晶屏菜单，里面包括电话薄、短信息、通话记录、高级选项、参数查询、汽车状态等，选择相应的操作，查看各种参数，便于驾驶员使用。

1.3.2 与打印机通讯

北斗智能终端配有微型打印机，可以打印行车状态和速度，便于驾驶员和管理中心管理、应用。

1.3.3 音频输入输出

微处理器 2可以实现声音的录制和播放。声音录制是微处理器 2利用 AD按一定速率对声音进行采集，按数据格式存放到 SD卡中，便于使用。声音播放是通过PWM输出，将存在SD卡里的文件通过声音播放出来。

1.3.4 与OBD通讯

OBD为车载诊断系统，它随时监控发动机运行状态和尾气后处理系统的工作状态。当系统出现故障时，OBD系统会将信息存储到存储器，通过微处理器2读取相关信息，以便驾驶员和管理人员及时作出判断和处理。

2 北斗智能终端系统的总结

本系统是为了配合北斗卫星导航系统的发展，利用中国自主研发的北斗双模定位模块，加以各种外围设备为一体的智能导航车载终端。北斗智能终端的使用非常方便，界面清晰明了，便于操作，驾驶员更容易理解和接受。北斗智能终端显示屏里面各种参数一目了然，驾驶员可以通过操作选项，了解车辆的各种信息，及时判断和处理各种故障。同时，北斗智能终端具有远程升级和参数设置等功能，方便客户安装和使用。

北斗双模智能终端的开发和应用，可以提高车辆行业应用卫星导航技术的能力水平，推动道路运输信息化建设持续发展，实现行业管理水平的大幅提高。

［1］ 北斗卫星导航系统[EB/OL]. www. beidou. gov. cn.2010-8-20.

［2］ 李军焕. 基于 GPS/GPRS车载终端的设计与实现[J].数字通信世界，2012(6)：74-76.

［3］ 王永虹，徐炜，郝立平. STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理与实践[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2008：60-66.

Principles and Design of an Intelligent Vehicle Terminal based on Beidou Navigation System Module

YU Haixia
(Tianjin Anzhong Communication Electron Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China)

Following the rapid development of the Beidou navigation satellite system in recent years，the development technology of Beidou positioning module keeps improving and relating intelligent terminal products have been widely applied in the market. In the paper，the work principle of a Beidou system module based intelligent vehicle terminal was designed and the functions of communication，positioning，analysis and saving of data transmission and image recording，as well as smart functions of data uploading to central management platform were introduced.

Beidou navigation system；intelligent terminal；intelligent vehicle terminal；communication；positioning

TN967.1

A

1006-8945(2014)07-0018-03

2014-06-07