基于GPRS的车载终端研究

李培龙　李晶　黄敬超　胡亮亮

摘 要：本文研究并设计了一种基于GPRS的车载终端。在制作STM32最小硬件系统的基础上，对各个接口进行详细的设计来实现实现对车辆的定位、追踪、语音通话、锁车等功能。本文主要介绍了车载终端的主要硬件模块和关键技术，包括CAN（控制器局域网）总线模块，GPRS（通用分组无线业务）模块，GPS/BDS（全球定位系统）模块。

1 引言

随着人们生活水平的提高和汽车电子工业的发展，车载终端迎来了巨大的发展前景。车载终端是集GPRS通信、GPS/BDS定位技术、CAN总线技术于一体的智能化设备。定位系统可以通过天线获取定位信息，然后通过GPRS通道上传到服务器。监控中心可以通过带有查询和显示功能的地图根据收到的定位信息显示具体的位置和行驶轨迹。在数据采集单元，通过CAN总线对汽车的状态数据进行采集。总体来说实现了对车辆的定位、追踪、语音通话、锁车、故障诊断等功能。

2 总体架构

根据车载终端所要实现的功能，对车载终端进行总体设计。该车载终端系统通过CAN总线采集车辆的各项信息，通过GPS/BDS定位模块获取定位数据，这些信息经过GPRS（通用分组无线业务）模块传递给服务器，并由服务器完成数据的接收和处理等工作。

3 关键技术

3.1 CAN总线技术

为了在总线车辆的电子控制系统之间传输大量的数据和交换不同的信号，车内网成立了。CAN（控制器局域网，CAN），依靠其稳定性能，低价格，高可靠性和实时性，现已广泛应用于汽车内部网络。

CAN总线主要用于总线上各种电子控制系统之间的内部数据通信。但现在总线需要与外界交换数据，信号和信息。同时无线传输在大城市特别需要。总线系统需要配备远程故障报警或远程调度功能。因此，我们选择GPRS（通用分组无线业务）进行无线数据传输。具有覆盖面广，访问速度快，流量充电的优点。GPRS可以连接到公共网络。可以在公共网络中建立自己的服务器来接收和存储通过GPRS无线网络发送的数据和信息。可以通过服务器实现远程监控。

3.2 GPS/BDS定位技术

在定位方案选择方面，鉴于BDS 与GPS 以及其他 GNSS 系统具有很好的兼容性，又考虑到城市中高楼建筑比较多，卫星信号容易受到干扰，因此采用 BDS /GPS双模定位。这样可以充分利用两套卫星定位系统的长处和卫星资源，此外，为进一步提高卫星定位的精度，可以采用差分GNSS方法减小测量中的误差，从而很好地提高定位精度，减少定位误差。

3.3 GPRS技术

GPRS（General Packet Radio Service） 通用分组无线业务-是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，提供一种端到端分组交换业务。GPRS提供了更高的数据传输速率：GPRS最高理论传输速度未171.2kbps，目前可以支持40kbps左右的传输速率。GPRS可以满足一个用户同时占用几个信道，提高传输速率。GPRS还可以使多个用户可共享一个无线信道，提高了网络资源的利用率。持此之外，只要激活GPRS应用后，可以始终保持在线状态，并且不需要一直占用无线信道。

4 主要模块

A. GPRS模块

SIM900A模块板载SIMCOM公司的工业级双频GSM/GPRS模块，可以低功耗实现语音、SMS（短信，不支持彩信）、数据和传真信息的传输。SIM900A模块支持RS232串口和LVTTL串口，支持AT命令控制（GSM 07.07，07.05以及SIMCOM增强AT命令集），支持RTS/CTS硬件流控控制，支持调试接口（可用于调试和软件升级），从而提供包括语音、短信和GPRS数据传输等功能。

B.GPS/BDS双模定位模块

UM220-III N双系统高性能GNSS模块，属于双系统多频率高性能SoC芯片，能够同时支持BD2 B1、GPS L1两个频点。提供的输入/输出数据接口有2个UART，。波特率范围为4800～115200bp。首次冷启动定位时为32s，热启动仅需1s，重捕获小于1s 。

C.控制器

选用高性能、低成本、低功耗的基于ARM Cortex-M4内核的STM32。STM32具有数字信号处理和浮点运算指令的高性能微控制器系列，是业内领先的STM32系列MCU的扩展。STM32芯片具有64KB SRAM、512KB FLASH、2個基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口、1个FSMC接口以及112个通用IO口。另外在工作频率为168 MHz时处理性能达到210 DMIPS/469，这是迄今所有基于Cortex-M内核的微控制器产品所达到的最高基准测试分数。

5 总结

本文介绍了一种基于基于GPRS的车载终端，并对其进行分析研究。详细介绍终端所使用的硬件模块和关键技术。通过GPRS网络，使终端不仅能够与服务器通信，发送车辆的采集数据和定位信息，而且可以很好地执行从服务器接收到的命令。该设计可用于需要监控和控制车辆的很多方面，如分期贷款购车、工程车辆的调度、车队的管理等。

参考文献

[1]王宏红，李德华.基于GPRS的监控系统车载终端设计.计算机应用研究，2005，184-186.

[2]钟章队.GPRS通用无线分组技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.