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[分享] 基于车载GPS的嵌入式汉显终端的设计

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发表于 2015-8-26 12:13:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  1  引言
  近几年来,导航定位技术在不断发展,越来越多的车辆加装了车载GPS终端。时至今日,车载GPS终端已经成为城市交通管理网络的重要组成部分。但一直以来,用户在加装了车载GPS终端后,由于缺乏友好的人机交互设备,影响了用户使用和车载GPS终端的普及,限制了车载GPS终端产品的功能扩展。通过加装汉字显示终端,能使用户更便捷的使用车载GPS终端,方便中心进行调度管理,弥补以前产品的不足。
  2  汉显的组成

车载GPS系统结构图

车载GPS系统结构图

  图1  车载GPS系统结构图

  嵌入式汉显的作用主要是通过串口与GPS车载终端和计价器通信,接收处理GPS车载终端发送的GPS定位信号和计价器发送的相关运营数据,并通过红外遥控器和按键让用户对汉显进行设置和操作,然后在液晶模块上显示相应的内容,并能提供语音服务。
  嵌入式汉显由以下几个部分组成:汉显主板、液晶模块、红外接收头、按键、喇叭、发光二极管以及连接器。
  3  主板硬件部分

汉显结构图

汉显结构图



图2  汉显结构图

  嵌入式汉显的主板由以下几个部分组成:并口Flash,供电电路,LCD模块接口及驱动电路,电路,看门狗电

路和语音芯片及功放电路。
  3.1 MSP430系列单片机
  MSP430系列单片机是由TI公司开发的16位单片机,其突出特点是超低功耗,非常适合于各种功率要求低的场合,是目前业界所有内部集成闪速存储器(Flash ROM)产品中功耗最低的,消耗的功率仅为其他闪速微处理器(Flash MCUs)的1/5。在3V工作电压下其耗电电流低于350uA/MHz,待机模式仅为15 uA/MHz,具有五种节能模式。其64K的程序空间保证了可容纳足够的代码长度,而程序执行中可写的内部FLASH可用于存放中心号码,电话号码和GPS车载终端设置等重要数据。单片机内有抗ESD保护,有较强抗干扰能力。在线编程,程序更新方便。仿真器结构简单,可自行制作。该系列工业级单片机工作温度范围为-40~+85摄氏度,可满足车载设备应用要求。
  3.2 供电电路
  为了兼容不同的车载电瓶提供的12V和24V电压,供电电路采用的电压变换器应能满足可输入电压在9V至36V之间。由于车载环境较为恶劣,电瓶供电波动大,为了防止外部干扰引起的大电流烧坏内部元器件,可在电源输入端串联自恢复保险丝。本设计思路主板的基本功耗大约在50mA左右,在LCD背光点亮时,功耗在180mA左右,因此可选取熔断电流在350mA的自恢复保险丝可满足要求。为了防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲,如静电干扰,所导致的失灵或损坏,可在电源正极输入端并联一个TVS管,由于车载电瓶供电电压为12V或24V,因此可根据实际情况选取。

供电电路

供电电路

  图3  供电电路

  3.3 存储器
  Flash需要保存GPS定位信息、关键点、字库、通话记录、短信息、运营数据和其他数据。Flash容量需求分析如下:
  3.3.1 字库约需要800K字节。
  3.3.2 GPS定位信息需要作为行车记录加以保存,目前绝大多数GPS模块都是每秒发送一次GPS定位数据,如果每一条都作为行车记录保留没有太大的实际意义,因此可每隔一至十分钟保留一次定位数据,这样的话10000条可至少保存大约一周的行车记录,满足实际应用需要。定位信息包括:时间、经度、经度标识、纬度、纬度标识、速度、方向、状态以及附加信息等等。
  定位信息量计算:10000条×48字节=480000字节
  3.3.3 对于需要限速提示、路段提示、区域提示等特殊需求,可以通过预存这些关键点或多边形的定位数据信息,车辆行驶过程中经过、到达、离开这些区域时,将收到的定位信息与之比对并配合语音播报即可判别并进行提示。关键点的信息包括:进入关键点时间、驶出关键点时间、左下角纬度、左下角经度、左上角纬度、左上角经度、右下角纬度、右下角经度、右上角纬度右上角经度以及其他标志位等等。
  关键点信息量计算: 52字节×200个=10400字节(保存100个关键点,预留100个关键点容量)
  多边形信息包括:顶点的编号、顶点经度、顶点纬度等信息。
  多边形:10个×9个顶点×(2+10+11)=2070字节(最大保存10个9边形)
  因此容量应至少在1MB以上,最好采用并口通信的Flash以满足与MSP430系列单片机的高速数据传输。
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