專利名稱：一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種基于GPS和Niosl I的汽車自動(dòng)報(bào)站器技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及公共交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng) 報(bào)站器。
背景技術(shù)：
[0002]GPS是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸、海、空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位 系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候、全球性的導(dǎo)航服務(wù)，可用于情 報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，到1994年3月，全 球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。GPS功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng) 絡(luò)和監(jiān)控平臺(tái)三個(gè)要素，這三個(gè)要素缺一不可，通過(guò)這三個(gè)要素，可以完成車輛防盜、反劫、 行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。[0003]NiosII是32位RSIC軟核嵌入式處理器，也是Altera的第二代FPGA嵌入式處理 器，其性能超過(guò)200DMIPS。設(shè)計(jì)者能夠用Altera QuartusII開(kāi)發(fā)軟件中的SOPC Builder系 統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具創(chuàng)建專用的處理器系統(tǒng)，并能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求添加Nios II處理器核的數(shù)量， 自動(dòng)生成適用于系統(tǒng)硬件的專用C/C++運(yùn)行環(huán)境，并提供許多軟件模板，簡(jiǎn)化項(xiàng)目設(shè)置。系 統(tǒng)同時(shí)可以利用FPGA上的剩余資源進(jìn)行外圍電路適配電路的生成，其中包括音頻解碼電 路、USB接口等。[0004]在現(xiàn)有公交系統(tǒng)所使用的報(bào)站器中，80%是使用按鍵控制的報(bào)站器，這類報(bào)站器 在城市公交系統(tǒng)中的使用效果不理想，其主要原因是在使用過(guò)程中，需要駕駛員根據(jù)進(jìn)出 站和行駛路段狀況進(jìn)行手動(dòng)觸控，只有在手動(dòng)控制正確的情況下，才能正常進(jìn)行報(bào)站及提 示信息的播報(bào)，很顯然，這種播報(bào)過(guò)程分散了駕駛員的駕駛注意力，給駕駛員增加了額外的 駕駛負(fù)擔(dān)，因此，該類報(bào)站器在公共交通上使用的效果不好，多數(shù)存在漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)現(xiàn)象，更嚴(yán) 重的是，在駕駛過(guò)程中，很多駕駛員不開(kāi)啟報(bào)站器，使報(bào)站器的功能失效，影響乘客出行。公 共交通是高速發(fā)展城市的一個(gè)對(duì)外窗口，如果車上沒(méi)有一個(gè)可靠、有效的自動(dòng)報(bào)站器，必將 會(huì)影響一個(gè)城市的公共交通事業(yè)的形象和城市的形象。[0005]因此，本實(shí)用新型將GPS技術(shù)應(yīng)用于公共交通行業(yè)，使用FPGA芯片構(gòu)建了一個(gè)包 含NiosII嵌入式控制器、音頻解碼器和多種功能電路接口的系統(tǒng)，再結(jié)合少量的外圍電 路，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全自動(dòng)的汽車報(bào)站器。發(fā)明內(nèi)容[0006]一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器包括GPS數(shù)據(jù)采集模塊的接口電路、 NiosII的MPU控制器、程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、MP3音頻解碼器、SD卡接口電路以及USB接口電路。 在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)MPU的控制不斷自動(dòng)讀取GPS數(shù)據(jù)，再根據(jù)GPS數(shù)據(jù)，自動(dòng)地利用 MP3高品質(zhì)語(yǔ)音進(jìn)行站點(diǎn)信息和提示信息的播報(bào)，從而真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人員干預(yù)的自動(dòng)報(bào)站， 大大提高了報(bào)站性能及使用效率。[0007]一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器采用的技術(shù)方案是使用GPS模塊采集汽車運(yùn)行的坐標(biāo)位置，再根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的行車路線坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行站點(diǎn)及提示信息播報(bào)點(diǎn) 的識(shí)別；語(yǔ)音信息使用了 MP3格式文件存儲(chǔ)，系統(tǒng)利用MP3解碼模塊來(lái)進(jìn)行解碼，通過(guò)語(yǔ)音 放大電路進(jìn)行語(yǔ)音還原、放大、播放;MP3格式語(yǔ)音文件、站點(diǎn)和提示信息播報(bào)點(diǎn)坐標(biāo)信息 以及相關(guān)文字信息均存儲(chǔ)于SD卡中，當(dāng)公交汽車更換其行車線路時(shí)，只需將報(bào)站器中的SD 卡更換或重新寫入文件即可，非常方便、可靠、適用。[0008]系統(tǒng)提供了 USB接口電路，可以根據(jù)需要直接對(duì)報(bào)站器的工作模式、相關(guān)文件以 及各種坐標(biāo)信息進(jìn)行修改，對(duì)于其中的坐標(biāo)信息還可以分類在線讀取。[0009]本實(shí)用新型的一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器，其中，電路包括FPGA部 分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器 部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播放電路；FPGA部分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB 接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播 放電路相互連接構(gòu)成基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器；FPGA部分實(shí)現(xiàn)主控制器，在該 芯片中，利用IP核方式生成NiosII微處理器來(lái)作為系統(tǒng)控制中心，另外，使用軟核及VHDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)其外圍電路的適配電路及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理電路；LED顯示部分用來(lái)顯示站名信息； 鍵盤電路部分實(shí)現(xiàn)指令的人工操作；USB接口部分實(shí)現(xiàn)USB接口傳輸；FLASH存儲(chǔ)器部分用 來(lái)實(shí)現(xiàn)控制程序的存儲(chǔ)；SD卡用于報(bào)站信息的存儲(chǔ)；報(bào)站信息可以通過(guò)USB接口配合鍵盤 來(lái)進(jìn)行在線修改，也可以將SD卡拔出進(jìn)行離線文件處理，從而完成相應(yīng)信息的修改；MP3解 碼器部分實(shí)現(xiàn)MP3格式音頻的解碼；GPS信號(hào)接收模塊實(shí)現(xiàn)經(jīng)度與緯度數(shù)據(jù)的輸出；語(yǔ)音放 大播放電路實(shí)現(xiàn)MP3語(yǔ)音信號(hào)的放大與播放；其中，具體電路連接如下[0010]LED顯示部分與FPGA部分連接；[0011]鍵盤電路部分與FPGA部分連接；[0012]USB接口部分與FPGA部分連接；[0013]FLASH存儲(chǔ)器部分與FPGA部分連接；[0014]SD卡部分與FPGA部分連接；[0015]MP3解碼器部分與FPGA部分連接；[0016]GPS信號(hào)接收模塊與FPGA部分連接；[0017]語(yǔ)音放大播放電路與MP3解碼器連接。[0018]系統(tǒng)在工作過(guò)程中，不斷地從GPS模塊中讀取實(shí)時(shí)經(jīng)緯坐標(biāo)與SD卡中存儲(chǔ)的運(yùn)行線路坐標(biāo)，再進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)達(dá)到播報(bào)距離范圍時(shí)，即從SD卡中讀取播報(bào)點(diǎn)的語(yǔ)音和文字信 息，并分別送MP3解碼電路及LED顯示屏進(jìn)行信息輸出；司機(jī)可以臨時(shí)通過(guò)觸控鍵盤發(fā)出指 令，播報(bào)存儲(chǔ)于SD卡中的友好提示信息。[0019]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.站點(diǎn)信息及提示信息的播報(bào)不是用人工觸控方式 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是根據(jù)當(dāng)前汽車運(yùn)行到的地球經(jīng)緯度數(shù)值來(lái)自動(dòng)觸發(fā)的。在使用過(guò)程中，只要 開(kāi)啟電源系統(tǒng)即可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播報(bào)，從而能夠避免漏報(bào)或不報(bào)現(xiàn)象，并減輕了駕駛員的工 作負(fù)擔(dān)，提高了汽車行駛的安全性；2.使用SD卡外存方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)行信息的存儲(chǔ)，即將播報(bào) 用語(yǔ)音信息、站點(diǎn)及提示信息播報(bào)點(diǎn)信息，也可以包括廣告信息等存儲(chǔ)于SD卡中，如果需 要同時(shí)使用文字提示，SD卡中還可存有相應(yīng)的文字信息；只需要更換相應(yīng)SD卡或使用計(jì)算 機(jī)修改SD卡中的文件信息即可用于汽車更換線路及修改線路，方便實(shí)用；3.使用FPGA芯 片實(shí)現(xiàn)主控電路，使用軟核方式實(shí)現(xiàn)NiosII嵌入式處理器、各種功能電路以及接口適配電路；系統(tǒng)中的芯片數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大，容易實(shí)現(xiàn)升級(jí)和維護(hù)。[0020]
[0021]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。[0022]具體實(shí)施方式
[0023]
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案。[0024]如圖1所示，一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器電路包括FPGA部分、LED 顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收 模塊和語(yǔ)音放大播放電路，具體電路連接如下[0025]LED顯示部分與FPGA部分連接；[0026]鍵盤電路部分與FPGA部分連接；[0027]功能電路結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示，一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器，其中， 電路包括FPGA部分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡 部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播放電路；FPGA部分、LED顯示部分、 鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收 模塊和語(yǔ)音放大播放電路相互連接構(gòu)成基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器；FPGA部分 實(shí)現(xiàn)主控制器，在該芯片中，利用軟核(即IP核方式)生成NiosII微處理器來(lái)作為系統(tǒng)控 制中心，另外，使用軟核及VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)其外圍電路的適配電路及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理電路；LED 顯示部分用來(lái)顯示站名信息；鍵盤電路部分實(shí)現(xiàn)指令的人工操作；USB接口部分實(shí)現(xiàn)USB接 口傳輸；FLASH存儲(chǔ)器部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制程序的存儲(chǔ)；SD卡用于報(bào)站信息的存儲(chǔ)；報(bào)站信息 可以通過(guò)USB接口配合鍵盤來(lái)進(jìn)行在線修改，也可以將SD卡拔出進(jìn)行離線文件處理，從而 完成相應(yīng)信息的修改；MP3解碼器部分實(shí)現(xiàn)MP3格式音頻的解碼；GPS信號(hào)接收模塊實(shí)現(xiàn)經(jīng) 度與緯度數(shù)據(jù)的輸出；語(yǔ)音放大播放電路實(shí)現(xiàn)MP3語(yǔ)音信號(hào)的放大與播放；LED顯示部分、 鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分與GPS信號(hào)接 收模塊分別與FPGA部分連接；語(yǔ)音放大播放電路與MP3解碼器連接；其中，圖2示是電路連 接圖，具體電路連接如下[0028]鍵盤電路部分與FPGA部分連接鍵盤使用獨(dú)立按鍵鍵盤，使用NiosII系統(tǒng)中的 PIO接口實(shí)現(xiàn)連接，具體使用KEY [7. . O] 8個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)。[0029]USB接口部分與FPGA部分連接USB接口部分使用USB2. O協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)，使 用 NiosII 系統(tǒng)中 USB_databus [7. · O]，USB_0pModel. · O]，USB_SuspendM, USB_TermSel, USB_TxValid, USB_XcvSelect, USB_LineState[1.·0]，USB_RxActive, USB_RxError, USB_ RxValid, USB_TxReady, USB_VBUS 引腳與之通信控制。[0030]FLASH存儲(chǔ)器部分與FPGA部分連接=FLASH存儲(chǔ)器使用CIF接口的FLASH芯片 構(gòu)成，使用 NiosII 系統(tǒng)中 FLASH_A[22. · O]，F(xiàn)LASH_D[31. · O]，F(xiàn)LASH_CE_N, FLASH_0E_N, FLASH_WE_N弓I腳分別構(gòu)成地址、數(shù)據(jù)和控制總線。[0031]SD卡部分與FPGA部分連接使用SPI協(xié)議模式進(jìn)行接口通信，使用NiosII系統(tǒng) 中的 sdk_miso, sdk_clk, sdk_cs, sdk_mosi 引腳與之進(jìn)行接口連接。[0032]MP3解碼器部分與FPGA部分連接MP3解碼器采用使用SPI接口協(xié)議的芯片實(shí)現(xiàn)， 使用 NiosII 系統(tǒng)中的 SPI_MIS0，SPI_M0SI, SPI_SCLK, SPI_SS_n 引腳進(jìn)行接口連接。[0033]GPS信號(hào)接收模塊與FPGA部分連接由NiosII系統(tǒng)中的UART2_RXD和UART2_TXD兩引腳實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，再結(jié)合電源和接地實(shí)現(xiàn)能量供應(yīng)和數(shù)據(jù) 通信。
權(quán)利要求1.一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器，其中，電路包括FPGA部分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播放電路；FPGA部分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播放電路相互連接構(gòu)成基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器；FPGA部分實(shí)現(xiàn)主控制器，在該芯片中，利用IP核方式生成NiosII微處理器來(lái)作為系統(tǒng)控制中心，另外，使用軟核及VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)其外圍電路的適配電路及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理電路；LED顯示部分用來(lái)顯示站名信息；鍵盤電路部分實(shí)現(xiàn)指令的人工操作；USB接口部分實(shí)現(xiàn)USB接口傳輸；FLASH存儲(chǔ)器部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制程序的存儲(chǔ)；SD卡用于報(bào)站信息的存儲(chǔ)；報(bào)站信息可以通過(guò)USB接口配合鍵盤來(lái)進(jìn)行在線修改，也可以將SD卡拔出進(jìn)行離線文件處理，從而完成相應(yīng)信息的修改；MP3解碼器部分實(shí)現(xiàn)MP3格式音頻的解碼；GPS信號(hào)接收模塊實(shí)現(xiàn)經(jīng)度與緯度數(shù)據(jù)的輸出；語(yǔ)音放大播放電路實(shí)現(xiàn)MP3語(yǔ)音信號(hào)的放大與播放；其中，具體電路連接如下 LED顯示部分與FPGA部分連接； 鍵盤電路部分與FPGA部分連接； USB接口部分與FPGA部分連接； FLASH存儲(chǔ)器部分與FPGA部分連接； SD卡部分與FPGA部分連接； MP3解碼器部分與FPGA部分連接； GPS信號(hào)接收模塊與FPGA部分連接； 語(yǔ)音放大播放電路與MP3解碼器連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于GPS和NiosII的汽車自動(dòng)報(bào)站器，電路包括FPGA部分、LED顯示部分、鍵盤電路部分、USB接口部分、FLASH存儲(chǔ)器部分、SD卡部分、MP3解碼器部分、GPS信號(hào)接收模塊和語(yǔ)音放大播放電路；本汽車自動(dòng)報(bào)站器具有芯片數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大，容易實(shí)現(xiàn)升級(jí)和維護(hù)等特點(diǎn)；采用GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了汽車自動(dòng)報(bào)站功能。
文檔編號(hào)G08G1/133GK202838698SQ20122015144
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者戴峻峰, 付麗輝 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院