一种车载系统的无线通信方案及实现
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信 息 科 学
２ 耩３说 撇０第期 ０年 蟊 １
一
种车载 系统 的无线通信 方案及实现
徐 夏
（ 南京信息职业技术学院 ，江苏南京 ２ ０ ４ ） １０ ６
摘 要 目前 车载 监控系统与地 面设 备的无线通讯 中存在的数据 量大 、传输速度慢 、数据易丢失 等特点 。针对 这种情况提 出了一种嵌入式无
一
电可擦除性 、可重复编程 以及高密度 、低功耗等特点 ， 故适合于大容量 数据存储的嵌入式系统 。本方案采用Ｓｍ ｍ 公司生产的Ｎ Ｎ ｓ ａ ｇ Ａ Ｄｎａ 存储 ｈ 器芯片Ｋ Ｆ８８ Ｏ为核心架构嵌入式系统的存储单元。 ９２０ＵＣ ＧＭ Ｓ 设备采用内置ＳＭ ０ 的工业 级Ｇ Ｒ ｄ ｍ Ｉ ３０ ＰＳ Ｍｏｅ 。该产 品内置Ｔ Ｐ Ｃ ／Ｐ Ｉ协议 ，Ｉ Ｐ 数据包的传输对用户来是透明的 ，简化 了接 口 计。通信 设 接 口采用标准Ｒ ２ ２ 口（ ，采用Ｓ Ａ Ｓ３接 ９ 针） Ｍ 天线接 口和滑人式ＳＭ Ｉ 卡存 储 器 ，可用Ａ 命令控制发送短信或者发起语 音呼叫，串连波特率由３ ０ Ｔ ０ 至
一
帮助。
图１系统总体结构囹 第一部分置 于车上 ， 直接发送信息；将第二部分嵌入式系统 的硬件 布置于道路和城市关键节点处，通过稳压 电路稳压 ， 这样整个路 网的关 键节点都可 以获取信息 。第三部分置于城市监控中心，获取整个路网的 信息 ， 完整 的利用现有 Ｇ Ｒ 网络和Ｉ ｅ ｅ，为３ 和４ 的无缝升级提供 ＰＳ ｎｍｔ ｔ Ｇ Ｇ
的无缝接入提供思路。
参 考文 献
［】 １ 伊飞， 材， 基于嵌 入式Ｉｔｒｅ 术的设备 远程监 控系统设 计『 ＿ 张 等． ｎ ｎｔ ｅ 技 Ｊ企业技 术 ］
开发 ， ０ ． ： ５ ２ ８１ ３ ． ０ ０—
（１ 张臻 斌斌． ２靳攀， 基于Ｇ Ｒ 和嵌入式Ｌｉ ｕ的无线数据通信系统设计【． ＰＳ ｎｘ Ｊ电 Ｊ
目前利用现有网络实现大容量数据通信有着 大量的需求，因此开发 种利用现有无线通讯方式实现数据无缝传输方案具有重要意义 。 特别 是车载系统的无线通讯中 ， 使用嵌入式 已成共识 ， 然而 目 前实际的应用 在利用现有通讯方式来传输数据还存在着一定的障碍 ，它们 主要体现在 数据量大 ， 传输数据缓慢，传输过程不稳定 。 城市中有的地方信号强 ，有的地方干扰强烈 ，为了适应 日 益复杂 的 城市环境 ，为了更好的在 车载监控系统与地面平 台之间实现无障碍数据 通讯 。本文提出一种嵌入式的无线数据通信系统设计方案 。
２ 系统 硬件 与软件 部分 设计
２１ 系统硬件 ． 目 Ｒ 芯片以Ａ Ｍ 、 Ｒ ９ 前Ａ Ｍ Ｒ ７ Ａ Ｍ等内核为主流 ，其中，Ａ Ｍ 以其价 Ｒ ７ 格低廉 、性价 比较高一直 占据着垄断地位 ， 故本设计选用Ａ Ｍ 架构 ， Ｒ ７ Ｐ ＩＩＳ ￣ Ｈ ＬＰ ／ 司的Ｌ Ｃ ２０ Ｂ 芯片。ｎａｈ ｚ Ｐ ２２ Ｆ Ｄ ｓ存储芯片由于其具有非易失性、
线 数据通信系统 的设 计方案 。该方 案利用现有 网络实现 ，并保 留了最常用 的串口 ，从而实现 了稳 定的数据通信 。 目前 已成 功应用于某车载 监控系统与后期 平台之间 的无线 通信 。 关键词 Ａ Ｍ ；嵌入式 ；无 线通信 Ｒ７ 中图 分类 号 Ｔ ２４２ 文献 标识 码 Ａ Ｐ ７． 文 章编 号 １７— ６１（ １）２—０４ Ｏ ６３９７一２ ０ １０２一 １ ０ ０
１５ ０ ｂｔｓ １ ２ ０ ｉ／。 ｓ
１ 系统 设计 方案
嵌入式系统具有内核小、专 用性强 、系统精简等牦 ，—般需 要专门的 开发工具和运行环境。嵌入式的无线数据 通信系统设计方案如下图所示。 系统总体分三部分 ，第～部分是车载系统 ，功能是接收车 内信息 ， 通 过发送 天线 发出 ； 二部分是嵌入式部分 ，包括接收天线 、Ａ Ｍ 第 Ｒ 芯 片 、 Ｌ Ｓ 存储芯片以及Ｇ Ｒ ／Ｄ Ａ ＦＡ Ｈ Ｐ Ｓ Ｍ 模块；第三部分是后台部分 ， Ｃ 包括 Ｉｅ ｃ ｎｒ ｔ ｔ 接入模块和后台服务器。车载监控系统 的应用环境 比较复杂，故 ａ 需要将车量信息及时的通过嵌入式部分发送出来 。因而系统实现的核心 部分是第二部分 ，即嵌入式部分 。
３ 结论 本文提出的这种嵌入式的无线数据通信系统设计方案 ，可以实现车
载系统与地面平台的无线数据通讯，具有传输数据量大、硬件电路结构 简单 ，通信稳定等优点 。本设计 中通过两个串口分别与无线接收模块和 Ｇ Ｒ模块进行通讯 ，同时将数据存储￣ｔｓ中。从而使数据存储时间加 Ｐｓ ｌｈ ａ 长 ，增加 了可靠性。该方案在某 型号车载监控系统中得 到了验证 ， 其通 信方式还可 以 于将来城市道路信息的采集系统 中，并且 为以后３ 网络 用 Ｇ
［ ＨＬＰ公 司．Ｐ ２２ ｒｃｓ ｒ ｅｅ ｐｒ ｎａＰ Ｆ ４ Ｐ ＩＩＳ １ Ｌ Ｃ ２０ ｏｅｓ ｖｌ ｅ Ｍａｕｌ Ｄ 文档 ． Ｐ ｏＤ ｏ Ｓ
作者 简 介 ： 徐夏 ，硕士 ，现在 南京信息 职业技术学 院工作 。主要从事 电子信息及 信
号处理 技术方面 的研究 。
２ 系统软件 ． ２ 系统软件 的实现是嵌入式系统功能实现的关键。为降低系统功耗 ， 嵌入式系统 自 动进入 睡眠状 态以降低功耗 。系统对于传输速度 的瓶 颈 采用分类法进行解决 。将所有信息按序 ， 按实时 、 可滞后信息、固定信 息分为三个等级 ，将Ｇ Ｓ Ｐ 、传感器的实 时数据等发送等级设为最高 ；图 像 、ＧＳ Ｉ 等信息 的发送等级置为低 ，在位 置和车辆信息传输完成后 ， 再 发送一些不特别需要的信息。 Ａ Ｍ 的指令执行 为为取指令 、译码和执行 三个阶段 。当正常操作 Ｒ ７ 时， 在执行一条指令期间后续的一个指令译码 ， 第三条指令从存储器中 取指令。其过程大致如下 ： １）总初始化 。 ２ 端 口的连接 （ Ｃ 协议栈 ） ） ＴＰ 中断子程序 ，非查询方式。 ３ ）图片数据写入Ｒ Ｍ。 Ａ ４） Ａ Ｒ Ｍ写． Ｌ Ｓ ＆Ｆ Ａ Ｈ。 ５ 发送准备 ，２２ １ ｎｅ ＿ Ｋ ） ３收￣ｃ ｎｃ Ｏ 。 ］ ｏ ｔ ６ ２２ ） ３发送数据 。 ７ 清空Ｆ Ａ Ｈ ） Ｌ Ｓ 。在读流程完成后 ，Ｌ Ｃ ２０ ９ ２０ Ｃ Ｐ ２ ２￣Ｋ Ｆ ８８ 中的数据依 次送至ｓＭ Ｉ 模块 的Ｒ ２ ２ Ｓ３ 串口，即可实现数据的发送 。
图２系统的硬件结构示意图
子科技 （ 上海 ）， ０ ， （１ １ ３ １ ５ ２ ７３ １ ） ０ — ０ ． ０ ４ ： ［ － 星公司 ．９ ２ ０ Ｕ ＣＨ ｒｗ ｒ Ｉｔ ｆｃ ｅｃｉ ｉ Ｄ 文档． ３２ １ Ｋ Ｆ ８ ８ Ｏ ａｄ ａｅ ｎｅ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｎＰ Ｆ ｒ Ｄ ｐｏ
２ 耩３说 撇０第期 ０年 蟊 １
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种车载 系统 的无线通信 方案及实现
徐 夏
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摘 要 目前 车载 监控系统与地 面设 备的无线通讯 中存在的数据 量大 、传输速度慢 、数据易丢失 等特点 。针对 这种情况提 出了一种嵌入式无
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电可擦除性 、可重复编程 以及高密度 、低功耗等特点 ， 故适合于大容量 数据存储的嵌入式系统 。本方案采用Ｓｍ ｍ 公司生产的Ｎ Ｎ ｓ ａ ｇ Ａ Ｄｎａ 存储 ｈ 器芯片Ｋ Ｆ８８ Ｏ为核心架构嵌入式系统的存储单元。 ９２０ＵＣ ＧＭ Ｓ 设备采用内置ＳＭ ０ 的工业 级Ｇ Ｒ ｄ ｍ Ｉ ３０ ＰＳ Ｍｏｅ 。该产 品内置Ｔ Ｐ Ｃ ／Ｐ Ｉ协议 ，Ｉ Ｐ 数据包的传输对用户来是透明的 ，简化 了接 口 计。通信 设 接 口采用标准Ｒ ２ ２ 口（ ，采用Ｓ Ａ Ｓ３接 ９ 针） Ｍ 天线接 口和滑人式ＳＭ Ｉ 卡存 储 器 ，可用Ａ 命令控制发送短信或者发起语 音呼叫，串连波特率由３ ０ Ｔ ０ 至
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帮助。
图１系统总体结构囹 第一部分置 于车上 ， 直接发送信息；将第二部分嵌入式系统 的硬件 布置于道路和城市关键节点处，通过稳压 电路稳压 ， 这样整个路 网的关 键节点都可 以获取信息 。第三部分置于城市监控中心，获取整个路网的 信息 ， 完整 的利用现有 Ｇ Ｒ 网络和Ｉ ｅ ｅ，为３ 和４ 的无缝升级提供 ＰＳ ｎｍｔ ｔ Ｇ Ｇ
的无缝接入提供思路。
参 考文 献
［】 １ 伊飞， 材， 基于嵌 入式Ｉｔｒｅ 术的设备 远程监 控系统设 计『 ＿ 张 等． ｎ ｎｔ ｅ 技 Ｊ企业技 术 ］
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（１ 张臻 斌斌． ２靳攀， 基于Ｇ Ｒ 和嵌入式Ｌｉ ｕ的无线数据通信系统设计【． ＰＳ ｎｘ Ｊ电 Ｊ
目前利用现有网络实现大容量数据通信有着 大量的需求，因此开发 种利用现有无线通讯方式实现数据无缝传输方案具有重要意义 。 特别 是车载系统的无线通讯中 ， 使用嵌入式 已成共识 ， 然而 目 前实际的应用 在利用现有通讯方式来传输数据还存在着一定的障碍 ，它们 主要体现在 数据量大 ， 传输数据缓慢，传输过程不稳定 。 城市中有的地方信号强 ，有的地方干扰强烈 ，为了适应 日 益复杂 的 城市环境 ，为了更好的在 车载监控系统与地面平 台之间实现无障碍数据 通讯 。本文提出一种嵌入式的无线数据通信系统设计方案 。
２ 系统 硬件 与软件 部分 设计
２１ 系统硬件 ． 目 Ｒ 芯片以Ａ Ｍ 、 Ｒ ９ 前Ａ Ｍ Ｒ ７ Ａ Ｍ等内核为主流 ，其中，Ａ Ｍ 以其价 Ｒ ７ 格低廉 、性价 比较高一直 占据着垄断地位 ， 故本设计选用Ａ Ｍ 架构 ， Ｒ ７ Ｐ ＩＩＳ ￣ Ｈ ＬＰ ／ 司的Ｌ Ｃ ２０ Ｂ 芯片。ｎａｈ ｚ Ｐ ２２ Ｆ Ｄ ｓ存储芯片由于其具有非易失性、
线 数据通信系统 的设 计方案 。该方 案利用现有 网络实现 ，并保 留了最常用 的串口 ，从而实现 了稳 定的数据通信 。 目前 已成 功应用于某车载 监控系统与后期 平台之间 的无线 通信 。 关键词 Ａ Ｍ ；嵌入式 ；无 线通信 Ｒ７ 中图 分类 号 Ｔ ２４２ 文献 标识 码 Ａ Ｐ ７． 文 章编 号 １７— ６１（ １）２—０４ Ｏ ６３９７一２ ０ １０２一 １ ０ ０
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１ 系统 设计 方案
嵌入式系统具有内核小、专 用性强 、系统精简等牦 ，—般需 要专门的 开发工具和运行环境。嵌入式的无线数据 通信系统设计方案如下图所示。 系统总体分三部分 ，第～部分是车载系统 ，功能是接收车 内信息 ， 通 过发送 天线 发出 ； 二部分是嵌入式部分 ，包括接收天线 、Ａ Ｍ 第 Ｒ 芯 片 、 Ｌ Ｓ 存储芯片以及Ｇ Ｒ ／Ｄ Ａ ＦＡ Ｈ Ｐ Ｓ Ｍ 模块；第三部分是后台部分 ， Ｃ 包括 Ｉｅ ｃ ｎｒ ｔ ｔ 接入模块和后台服务器。车载监控系统 的应用环境 比较复杂，故 ａ 需要将车量信息及时的通过嵌入式部分发送出来 。因而系统实现的核心 部分是第二部分 ，即嵌入式部分 。
３ 结论 本文提出的这种嵌入式的无线数据通信系统设计方案 ，可以实现车
载系统与地面平台的无线数据通讯，具有传输数据量大、硬件电路结构 简单 ，通信稳定等优点 。本设计 中通过两个串口分别与无线接收模块和 Ｇ Ｒ模块进行通讯 ，同时将数据存储￣ｔｓ中。从而使数据存储时间加 Ｐｓ ｌｈ ａ 长 ，增加 了可靠性。该方案在某 型号车载监控系统中得 到了验证 ， 其通 信方式还可 以 于将来城市道路信息的采集系统 中，并且 为以后３ 网络 用 Ｇ
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作者 简 介 ： 徐夏 ，硕士 ，现在 南京信息 职业技术学 院工作 。主要从事 电子信息及 信
号处理 技术方面 的研究 。
２ 系统软件 ． ２ 系统软件 的实现是嵌入式系统功能实现的关键。为降低系统功耗 ， 嵌入式系统 自 动进入 睡眠状 态以降低功耗 。系统对于传输速度 的瓶 颈 采用分类法进行解决 。将所有信息按序 ， 按实时 、 可滞后信息、固定信 息分为三个等级 ，将Ｇ Ｓ Ｐ 、传感器的实 时数据等发送等级设为最高 ；图 像 、ＧＳ Ｉ 等信息 的发送等级置为低 ，在位 置和车辆信息传输完成后 ， 再 发送一些不特别需要的信息。 Ａ Ｍ 的指令执行 为为取指令 、译码和执行 三个阶段 。当正常操作 Ｒ ７ 时， 在执行一条指令期间后续的一个指令译码 ， 第三条指令从存储器中 取指令。其过程大致如下 ： １）总初始化 。 ２ 端 口的连接 （ Ｃ 协议栈 ） ） ＴＰ 中断子程序 ，非查询方式。 ３ ）图片数据写入Ｒ Ｍ。 Ａ ４） Ａ Ｒ Ｍ写． Ｌ Ｓ ＆Ｆ Ａ Ｈ。 ５ 发送准备 ，２２ １ ｎｅ ＿ Ｋ ） ３收￣ｃ ｎｃ Ｏ 。 ］ ｏ ｔ ６ ２２ ） ３发送数据 。 ７ 清空Ｆ Ａ Ｈ ） Ｌ Ｓ 。在读流程完成后 ，Ｌ Ｃ ２０ ９ ２０ Ｃ Ｐ ２ ２￣Ｋ Ｆ ８８ 中的数据依 次送至ｓＭ Ｉ 模块 的Ｒ ２ ２ Ｓ３ 串口，即可实现数据的发送 。
图２系统的硬件结构示意图
子科技 （ 上海 ）， ０ ， （１ １ ３ １ ５ ２ ７３ １ ） ０ — ０ ． ０ ４ ： ［ － 星公司 ．９ ２ ０ Ｕ ＣＨ ｒｗ ｒ Ｉｔ ｆｃ ｅｃｉ ｉ Ｄ 文档． ３２ １ Ｋ Ｆ ８ ８ Ｏ ａｄ ａｅ ｎｅ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｎＰ Ｆ ｒ Ｄ ｐｏ