車載通訊GPS的嵌入式漢顯終端的設(shè)計(jì)

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】車載通訊GPS的嵌入式漢顯終端的設(shè)計(jì)1引言

近幾年來，GPS導(dǎo)航定位技術(shù)在不斷發(fā)展，越來越多的車輛加裝了車載GPS終端。時(shí)至今日，車載GPS終端已經(jīng)成為城市交通管理網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。但一直以來，用戶在加裝了車載GPS終端后，由于缺乏友好的人機(jī)交互設(shè)備，影響了用戶使用和車載GPS終端的普及，限制了車載GPS終端產(chǎn)品的功能擴(kuò)展。通過加裝漢字顯示終端，能使用戶更便捷的使用車載GPS終端，方便中心開展調(diào)度管理，彌補(bǔ)以前產(chǎn)品的缺陷。

2嵌入式漢顯的組成

圖1車載GPS系統(tǒng)構(gòu)造圖

嵌入式漢顯的作用主要是通過串口與GPS車載終端和計(jì)價(jià)器通信，接收處理GPS車載終端發(fā)送的GPS定位信號(hào)和計(jì)價(jià)器發(fā)送的相關(guān)運(yùn)營數(shù)據(jù)，并通過紅外遙控器和按鍵讓用戶對(duì)漢顯開展設(shè)置和操作，然后在液晶模塊上顯示相應(yīng)的內(nèi)容，并能提供語音服務(wù)。

嵌入式漢顯由以下幾個(gè)部分組成：漢顯主板、液晶模塊、紅外接收頭、按鍵、喇叭、發(fā)光二極管以及連接器。

3主板硬件部分

圖2漢顯構(gòu)造圖

嵌入式漢顯的主板由以下幾個(gè)部分組成：并口Flash，供電電路，LCD模塊接口及驅(qū)動(dòng)電路，串口通信電路，看門狗電

路和語音芯片及功放電路。

3.1MSP430系列單片機(jī)

MSP430系列單片機(jī)是由TI公司開發(fā)的16位單片機(jī)，其突出特點(diǎn)是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場(chǎng)合，是目前業(yè)界所有內(nèi)部集成閃速存儲(chǔ)器(FlashROM)產(chǎn)品中功耗的，消耗的功率僅為其他閃速微處理器(FlashMCUs)的1/5。在3V工作電壓下其耗電電流低于350uA/MHz，待機(jī)模式僅為15uA/MHz，具有五種節(jié)能模式。其64K的程序空間保證了可容納足夠的代碼長度，而程序執(zhí)行中可寫的內(nèi)部FLASH可用于存放中心號(hào)碼，電話號(hào)碼和GPS車載終端設(shè)置等重要數(shù)據(jù)。單片機(jī)內(nèi)有抗ESD保護(hù)，有較強(qiáng)抗干擾能力。在線編程，程序更新方便。仿真器構(gòu)造簡單，可自行制作。該系列工業(yè)級(jí)單片機(jī)工作溫度范圍為-40~+85攝氏度，可滿足車載設(shè)備應(yīng)用要求。

3.2供電電路

為了兼容不同的車載電瓶提供的12V和24V電壓，供電電路采用的電壓變換器應(yīng)能滿足可輸入電壓在9V至36V之間。由于車載環(huán)境較為惡劣，電瓶供電波動(dòng)大，為了防止外部干擾引起的大電流燒壞內(nèi)部元器件，可在電源輸入端串聯(lián)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。本設(shè)計(jì)思路主板的基本功耗大約在50mA左右，在LCD背光點(diǎn)亮?xí)r，功耗在180mA左右，因此可選取熔斷電流在350mA的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可滿足要求。為了防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的脈沖，如靜電干擾，所導(dǎo)致的失靈或損壞，可在電源正極輸入端并聯(lián)一個(gè)TVS管，由于車載電瓶供電電壓為12V或24V，因此可根據(jù)實(shí)際情況選取。

圖3供電電路

3.3存儲(chǔ)器

Flash需要保存GPS定位信息、關(guān)鍵點(diǎn)、字庫、通話記錄、短信息、運(yùn)營數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。Flash容量需求分析如下：

3.3.1字庫約需要800K字節(jié)。

3.3.2GPS定位信息需要作為行車記錄加以保存，目前絕大多數(shù)GPS模塊都是每秒發(fā)送GPS定位數(shù)據(jù)，如果每一條都作為行車記錄保存沒有太大的實(shí)際意義，因此可每隔一至十分鐘保存定位數(shù)據(jù)，這樣的話10000條可至少保存大約一周的行車記錄，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。定位信息包括：時(shí)間、經(jīng)度、經(jīng)度標(biāo)識(shí)、緯度、緯度標(biāo)識(shí)、速度、方向、狀態(tài)以及附加信息等等。

定位信息量計(jì)算:10000條×48字節(jié)=480000字節(jié)

3.3.3對(duì)于需要限速提示、路段提示、區(qū)域提示等特殊需求，可以通過預(yù)存這些關(guān)鍵點(diǎn)或多邊形的定位數(shù)據(jù)信息，車輛行駛過程中經(jīng)過、到達(dá)、離開這些區(qū)域時(shí)，將收到的定位信息與之比對(duì)并配合語音播報(bào)即可判別并開展提示。關(guān)鍵點(diǎn)的信息包括：進(jìn)入關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)間、駛出關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)間、左下角緯度、左下角經(jīng)度、左上角緯度、左上角經(jīng)度、右下角緯度、右下角經(jīng)度、右上角緯度右上角經(jīng)度以及其他標(biāo)志位等等。

關(guān)鍵點(diǎn)信息量計(jì)算：52字節(jié)×200個(gè)=10400字節(jié)(保存100個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，預(yù)留100個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)容量)

多邊形信息包括：頂點(diǎn)的編號(hào)、頂點(diǎn)經(jīng)度、頂點(diǎn)緯度等信息。

多邊形：10個(gè)×9個(gè)頂點(diǎn)×(2+10+11)=2070字節(jié)(保存10個(gè)9邊形)

因此容量應(yīng)至少在1MB以上，采用并口通信的Flash以滿足與MSP430系列單片機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸。

3.4語音芯片及功放電路

為了縮短開發(fā)周期，可考慮采用處理器內(nèi)部集成了完整的語音合成系統(tǒng)。以科大訊飛的語音芯片為例，該芯片支持任意中文文本的合成，中文編碼可以采用GB2312或者Unicode兩種編碼方式，電平邏輯為TTL電平，通過串口(UART)接收上位機(jī)發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)，命令和數(shù)據(jù)以幀的方式開展封裝和發(fā)送，允許發(fā)送數(shù)據(jù)的長度為200個(gè)字節(jié)。語音芯片在接收到命令或文本合成完畢之后，通過串口TXD2向MCU發(fā)送反應(yīng)信息。MCU可以通過接收芯片的反應(yīng)，了解到芯片是否正確接收了命令，以及芯片是否完成了文本合成。當(dāng)芯片READY信號(hào)腳處于低電平時(shí)，說明芯片處于待機(jī)就緒狀態(tài);處于高電平時(shí)，說明芯片正處于文本合成狀態(tài)。語音通過10bitDAC模擬音頻輸出，外圍功放電路采用常用的LM386的功放電路就能滿足要求。

圖4語音芯片原理框圖

3.5其它外圍電路

由于國內(nèi)目前的車載GPS終端和計(jì)價(jià)器基本都是采用串口通信的方式連接漢字顯示終端，因此根據(jù)不同車載終端和計(jì)價(jià)器必須采用相應(yīng)的串口通信方式，可考慮采用MAX202等轉(zhuǎn)換芯片電路、電流環(huán)電路或其他解決方案。電流環(huán)電路原理如下列圖：

圖5電流環(huán)電路原理圖

MCU和Flash采用3.3V供電的低功耗芯片，因此需要與LCD模塊通過3.3V~5V的電平轉(zhuǎn)換芯片為的驅(qū)動(dòng)電路來連接，也可根據(jù)LCD模塊采用合適的解決方案。

4結(jié)語

在車載GPS技術(shù)已經(jīng)十分成熟的今天，車載GPS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是提供更友好的人機(jī)交互功能、更完善的服務(wù)。嵌入式漢字顯示