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GPRS无线车载网关的设计与实现

发布时间:2020-07-21 18:07:32 阅读: 来源:金属复合保温板厂家

1 引言随着汽车电子技术的不断发展,车上的电子装置越来越多,并与传感器和执行器一起共同组成了许多复杂的电子控制系统。结果连接这些电子装置的电子线路迅速膨胀,布线变得越来越困难,导致了车身重量明显增加,车辆运行的可靠性降低。传统点对点的连接方式已经无法满足现代汽车电子技术发展的要求,多路传输的车载网络技术成为解决这些问题的必然选择。德国BOSCH 公司[1]推出的控制局域网CAN(Controller Area Network)依靠其稳定的性能、低廉的价格和很高的可靠性和实时性,现在已经被广泛地应用于汽车内部网络。CAN总线的采用使汽车内部的信息数据共享成为现实。然而,现在信息数据的共享不仅仅局限于汽车内部,许多数据信息需要与外界进行交换。这些信息主要用于汽车导航、汽车GPS 定位、汽车防盗、汽车远程监控、汽车远程调度和收费等方面。由于汽车可移动性的特点,很多与外界交互的信息需要通过无线传输,所以我们选择具有覆盖面广、接入速度快、按流量计费等优点的通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)来承载无线数据通信。GPRS 是在GSM 基础上发展起来的一种无线分组交换技术[2],被称为2.5G,最高带宽可达171.2Kb/s,可较好的满足无线通信的要求。2 总体网络拓扑总体网络拓扑如图 1 所示,汽车内部的电子控制单元都挂接到CAN 网上,汽车的内部数据信息通过CAN 总线进行传递,而需要与外界交互的数据则通过CAN/GPRS 无线车载网关进行收发。500)this.style.width=500;" border="0" />

本文引用地址:数据经过基站收发信机 BTS(Base Transceiver Station)、基站控制器BSC(Base Station Controller)和GPRS 服务支持节点SGSN(Serving GPRS Support Node)进入GPRS 骨干网;然后再通过GPRS 网关支持节点GGSN(Gateway GPRS Support Node),进入Internet 互联网;并可以通过TCP 或UDP 协议把数据传送到Internet 远程服务器。3 CAN/GPRS 无线车载网关硬件实现因为整个汽车内部CAN网与外界交互的数据都需要通过CAN/GPRS无线车载网关进行收发,所以网关需要配备一个性能较高的微处理器。我们选择具有较高性价比的一款三星公司的32 位ARM9 微处理器S3C2410X 来作为网关的主控制器。S3C2410X 包含ARM920T核,最高处理速度为203MHz[6],丰富的外围设备包括3 通道的UART、4 通道的DMA、2个SPI 接口、117 个通用I/O 口和24 个外部中断源等。采用一片三星的K9F1208 NAND Flash芯片(64M *8Bit)来储存网关软件系统的Bootloader,Linux 内核,根文件系统和网关程序。由两片HYNIX 的HY57V561620 DRAM 芯片(4Banks*4M*16Bit)构成64M 的SDRAM,用于加载Linux 操作系统和运行程序。采用12MHz 的有源晶振。设计了一个20 针JTAG 接口,用来烧写Bootloader。使用1 片MAX3232 构成UART 调试接口。因为整个系统的输入电压为5V,所以需使用AMS1117-3.3 和AMS1117-1.8 分别得到稳定的3.3V 和1.8V 电压。CAN 控制器选择Microchip 的MCP2510,CAN 收发器选择Philips 的TJA1050 以组成网关的CAN 通信模块。MCP2510 支持CAN 总线V2.0A 和V2.0B 技术规范,通信数率可达1Mb/s,拥有3 个发送缓冲器、2 个接收缓冲器,高速SPI 接口支持0,0 和1,1SPI 模式。TJA1050具有对总线差分信号的收发功能和抗汽车环境下的瞬间干扰等能力。网关的GPRS 接口采用SIMCOM 公司的SIM300 GSM/GPRS 模块,该模块可为GSM 语音、短消息和GPRS 上网等业务提供无线接口。采用6 脚SIM 卡座来连接SIM 卡。网关的硬件结构如图2 所示。

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在实际硬件连接时,S3C2410 的SPI 接口与MCP2510 的SPI 接口直接相连。MCP2510的TXCAN、RXCAN 引脚分别与TJA1050 的TXD、RXD 引脚相连,而TJA1050 的CANH和CANL 引脚分别接到CAN 总线的CANH 线和CANL 线上。因为S3C2410 的UART 口并没有引出DCD、 DTR、DSR 和RI 信号引脚,要通过SIM300 无线联网,最好使用全部的信号引脚,所以我们使用PHILIPS 的SC16C550 从S3C2410 上扩展出标准的UART 接口与SIM300 的UART 接口进行连接。CAN/GPRS 网关主要通信模块的硬件电路原理图如图3 所示。500)this.style.width=500;" border="0" />

4 CAN/GPRS 无线车载网关软件实现4.1 ARM-Linux 操作系统移植.

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