智能化仪表在联网联控系统中的应用_开题报告

车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。

车辆运行监控系统长久以来都是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的 IVHS、日本的 VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，已经实现了智能交通的管理和信息服务。而 Wi-Fi、RFID等无线技术近年来也在交通运输领域智能化管理中得到了应用，如在智能公交定位管理和信号优先、智能停车场管理、车辆类型及流量信息采集、不停车收费及车辆速度计算分析等方面取得了一定的应用成效。

一种基于GPRS/GSM网络的汽车联网控制系统，它主要由以下几个部分组成：车载控制器、移动运营商的 GSM网络以及通信设备、控制中心的监控软件以及GPRSModern。GPRS Modern通常作为发送 GSM短信的工具使用。监控中心的监控软件通过RS232串口或者 USB接口与GPRS Modern通信，并通过标准AT指令控制GPRS Modern，使其完成控制中心与车载终端控制器之间的相互通信。本文重点研究车载终端控制器的设计，给出了一种能够控制中心与汽车实现远程通信及控制服务的车载终端控制器的设计方法[3]。

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二、^范文提纲

1车载终端控制器的硬件设计

车载终端控制器的硬件设计基于 GPRS网络的汽车联网系统中的车载终端控制器主要由以下几个功能模块组成，如图 2所示。主要包括：微型控制器（MCU），GPRS/GSM功能模块，GPS模块，CAN总线，K_LINE，串口摄像头，汽车信号采集模块，FLSAH存储模块，EEPROM。

本系统采用 NXP公司的基于Cortex-M3内核的 LPC1768微处理器作为系统的中央处理器，Cortex-M3采用了ARM V7哈佛架构，具有带分支预测的3级流水线，中断延迟最大只有 12个时钟周期，基于ARMv7架构的Cortex-M3处理器带有一个分级结构。它集成了名为 CM3Core的中心处理器内核和先进的系统外设，实现了内置的中断控制、存储器保护以及系统的调试和跟踪功能。这些外设可进行高度配置，允许 Cortex-M3处理器处理大范围的应用并更贴近本系统的需求。

GPRS/GSM无线通讯模块采用WAVECOM公司的汽车级GPRS/GSM模块Q24系列产品，工作电压范围 DC3.2--4.8V，可兼容 3V或1.8V SIM卡，支持三种天线连接方式:UFL、IMP、Soldered Connection。模块有两路 UART接口可以用于模块的程序烧录以及与MCU的通讯。

GPS模块选用台湾环天公司的NEO-6Q接收模块，模块以1Hzd的频率把GPS数据通过 UART传送到微控制器，当微控制器接收到这些数据经解析确认为有效的数据时，把有效数据通过 GPRS方式传输到上位机，实现对车辆实时位置、速度的监控

车载控制器必须采取汽车上各种汽车信号来做出相应的处理，包括汽车上的频率信号以及各种 AD传感器的信号采集电路。

2车载终端控制器的软件设计

车联网系统是指通过装载在车辆上的车载控制器采集汽车上的相关数据信息并经过相关处理后利用无线射频等识别技术，将信息发送到互联网或控制中心等指定的地方，使得在远处的控制中心或互联网信息平台上可以随时了解到车上的实时状态，并可以通过相应的指令对汽车做出实时的控制。本文给出的基于 GPRS/GSM网络的车载远程控制系统，主要可以分为两大功能模块：汽车信息数据采集模块——CAN总线模块；无线数据传输模块——GPRS/GSM模块。

2.1CAN总线的软件设计

CAN总线协议的主要内容包括物理层，数据链路层以及应用层三部分。物理层是将 ECU连接至总线的接口电路。ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/解码、位定时和同步的实施标准；CAN的数据链路层是其核心内容，其中逻辑链路控制(LogicalLinkcontrol，LLC)完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制(Medium Access control，MAC)子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。这些功能都是围绕信息帧传送过程展开的；应用层是根据各个应用系统自身的特点，用户根据实际应用情况本系统的 CAN总线接口电路采用TJA1040芯片，TJA1040是 NXP公司推出的CAN总线专用接口芯片，完全兼容 ISO11898标准协议，最高速率可以达到1Mbaud。CAN的数据链路层规定了报文类型及数据帧的格式，CAN总线的数据帧包括标准帧和扩展帧；标准帧包含 11位标识符，扩展帧包含29位标识符。CAN总线协议的通信时主要包括CAN初始化，CAN数据接收，CAN数据处理及发送。

2.2GPRS/GSM程序设计

GPRS/GSM是车联网中远程控制系统的重要组成部分，本文设计的远程控制器采用了WAVECOM公司Q24系列的GPRS/GSM模块。GPRS/GSM的程序设计是基于WAVECOM公司提供的 OpenAT嵌入式开发平台，OpenAT是 WAVECOM公司为GPRS/GSM模块开发的一款实时操作系统，集成了内存分配、Flash管理、数据流管理、GPIO管理、总线管理、定时器管理等多种功能。底层为嵌入式 API应用层，它包括城市初始化API、AT指令API、标准 API、操作系统 API、标准 API、总线 API等，包含了建立在OpenAT基础上的应用开发层（简称 ADL）函数库。应用开发层函数库位开发人员提供了上层应用接口，简化了嵌入式应用的开发；同时还提供了嵌入式应用程序框架，包括消息解析器和服务声明机制[4][5]。

车载远程控制器中的 GPRS/GSM模块主要实现将控制系统下位机软件将要无线发送的信息经过处理好发给 GPRS/GSM模块，GPRS/GSM模块再通过一种特定的数据格式发送到远端的服务器。本文研究开发的远程控制系统中 GPRS/GSM数据通信采用下面的报文结构：其中，$S为数据通信报文的帧头字节，S/T表示报文的发送方为车载终端控制器（C）或者服务器(S)，报文内容受短信数据长度的限制，一般在 100个字节以下，#为报文的结束符。根据该报文格式，车载终端控制器中的一条报文内容如下：$SC1001AA08A1B2C3D48F#。其中，$S为数据帧头，C表示本数据为车载终端发送，1001为服务器设备ID，AA为当前数据命令，08为当前数据内容长度字节，A1B2C3D4为报文内容，5F为校验码，#为结束符。

车载终端控制器在需要进行数据发送时，通过终端控制器(MCU)将数据通信报文整理好后再根据相应的 AT指令发送给GPRS/GSM模块，GPRS/GSM模块再依照上面报文格式将信息发送到指定的服务器端口。本系统中 GPRS/GSM模块进行通信及数据处理的状态流程。

本系统中为了保证 GPRS终端与数据中心的链路通信时时畅通，在控制中心的服务器上专门开了一个控制器终端登录端口，控制器终端定时（一般为 30s）发送链路检测数据包访问这个端口，每次访问数据中心时，相应的控制中心就会获得 GPRS终端的通信地址和所用的端口以及控制器终端号的必须信息，并返回应答数据包，说明此时的数据通信链路是正常的。

3结论

提出了一种基于 GPRS/GSM网络的车联网技术中远程终端控制器的总体设计方案，并给出了远程控制器终端的硬件及软件的详细设置方案，并详细介绍了 CAN总线及GPRS数据通信的报文结构及软件控制流程。给出了车联网技术的一种实际应用方案，具有很强的通用性，该系统一实际运用于运输车辆的远程监控服务系统中，并取得良好的使用效果。

三、参考文献

著作：

 [1]黄荣星，许士敏。基于 GPRS技术的城市水资源监控系统[J]。现代电子技术，2004(4):43-45.

[2]蔡锐丹，许少云。GSM/GPRS通信在配电自动化系统中的应用[J].电力自动化设备，2004,24（8）：

76-78.；

3]鲍海森，李德深，OpenAT平台的GSM Modem通信协议报文设计[j].技术纵横，2010,5：24-27；

[4] Wavecom Corporation, AT Command Interface Guide, 2008.7.

[5] OpenAT中文用户手册 2008.7