1.2 終端功能

　　本終端采用車用電源供電，接通電源后，各模塊自動啟動。該終端具有以下功能：GPS定位功能；遠程電予地圖實時；定位信息和地罔數(shù)據的實時顯示；主控芯片可以進入掉電模式，降低功耗，按下相應功能鍵能夠立即喚醒主控芯片。

　　1．3 終端主要模塊

　　GPS模塊采用瑞士u-blox公司的TIM-LH。該GPS接收器可以在天空視野有限的區(qū)域內提供動態(tài)條件下的導航，定位半徑可達2．5m；有2個全雙工串口，支持NMEA、RBX和RTCM串口協(xié)議。集成度很高，大小是25．4 mm×25．4mm，高度只有3mm。

　　GPRS模塊選用法國Wavecom公司推出的Q2406A。該模塊支持900／1800MHz兩種頻帶，所在頻段功率分別為2W(900MHz)和1W(1800MHz)，支持WAP(Wireless Application Protocol)、IrDA 1．2A協(xié)議和GPRS；有AT數(shù)據集接口，支持數(shù)據、語音、短信、傳真服務等，其數(shù)據速率可達53．6 khps，上傳速率可達26．8 kbps。

　　本終端使用ARM微處理器作為主控芯片，結合GPRS，實現(xiàn)實時地圖與快速處理。LPC2214是Philips公司推出的基于ARM7TIDMI(Thumb)內核的16／32位微處理器，128位的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在速率時鐘下運行；其高速計算能力為地圖數(shù)據的快速處理提供了保障，性價比遠高于普通單片機。LPC2214具有8／16／32位的外部存儲器接口，可對4個外部存儲器進行配置，每個存儲器可達16 MB，為大量數(shù)據存儲和嵌入式操作系統(tǒng)的提供了條件；而且該芯片具有功率控制模塊，當暫時不需要導航時可使終端進入掉電模式，大大降低了功耗。另外，浚芯片有兩個串口，內嵌片內可編程鎖相環(huán)PLL，CPU工作頻率可達60MHz。

　　2 車載導航服務終端關鍵硬件設計與分析

　　車載導航服務終端的硬件結構如圖2所示，LPC2214的串口O與GSM／GPRS模塊連接，串口l與GPS模塊連接。液晶顯示器(LCD)通過并行方式與ARM芯片連接，采用8位數(shù)據傳輸方式；鍵盤采用矩陣掃描的方式，由8根GPIO端口線控制。

終端上電以后，通過軟件設置登錄GPRS；GPS模塊接收到GPS數(shù)據后通過串口1自動向主控芯片發(fā)送；主控芯片收到GPS數(shù)據后選擇需要的信息，并將定位信息顯示在LCD上。需要周邊地圖信息時，按下相應的功能鍵，主控芯片掃描到鍵盤信號，將定位信息通過串口0傳遞給GSM／GPRS模塊，并以短信的形式發(fā)送到信息服務中心，通過GPRS周邊地圖數(shù)據，主控芯片通過串口0讀取地圖數(shù)據，處理后在LCD上顯示，實現(xiàn)自主式導航。

　　2．1 電源電路的設計與分析

　　終端系統(tǒng)需要電源模塊提供3路電壓，分別為：3．3V、1．8V和5V。其中：LPC2214的內核電源電壓為l.8V；LPC2214的I/O口電源電壓、TIM-LH和Q2406A的供電電壓為3．3V；液晶顯示器的供電電壓為5V。本終端采用車用電源供電，電壓一般為12V或14V。選用National公司的LM2576系列電源芯片來獲取5V和3．3V電壓，具體方案是：選用LM2576-5．O獲得5V的電壓、LM2576-3．3獲取3．3V電壓，然后3．3V的電壓為輸入電壓通過電源芯片LMlll7-l.8得到l.8V電壓。

　　2.2 GPS模塊外圍電路

　　GPS模塊TIM-LH上電后通過串口向外發(fā)送GPS數(shù)據，數(shù)據格式有RMC(Recommended Minirnum SpecificGNSS Data)、GGA(Global Positioning System Fix Data)等，可以根據需要編程遺擇相應格式的數(shù)據。TIM-LH芯片串口1的默認波特率是9 600 bps，串口2的默認波特率是57 600 bps，可通過軟件改變；如果不使用某個串口，則對應的串口輸入端應接上拉電阻。

　　TIM-LH的外圍電路原理圖如圖4所示。外部復位端口REXET_N低電平有效，非常敏感，如果不用，則將其置空。不能接高電平。TIM-LH模塊上電之后自動復位，通常復位信號是在模塊工作不正常的情況下使用，在設計中，使用控制電源的方式來復位就可以了，這樣控制起來會更加靈活、可靠；而且模塊出現(xiàn)死機的現(xiàn)象很少，若希望進行重啟動，則也可通過程序使用命令來控制。在設計PCB時應將GPS芯片周邊區(qū)域敷銅，以屏蔽外界干擾。

　　2．3 GSM／GPRS模塊與處理器接口設計和SIM卡接口電路

　　GSM模塊與ARM芯片之間通過標準的串行口通信，波特率可達115 200 bps。處理器LPC2214的串口輸出的電平是3．3V，中間需要進行電平轉換，選用MAXIM公司的MAX3232來實現(xiàn)。LPC2124與GSM模塊之間的串口通信采用簡單的三線接法，即地、發(fā)送數(shù)據和接收數(shù)據3個端口相連，接收數(shù)據和發(fā)送數(shù)據端口要彼此交叉。

　　GSM模塊與SIM卡之間主要通過SIMCLK和SIM-DATA信號線進行數(shù)據通信，SIM卡接口電路的原理圖如圖5所示。在設計PCB時要注意，為了提高穩(wěn)定性，GSM模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過20cm。此外，為達到效果，應在SIM支架下敷銅，敷銅與SIM卡的GND引腳相連；SIMVCC和SIMGND之間的電容C101和C102要離引腳盡量近，以滿足規(guī)范要求。在選擇SIM卡時要選擇支持GPRS業(yè)務的，并開通GPRS業(yè)務。

　　2.4 LPC2214外圍電路設計的關鍵

　　在設計LPC2214外圍電路時，特別要注意P0．14引腳的使用。Flash boot裝載程序代碼在器件上電或復位時執(zhí)行。裝載程序可執(zhí)行ISP命令處理器或用戶應用代碼；復位后PO．14的低電平被認為是啟動ISP命令處理器的外部硬件請求。如果P0．14采樣到低電平并且看門狗溢出標志置位，則啟動ISP命令處理器的外部硬件請求將被忽略。如果沒有外部請求(P0．14復位后采樣為高電平)，那么將搜索有效的用戶程序。若找到有效的用戶程序．執(zhí)行的控制就轉移給用戶程序；若沒有找到，那么就調用自動波特率程序。

引腳P0．14作為ISP硬件請求時，由于P0．14在復位后處于高阻模式，因此用戶需要提供外部硬件(上拉電阻或其他器件)使引腳處于一個確定的狀態(tài)；否則，可能導致非預期地進入ISP模式。

　　此外，由于使用外部晶振，在PCB設計時晶振應與芯片的振蕩器輸入、輸出引腳盡量靠近，以減小外部干擾的影響。

　　3 硬件電路的調試

　　調試電路板重點應放在整體性、全局性連線的錯誤排查，如電源線的短路、錯接等。在調試串口時可以將電路板上的串口線引出，通過與計算機的串口通信來調試終端的各個串口，需用注意的是計算機的串口是標準的RS-232串口。其中，對GSM／GPRS模塊的調試是通過AT指令來完成的。對串口調試完成以后，就可以設計軟件程序來測試電路的性能。圖6描述了GPS模塊接收到的定位信號。

　　本文介紹了基于ARM的車載導航服務終端的硬件設計。終端的軟件推薦使用C語言編寫，可以自己從底層開發(fā)，也可以裁剪μClinux操 作系統(tǒng)進行更的開發(fā)，使終端具有更強大的功能和更友好的界面。試驗證明，該終端的硬件設計方案是可行的，登陸網絡只需5s，數(shù)據速度可達38．4kbps，上傳速度可達19．2kbps。隨著GPRS服務的進一步完善，車載導航服務終端必然會向支持遠程電子地圖更新，實時圖像通信的方向發(fā)展，因此該終端將會有廣闊的應用前景。