專利名稱：智能車載信息終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車載信息終端。
背景技術(shù)：
隨著汽車數(shù)量的快速增長，道路堵塞、交通事故、環(huán)境污染、能源浪費(fèi)的現(xiàn)象在世界范圍內(nèi)變得越來越嚴(yán)重。因此，越來越需要利用高科技手段來改善日趨嚴(yán)重的交通狀況，從而使得一個(gè)跨越多學(xué)科的新興研究領(lǐng)域-智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System，ITS)應(yīng)運(yùn)而生，可以說，ITS是現(xiàn)代交通發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，也是國際交通發(fā)展的大趨勢。而移動(dòng)車輛的定位與導(dǎo)航是ITS研究的重要內(nèi)容，對(duì)以駕駛員為主的交通用戶來說，ITS的作用集中體現(xiàn)在它的集成信息服務(wù)功能，包括道路及周邊環(huán)境信息、實(shí)時(shí)交通信息、出行路線選擇、動(dòng)態(tài)路線引導(dǎo)、旅游及相關(guān)服務(wù)設(shè)施的數(shù)據(jù)資料等，所有這些功能的實(shí)現(xiàn)最終都需要車輛導(dǎo)航系統(tǒng)直接完成或提供支持。
車輛導(dǎo)航系統(tǒng)是集成應(yīng)用了自動(dòng)車輛定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等的高科技綜合系統(tǒng)。目前車輛導(dǎo)航系統(tǒng)主要可分為兩類，一類是自主式(分布式)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，其定位和路徑規(guī)劃功能全部在車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)，另一類是中心決定式導(dǎo)航系統(tǒng)，它的某些功能需要借助通信網(wǎng)絡(luò)才能完成。西方發(fā)達(dá)國家車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的研究較早，技術(shù)比較先進(jìn)，均有產(chǎn)品推向市場，特別是日本，自主式導(dǎo)航終端市場化程度已經(jīng)相當(dāng)高，并且建立了以動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)為核心的UTMS(通用的交通管理系統(tǒng))系統(tǒng)，而我國市場上還僅限于自主式導(dǎo)航終端產(chǎn)品，并且技術(shù)不夠完善，市場化程度低，中心決定式的導(dǎo)航終端還沒有任何產(chǎn)品出現(xiàn)。
目前國外自主式導(dǎo)航終端主要由導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、定位系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備以及顯示設(shè)備組成，存儲(chǔ)設(shè)備用于存儲(chǔ)導(dǎo)航電子地圖，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)主要完成路徑規(guī)劃、行駛指令計(jì)算、地圖的顯示和刷新以及定位信息處理等功能，路徑規(guī)劃采用的是靜態(tài)路徑規(guī)劃，通常以規(guī)劃出的路徑最短為前提，工作時(shí)首先是由用戶提出導(dǎo)航請(qǐng)求，如在觸摸屏上指示出導(dǎo)航起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，然后由導(dǎo)航計(jì)算機(jī)按照最短路徑準(zhǔn)則規(guī)劃出最優(yōu)路徑，將定位系統(tǒng)輸出的實(shí)時(shí)定位信息和規(guī)劃出的路徑進(jìn)行地圖匹配后產(chǎn)生引導(dǎo)指令，來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的路徑引導(dǎo)。自主式的導(dǎo)航終端缺點(diǎn)在于導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力受到限制，路徑規(guī)劃算法過于簡化，并且規(guī)劃出的路徑為靜態(tài)最短路徑，沒有結(jié)合實(shí)時(shí)交通信息，所以實(shí)用性較差，并且終端必需存儲(chǔ)有地圖，地圖會(huì)占據(jù)很大的存儲(chǔ)空間。而目前國外的中心式導(dǎo)航終端只是在組成上增加了通信部分，中心根據(jù)實(shí)時(shí)交通信息完成路徑規(guī)劃功能，然后通過通信媒體將指令傳送給終端，然后對(duì)車輛進(jìn)行引導(dǎo)，如日本的中心式動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)采用短距離紅外信標(biāo)網(wǎng)作為車輛到路邊的通信媒體，紅外信標(biāo)通過有線電纜與中心主機(jī)設(shè)備相連，車輛的行駛指令是從路邊紅外信標(biāo)接收的數(shù)據(jù)推算而來，這樣就要求路邊建立大量的紅外信標(biāo)，而紅外信標(biāo)通信區(qū)是有限的，并且安裝維護(hù)的費(fèi)用很高，從目前我國的實(shí)際情況出發(fā)，建立大規(guī)模的紅外信標(biāo)網(wǎng)是不可行的，我們必須考慮盡量利用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)資源來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服了自主式終端實(shí)時(shí)性差、實(shí)用性差等缺點(diǎn)，采用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行導(dǎo)航指令數(shù)據(jù)傳輸，而不是通過紅外信標(biāo)進(jìn)行，終端不需要存儲(chǔ)電子地圖，終端利用完善的指令系統(tǒng)來完成車輛的引導(dǎo)工作，并且終端采用LCD控制板獨(dú)立外置式設(shè)計(jì)，安裝簡便，體積小，充分考慮了用戶的實(shí)用性和安全性。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是智能車載信息終端，其特點(diǎn)在于主要由核心電路和外圍電路兩大部分組成，核心電路包括嵌入式處理器模塊，主要包括嵌入式CPU、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器，SDRAM存儲(chǔ)器和FLASH存儲(chǔ)器分別與嵌入式CPU雙向連接；外圍電路包括GPS定位模塊、GPRS通信模塊、LCD顯示模塊，語音模塊、電源控制模塊以及擴(kuò)展接口模塊，處理器模塊主要包括嵌入式中央處理器、SDRAM存儲(chǔ)器和FLASH存儲(chǔ)器，處理器模塊CPU通過SODIM144接口與外圍電路的各模塊相連，其中CPU的一個(gè)串口通過SODIM144接口與GPRS模塊相連，接收來自中心的信息點(diǎn)指令，CPU串的另一個(gè)串口通過擴(kuò)展接口模塊的串口擴(kuò)展芯片(SP2339)擴(kuò)展成3個(gè)子串口其中一個(gè)與GPS定位模塊相連，接收GPS定位模塊輸出的定位信息；另一個(gè)與語音模塊中的語音芯片相連，向語音模塊發(fā)送語音信息對(duì)車輛進(jìn)行語音引導(dǎo)，LCD顯示模塊由LCD顯示屏接口和觸摸屏控制器組成，通過32針接口可以與外置顯示板相連。
所述的嵌入式處理器模塊與外圍模塊采用分離式設(shè)計(jì)。一方面可以隔離外圍電路對(duì)處理器電路的干擾，提高運(yùn)行可靠性；另一方面從功能擴(kuò)展和成本上考慮，由于外圍板采用雙面板設(shè)計(jì)，在不要求改變核心電路的情況下，直接對(duì)外圍電路進(jìn)行更新，便可以實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展和產(chǎn)品更新，并且成本較低，除此之外，終端預(yù)留有完備的調(diào)試接口，對(duì)于各部分模塊均可以獨(dú)立調(diào)試。
本實(shí)用新型的工作原理是本實(shí)用新型包含一個(gè)獨(dú)特的指令系統(tǒng)，根據(jù)信息點(diǎn)指令來執(zhí)行相應(yīng)操作。信息點(diǎn)具有多種形式。對(duì)于位置型信息點(diǎn)來說，是指一個(gè)由坐標(biāo)和其有效范圍描述的位置。位置型信息點(diǎn)指令信息包括坐標(biāo)、有效范圍、觸發(fā)操作類型、信息內(nèi)容以及操作時(shí)刻等。指令系統(tǒng)根據(jù)指令類型編碼識(shí)別各種形式的信息點(diǎn)指令，當(dāng)信息點(diǎn)所包含的觸發(fā)條件滿足時(shí)，該指令被觸發(fā)，所相應(yīng)的指令內(nèi)容根據(jù)指令規(guī)定的操作類型進(jìn)行執(zhí)行。對(duì)于位置型的信息采集信息點(diǎn)指令來說，執(zhí)行該指令的基本原理如下當(dāng)車載終端上的GPS模塊輸出的本車坐標(biāo)進(jìn)入存儲(chǔ)器中某信息采集信息點(diǎn)的坐標(biāo)有效范圍時(shí)，該信息采集信息點(diǎn)指令滿足執(zhí)行的觸發(fā)要求。中央處理器CPU將以向中心發(fā)送信息為指定的操作類型，將本車狀態(tài)信息，包括當(dāng)前坐標(biāo)、本車速度、方向等信息作為該信息點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操作內(nèi)容，完成該指令操作，從而完成信息采集任務(wù)。如執(zhí)行動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)，信息采集以及信息服務(wù)，可以在相應(yīng)的指令下完成。
本實(shí)用新型相與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)終端不需要存儲(chǔ)電子地圖，利用終端的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛的引導(dǎo)；(2)路徑規(guī)劃不在終端進(jìn)行，既可減小終端的計(jì)算量，又可結(jié)合實(shí)時(shí)交通信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃；(3)終端采用LCD控制板獨(dú)立外置式設(shè)計(jì)，安裝簡便，體積??；(4)終端具有與中心通信的能力，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息點(diǎn)指令的傳輸；(5)終端采用處理器模塊與外圍模塊分離式設(shè)計(jì)，可以隔離外圍電路對(duì)處理器電路的干擾，提高處理器模塊運(yùn)行可靠性。
總之，國內(nèi)目前的自主式導(dǎo)航終端實(shí)用性差，不能真正體現(xiàn)導(dǎo)航的優(yōu)越性，而由于通信網(wǎng)絡(luò)的限制，不能照搬國外的終端設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型利用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了中心式的導(dǎo)航終端，完成了中心式的導(dǎo)航模式。


圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中GPS模塊；圖3為圖1中GPRS模塊；圖4為圖1中擴(kuò)展接口模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，主要由核心電路和外圍電路兩大部分組成，核心電路為嵌入式處理器模塊，它主要包括嵌入式CPU、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器，SDRAM存儲(chǔ)器和FLASH存儲(chǔ)器分別與嵌入式CPU雙向連接；外圍電路包括GPS定位模塊、GPRS通信模塊、LCD顯示模塊，語音模塊、電源控制模塊以及擴(kuò)展接口模塊。工作原理如下GPS模塊通過擴(kuò)展接口模塊與處理器模塊中的CPU串口相連，并實(shí)時(shí)輸出定位信息，CPU在接收到定位信息后，進(jìn)行實(shí)時(shí)解算，然后根據(jù)指令系統(tǒng)來進(jìn)行觸發(fā)判決，如符合觸發(fā)條件，則觸發(fā)相應(yīng)操作，可以以文字的形式在外置式LCD顯示屏上輸出指令信息，同時(shí)根據(jù)需要可以輸出給語音模塊的語音合成芯片，產(chǎn)生語音提示信息；GPRS模塊是終端與中心的通信接口，可以接收來自中心的信息點(diǎn)指令數(shù)據(jù)，通過串口1傳送給CPU，由CPU提取數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)操作，如信息點(diǎn)數(shù)據(jù)庫更新操作等。
嵌入式處理器模塊與外圍模塊分離式設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)如下處理器模塊，即核心電路板與外圍電路板采用獨(dú)立的兩塊電路板，核心電路板考慮到體積以及高頻抗干擾等要求，采用多層板設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)利用Cadence系列的PCB設(shè)計(jì)工具完成，而外圍電路從成本等方面考慮，設(shè)計(jì)時(shí)采用雙層板設(shè)計(jì)。在外圍電路板上設(shè)有SODIMM144接口插槽，根據(jù)實(shí)際需要將核心板電路板CPU的相關(guān)引腳引到SODIMM接口，其中包括復(fù)位、電源、地、LCD控制接口，USB接口，觸摸屏控制器接口、異步串行口，以及I2C接口、普通IO口以及外部中斷接口等等，工作時(shí)，只需要將核心電路板SODIMM接口插入插槽中，實(shí)現(xiàn)核心板與外圍電路連接即可，其中核心電路板工作電源由外圍電路提供，并且復(fù)位電路也在外圍電路中實(shí)現(xiàn)，但是CPU工作時(shí)鐘由核心板內(nèi)部電路產(chǎn)生。
嵌入式CPU選用Motorola公司的MC9328MXL芯片，該處理器具有高性能、低功耗的ARM920T微處理器內(nèi)核，運(yùn)行速度可高達(dá)200MHz，集成了LCD控制器、SRAM、USB控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MMC/SD主機(jī)控制器等功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的多媒體應(yīng)用。
SDRAM存儲(chǔ)器選擇Micron公司的MT48LC16M16A2SDRAM芯片，存儲(chǔ)容量為16M×16bit，連接上采用兩片并接的并行總線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)64Mbyte的SDRAM存儲(chǔ)空間的要求。
FLASH存儲(chǔ)器選用Intel公司的E28F128J3A-150芯片，連接時(shí)采用兩個(gè)8Mbyte并接，容量可達(dá)16M，數(shù)據(jù)總線寬度為32位，可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。
如圖2所示，GPS模塊接收機(jī)GSU36通過9針接口連接到終端，其中J10的7腳為GPS實(shí)時(shí)定位信息輸出腳，與串口擴(kuò)展芯片SP2339的6腳相連；6腳為GPS接收機(jī)初始化參數(shù)設(shè)置腳，通過該腳可以對(duì)接收機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，8腳為接收機(jī)供電腳，電壓為3.3v。
如圖3所示，GPRS模塊采用WAVECOM公司的WISMO2D模塊，WISMO2D32腳為數(shù)據(jù)輸出腳，可以輸出中心下傳的指令信息，該腳與SODIMM144接口的113腳相連；39腳為輸入腳，可以接收CPU的控制指令信息，該腳與SODIMM144接口的109腳相連，模塊工作電壓為3.3V，由電源控制模塊提供。GPRS模塊的工作原理如下CPU發(fā)送AT撥號(hào)指令給模塊，經(jīng)過PPP協(xié)議激活，身份認(rèn)證以及IP地址分配后，就完成了撥號(hào)過程，建立了與中心的連接，終端就可以與中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信了。
如圖4所示，串口擴(kuò)展模塊的串口擴(kuò)展芯片采用成都視普科技公司的SP2339芯片(SP2339與SP2338引腳定義一致，)，其主串口直接與SODIMM144接口相連，12腳為主串口輸出腳，與SODIMM144的114腳相連，13腳為主串口輸入腳，與SODIMM144的110腳相連，三個(gè)子串口只用到了其中兩個(gè)，一個(gè)與GPS接口模塊相連，一個(gè)與語音模塊的語音芯片OSYNO6188相連，另一個(gè)備用，其中6腳為子串口0輸入腳，與GPS接收機(jī)的輸出腳相連，7腳為子串口0輸出腳，與GPS接收機(jī)的輸入腳相連，8腳為子串口1輸入腳，與語音芯片的輸出腳(17腳)相連，9腳為子串口1輸出腳，與語音芯片的輸入腳(18)相連，芯片工作電壓為3.3V，由電源控制模塊提供。工作原理如下串口擴(kuò)展芯片同時(shí)接收來自各子串口的數(shù)據(jù)，通過主串口輸出，CPU根據(jù)串口擴(kuò)展芯片的輸出地址來判別數(shù)據(jù)的來源，然后分別接收，如GPS接收機(jī)輸出定位信息給子串口0，芯片將在主串口產(chǎn)生相應(yīng)輸出，CPU接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)指令系統(tǒng)進(jìn)行判別，如果需要輸出語音提示信息，則先傳輸給主串口，同時(shí)要設(shè)置串口的地址為子串口1，這樣數(shù)據(jù)將通過子串口1輸出給語音芯片，語音芯片將輸出合成語音，同時(shí)將回應(yīng)信息返回給串口擴(kuò)展芯片，從而通過主串口傳送給CPU串口2，以便CPU進(jìn)行相應(yīng)控制。
LCD顯示模塊由彩色液晶顯示屏(320×240，具有觸摸屏功能)以及觸摸屏控制芯片組成，在對(duì)用戶進(jìn)行路徑引導(dǎo)和語音提示時(shí)，將在液晶屏上顯示相關(guān)的引導(dǎo)文字信息；用戶可以通過觸摸屏進(jìn)行相應(yīng)操作，可以進(jìn)行個(gè)性化服務(wù)信息管理。本終端采用的觸摸屏型號(hào)是LQ035Q7DB02，觸摸屏控制芯片為ADS7843E。
整個(gè)電路供電采用車載終端的12V電源，通過電源控制模塊轉(zhuǎn)換后輸出5V和3.3V電壓，最大負(fù)載功率為15W，為整個(gè)終端系統(tǒng)提供電源，主電源轉(zhuǎn)換模塊采用BCT的SF12S05-15W，將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V輸出，再通過LM1085轉(zhuǎn)換輸出3.3V電源。
語音模塊主要由語音合成芯片以及語音接口組成，主要功能就是在處理器的控制下，通過異步串口將處理器發(fā)來的文字信息轉(zhuǎn)換為語音信息，通過與語音接口相連的揚(yáng)聲設(shè)備播放出去。語音芯片采用的是鴻訊隆公司的OSYNO6188語音芯片，具有PWM輸出方式和外接單支三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器兩種方式。
權(quán)利要求1.智能車載信息終端，其特征在于主要由核心電路和外圍電路兩大部分組成，核心電路為嵌入式處理器模塊，主要包括嵌入式CPU、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器，SDRAM存儲(chǔ)器和FLASH存儲(chǔ)器分別與嵌入式CPU雙向連接；外圍電路包括GPS定位模塊、GPRS通信模塊、LCD顯示模塊，語音模塊、電源控制模塊以及擴(kuò)展接口模塊，嵌入式處理器模塊通過SODIMM接口與上述外圍電路各模塊進(jìn)行連接，其中LCD模塊、電源控制模塊、GPRS模塊和擴(kuò)展接口模塊直接利用SODIMM接口與嵌入式處理模塊中的嵌入工CPU相連，而GPS定位模塊和語音模塊中的語音合成芯片只與擴(kuò)展接口模塊中的串口擴(kuò)展芯片進(jìn)行連接，然后通過串口擴(kuò)展芯片再連接到嵌入式CPU的一個(gè)串口上，GPRS通信模塊直接與嵌入式CPU的另一個(gè)串口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能車載信息終端，其特征在于所述的嵌入式處理器模塊與外圍模塊為分離式設(shè)計(jì)。
專利摘要智能車載信息終端主要由核心電路和外圍電路兩大部分組成，核心電路就是嵌入式處理器模塊，主要包括嵌入式CPU、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器；外圍電路包括GPS定位模塊、GPRS通信模塊、LCD顯示模塊，語音模塊、電源控制模塊以及擴(kuò)展接口模塊等。本實(shí)用新型新的優(yōu)點(diǎn)主要包括兩方面的內(nèi)容，一是在功能方面，終端除具有目前自主式導(dǎo)航終端的導(dǎo)航功能外，還具有信息采集、信息服務(wù)、信息管理以及故障報(bào)警等多項(xiàng)附加功能；二是結(jié)構(gòu)方面，終端采用核心電路與外圍電路分離式設(shè)計(jì)，這樣既可以隔離外圍電路對(duì)處理器電路的干擾，又便于功能擴(kuò)展和降低成本。由于外圍板采用雙面板設(shè)計(jì)，在不要求改變核心電路的情況下，直接對(duì)外圍電路進(jìn)行更新，便可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，并且可以節(jié)省成本。
文檔編號(hào)G09F19/00GK2800362SQ20042012102
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者常青, 馮魯民, 劉旭, 吳鑫山, 王力軍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)