车载GPS定位及车辆安全监控系统设计

摘要

随着车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度越来越重要，基于GPS的车辆定位及车辆安全监控系统已经被广泛应用。目前大多数系统采用两个8位单片机或带双串口的8位单片机作为中央处理器，通过GSM短消息方式实现车辆和监控中心的数据传输。这样的系统，当短消息阻塞时，无法实时获取车辆位置；受限于单片机处理速度和短消息的数据传输能力，无法实现如图像监控等功能。本文对车载GPS定位及车辆安全监控系统设计进行了研究。主要内容如下： ⑴设计选用支持CMOS图像传感器和DSP指令的ARM926EJ-S处理器AT91SAM9260，并采用GPRS作为车辆和监控中心进行通讯的数据传输链路，来提高数据传输的实时性和传输能力，为车辆的图像监控提供硬件平台。 ⑵硬件设计中，根据系统功能，设计了GPS模块、GPRS模块、CMOS图像传感器的应用电路和AT91SAM926处理器的外围电路。为了保证有足够的数据存储空间，选用32M×32Bit SDRAM和256M×8bit Nand Flash作为存储介质。由于车辆采用蓄电池供电，为了不影响车辆正常使用，系统电源管理进行了低功耗设计。在抗干扰方面主要考虑了车辆点火时产生脉冲干扰。 ⑶软件设计中，采用嵌入式操作系统eCos为平台，并使用多线程编程技术来提高系统的实时性。设计只局限于嵌入式操作系统的应用，对嵌入式操作系统本身未做深入研究。eCos对AT91SAM9260处理器的支持，借用别人已经移植好的代码。本文设计了实现系统控制功能的通讯规约和通讯规约解析程序、GPS模块的通讯解析程序、GPRS模块通过AT指令建立网络链接程序；图像监控部分编写了图像采样程序并参考IJG组织的JPEG压缩程序的源代码编写了适合本系统的图像压缩算法程序。 ⑷软、硬件设计完成后，针对设计的原理样机进行了调试和测试。硬件方面：根据嵌入式系统调试流程和系统硬件结构，针对关键信号设计了测试用例并进行调试和测试。具体的测试用例有：处理器外围电路信号测试；GPRS和GPS通讯波特率测试。软件方面：根据软件逻辑和功能，参照控制流测试技术设计了测试用例并进行测试。具体的测试用例有：UART1和UART2的数据发送和接收测试：通讯规约的解析程序测试；GPS模块的数据接收测试；GPRS模块的数据发送和接收测试。限于时间图像采样和压缩部分程序未做测试。总体结果表明，系统实现了基本功能，达到了预期目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2课题来源及背景

1.3本学位论文主要研究内容

2系统方案

2.1系统方案

2.1.1 GPS数据采样

2.1.2图像数据采样

2.1.3数据处理

2.1.4通讯模块

2.1.5 AT91SAM9260处理器

2.1.6 eCos嵌入式操作系统

2.2数据通信规约

2.3本章小结

3系统的硬件设计

3.1硬件总体设计

3.1.1 GPS数据采集单元

3.1.2图像数据采集单元

3.1.3 GPRS通讯单元

3.1.4处理器单元

3.1.5存储器单元

3.1.6电源

3.2 GPS数据采集单元

3.2.1 JP7 GPS接收模块简介

3.2.2 GPS电路设计

3.3图像数据采集单元

3.3.1 VS6624 CMOS图像传感器简介

3.3.2图像采样电路设计

3.4 GPRS通讯单元

3.4.1 Q2403A简介

3.4.2 GPRS电路设计

3.5处理器单元

3.5.1时钟电路

3.5.2 UART波特率

3.5.3 CMOS图像传感器时钟

3.5.4复位电路

3.5.5引导流程

3.6存储器单元

3.6.1 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)简介

3.6.2 SDRAM电路设计

3.6.3 Nand Flash简介

3.6.4 Nand Flash电路设计

3.7电源及抗干扰设计

3.7.1系统功耗分析

3.7.2电源设计

3.7.3 电源总线上噪声的处理

3.8本章小结

4系统的软件设计

4.1软件总体设计

4.1.1软件模块设计

4.1.2线程结构设计

4.1.3线程消息流程

4.1.4 cyg_user_start()

4.1.5 Buffer数据结构及处理

4.2 GPS采样模块

4.3图像采样模块

4.4图像压缩模块

4.5通讯模块

4.6命令控制模块

4.7 GPRS网络链接模块

4.8 Image驱动设计

4.9本章小结

5调试与测试

5.1系统硬件调试与测试

5.1.1处理器外围电路信号测试

5.1.2 GPRS模块和GPS模块通讯波特率测试

5.2系统软件测试和调试

5.2.1 UART2数据发送和接收测试

5.2.2 UART1数据发送和接收测试

5.2.3通讯规约解析程序测试

5.2.4 GPRS模块数据发送和接收测试

5.2.5 GPS数据接收功能测试

5.3本章小结

6结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢