1 車載移動終端
GPS車載移動終端采用世界領先的GPS全球衛星定位技術、無線通信技術及計算機數據處理技術，可為用戶提供全方位、全時域空間位置信息。GPS車載移動終端在GPS移動信息服務系統中的應用結構如圖1所示。
單片機的GPS車載終端設計與實現" src="http://files.chinaaet.com/images/20111025/af7aa42b-9fc0-4294-b3d4-27d5fbc0d1c4.jpg" />
通過GPS移動信息服務系統，車載移動終端可以實現如下基本功能：
（1）實時定位功能：運用GPS實現定位獲得車輛高精度的位置及狀態信息，通過電子地圖系統查出車輛地理位置，實現定位和跟蹤，并根據需要通知車主或控制中心。
（2）報警功能：為確保人、車安全，設計了多種條件下觸發報警功能。
①緊急報警：當車主在遇到緊急情況、車輛故障、交通事故、醫療等情況下，只要按動緊急情況按鍵，即可通知車主家人、控制中心、汽車俱樂部。通過數據分析可得知車輛位置并設法盡快提供幫助。
②狀態報警：可遠程遙控設置超速、超加速、越界、停車時間過長、振動、車門動作、GPS無信號、蓄電池電壓低等多種報警功能。報警后車主或控制中心會收到報警信息和車輛位置信息。狀態報警可以由用戶設定來選擇各種報警有效與否。
（3）車載電話功能：可以實現完全的GSM車載電話功能。配接免提裝置可實現免提通話功能，保證行車安全。
（4）汽車黑匣子功能：可記錄汽車最近一段時間的運行狀態和軌跡。可根據設置記錄一定時間或距離的汽車狀態和軌跡，為運營和交通事故處理提供依據。
（5）汽車防盜器：具有近程和遠程控制及報警功能。近程可通過RF來實現遙控解除和設置警界狀態功能；遠程可通過GSM網絡將汽車狀態通知車主或控制中心，且車主和控制中心可遙控解除和設置警界狀態。
（6）具有嚴格的密碼認證功能，車主具有隱私權。
2 GPS車載移動終端設計
GPS車載移動終端主要由GPS模塊及天線、GSM通信模塊、微處理器、LCD液晶顯示模塊、鍵盤等單元組成。
2.1 主要硬件模塊選型
2.1.1 微處理器
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成。經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。
GPS車載移動終端中控制器的選擇至關重要，它不僅影響整個系統的性能，而且關系到車載移動終端的成本。本車載移動終端選擇美國CYGNAL公司的C8051F020單片機做處理器。C8051F020與一般的8051相比，其優點在于：（1）運行速度快。芯片采用流水線指令結構，70%的指令其執行時間為1個或2個系統時鐘周期，當工作在最大系統時鐘頻率25MHz時，執行速度可達25MIPS.（2）ADC采樣速率高，可達到500Kbps，不必外加ADC芯片就能滿足需要。（3）片內存儲空間大。（4）調試方便。（5）安全機制可靠。（6）外部資源豐富，有8個8位的I/O端口，硬件有SMBus（I2C兼容）、SPI及2個增強型UART串口等。
2.1.2 GPS模塊
GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器。瑞士U-BLOX公司專門從事GPS集成電路開發，其突出特點是可以將高性能GPS定位接收機做得非常小。TIM GPS接收器自身包含低功耗GPS接收器，尺寸僅為25.4mm×25.4mm×3mm，相當于一個普通芯片的大小，非常適合于對尺寸要求嚴格的高端應用，如手機、PDA、車載導航等GPS的應用。
2.1.3 通信模塊
TC35是SIEMENS公司推出的新一代無線通信GSM模塊，可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據和語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）及傳真。模塊的工作電壓為3.3~5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz 2個頻段，所在頻段功耗分別為2W（900MHz）和1W（1800MHz）。模塊有AT命令集接口，支持數據、語音、短消息和傳真服務等。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話及漫游檢測功能。常用工作模式有省電、IDLE和TALK等模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。
2.2 GPS車載移動終端的工作原理
TIM GPS接收機通過GPS天線接收衛星信號，解算出車載移動終端的位置信息，一方面存儲于緩沖區中，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過串口發送到GSM模塊。GSM模塊再通過GSM短消息方式把位置信息發送到監控中心。監控中心通過GIS軟件平臺就可以直觀、清晰地在電子地圖上發現車輛的軌跡，實現車輛的實時監控。另外，車載終端也可以發送報警信息和語音信息到監控中心；監控中心也可以通過文字或語音的方式對車輛實施調度。
2.3 GPS車載移動終端的軟件設計
2.3.1 GPS數據的提取
目前幾乎所有GPS廠商都遵循美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association）制定的NMEA-0183V20通信標準格式。TIM GPS接收機的輸出語句按串行通信協議，數據格式為8個數據位、1個起始位、1個停止位，無奇偶校驗。可以根據需要選擇傳輸速率。其輸出語句采用的是NMEA0183即ASCII格式碼，輸出語句達十多種，包括GGA、GSA、GSV、RMC、RMT、VTG等。這些定位數據語句不僅給出了位置、速度、時間等信息，而且指出當地的衛星接收情況。實際導航應用讀取GPS的空間定位數據時，可以根據需要每隔幾秒鐘更新一次經緯度和時間數據。而更頻繁的數據更新就沒有必要了，而且不需要了解NMEA0183通信協議的全部信息，僅需要從中挑選出所需要的那部分定位數據。RMC數據設置描述如表1所示，其數據設置示例如下：
＄GPRMC，130304.0，A，4717.115，N，00833.912，E，000.04，205.5，200601，01.3，W*7C
單片機提取GPS數據的流程圖如圖3所示。
2.3.2 TC35的AT指令控制
單片機對TC35進行初始化并通過AT指令控制短消息的收發。對短消息的控制有PDU模式和Text模式。Text模式不能發中文，所以本方案中采用PDU模式進行短消息的接收和發送。
首先對TC35進行初始化，設置短消息發送格式AT+CMGF=1，設置短消息中心AT+CSCA="+8613800531500"（短消息中心），設置短消息到達自動提示AT+CNM1=1，1，0，0，1.
發送短消息的過程：首先設置發送短消息的長度AT+CMGS=;等待TC35模塊返回字符">"，則可以將PDU數據輸入；短消息發送成功后，模塊返回OK.
接收短消息的過程：單片機接收到指令+CMT1:"SM"，INDEX（信息存儲位置），就開始讀取PDU數據，AT命令為AT+CMGR=INDEX.
2.3.3 車載移動終端軟件
車載移動終端軟件總流程圖如圖4所示。
本設計依據GPS全球定位系統、GSM公眾網絡以及通用的單片機技術，實現了車輛的定位監控。方案經過試驗驗證其技術可行，并且構成的系統成本低、應用范圍廣，為智能交通系統中的定位監控提出了一個較好的解決方法。
來源：互聯網