基于GPS定位的嵌入式汽车监控器设计

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成车主短信命令的接收和汽车GPS位置数据的发送，系统选用成熟的GSM-RTU短信模块完成。该模块内嵌GSM模块、16位低功耗MSP430单片机控制管理，具有遥测遥控的核心单元、1 个可配置的标准串口（RS-232C）、标准天线和SIM卡接口。将购买的手机SIM卡插入短信模块，并完成系统（包括服务电话号码）设置后，将短信模块的串口和监控器的串口1（外加电平转换芯片，使之符合RS-232C电平标准）连接，就完成了短信模块的硬件安装。

       GPS模块主要完成汽车GPS数据的接收，系统选用MG-30U/R-GPS模块，采用SiRF第二代高效能芯片（具有12条通道，最多时可收到12颗 GPS卫星信号）进行比较解算，可选用速度、位置、海拔等相关数据，价格低廉，精度较高。该模块输出可选用RS-232C接口，利用系统主控芯片 FS7821LQ的串口2和GPS模块连接。因为传输的数据量不大，利用串口传输数据可避免使用USB接口必须在系统上建立主USB口的麻烦。

       图3为系
统硬件的电路设计图，FS7821LQ具有完整的SD卡驱动及接口，系统直接利用128Mb的SD卡可与其连接。利用FS7821LQ芯片的通用I/O口 PORT2_0～PORT2_3形成两个串口，加MAX232电平转换芯片后，分别连接GPS和GSM模块。FS7821LQ芯片包括了一个从USB接口的功能和硬件驱动，系统中预留为USB 2.0的接口，作为产品升级使用。此外，系统还预留了FS7821LQ的10个通用I/O口作为后续报警功能的控制端口。

系统硬件电路设计图

                                       图3  系统硬件电路设计图

       系统软件设计

       由于本监控器包括了多种较复杂的功能，同时具有如短信收发等突发的功能和GPS接收等定时任务，为了更好的完成任务的执行，在组成的嵌入式系统中，移植了礐/OS-II操作系统。礐/OS-II作为一个免费的源码开放的实时嵌入式操作系统，提供了多任务的切换能力和中断、UART的驱动等功能，完全可以满足本操作平台的要求。

      
OS-II作为一个最基本的任务调度内核，只具备任务切换的能力，本监控器根据其功能可分为如表1所示的4个任务：主任务优先级最高（10）；短信收发任务优先级次高（12），主要包括接收短信功能（包括设置、开关监控器）、发送短信功能（报警时5s发送一次GPS坐标），这个任务的时间随机性较大，实时要求较高；GPS接收任务每5s接收一次GPS数据，并解析其坐标，判断是否报警；数据存储任务在报警后每60s存储一次GPS坐标（128Mb卡约可保存1个月的数据）。

监控器任务列表


       因为监控器中使用了USB设备和SD卡，在具备硬件接口的同时必须在软件中提供USB和SD的驱动程序。FS7821LQ芯片的开发套件中提供了USB驱动程序和SD/MMC卡的驱动程序，包括支持标准MMC卡命令；嵌入5B命令存储器；嵌入17B响应存储器 ；支持1/4/8位数据宽度；对卡支持20MHz的时钟频率。为了将GPS数据以文件的形式保存到SD卡，必须有一个和PC兼容的文件系统，本监控器将简化的FAT16文件系统移植成功，实现了文件的自由存取。
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