專利名稱：智能車載信息終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車載信息終端。
背景技術：
隨著汽車數量的快速增長，道路堵塞、交通事故、環(huán)境污染、能源浪費的現(xiàn)象在世界范圍內變得越來越嚴重。因此，越來越需要利用高科技手段來改善日趨嚴重的交通狀況，從而使得一個跨越多學科的新興研究領域-智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System，ITS)應運而生，可以說，ITS是現(xiàn)代交通發(fā)展到一定階段的必然產物，也是國際交通發(fā)展的大趨勢。而移動車輛的定位與導航是ITS研究的重要內容，對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功能，包括道路及周邊環(huán)境信息、實時交通信息、出行路線選擇、動態(tài)路線引導、旅游及相關服務設施的數據資料等，所有這些功能的實現(xiàn)最終都需要車輛導航系統(tǒng)直接完成或提供支持。
車輛導航系統(tǒng)是集成應用了自動車輛定位技術、地理信息系統(tǒng)技術、數據庫技術、多媒體技術和現(xiàn)代通信技術等的高科技綜合系統(tǒng)。目前車輛導航系統(tǒng)主要可分為兩類，一類是自主式(分布式)車輛導航系統(tǒng)，其定位和路徑規(guī)劃功能全部在車載設備實現(xiàn)，另一類是中心決定式導航系統(tǒng)，它的某些功能需要借助通信網絡才能完成。西方發(fā)達國家車輛導航系統(tǒng)的研究較早，技術比較先進，均有產品推向市場，特別是日本，自主式導航終端市場化程度已經相當高，并且建立了以動態(tài)路徑誘導系統(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航終端產品，并且技術不夠完善，市場化程度低，中心決定式的導航終端還沒有任何產品出現(xiàn)。
目前國外自主式導航終端主要由導航計算機、定位系統(tǒng)、存儲設備以及顯示設備組成，存儲設備用于存儲導航電子地圖，導航計算機主要完成路徑規(guī)劃、行駛指令計算、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，工作時首先是由用戶提出導航請求，如在觸摸屏上指示出導航起始點和終止點，然后由導航計算機按照最短路徑準則規(guī)劃出最優(yōu)路徑，將定位系統(tǒng)輸出的實時定位信息和規(guī)劃出的路徑進行地圖匹配后產生引導指令，來實現(xiàn)對車輛的路徑引導。自主式的導航終端缺點在于導航計算機的計算能力受到限制，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，沒有結合實時交通信息，所以實用性較差，并且終端必需存儲有地圖，地圖會占據很大的存儲空間。而目前國外的中心式導航終端只是在組成上增加了通信部分，中心根據實時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，然后對車輛進行引導，如日本的中心式動態(tài)路徑誘導系統(tǒng)采用短距離紅外信標網作為車輛到路邊的通信媒體，紅外信標通過有線電纜與中心主機設備相連，車輛的行駛指令是從路邊紅外信標接收的數據推算而來，這樣就要求路邊建立大量的紅外信標，而紅外信標通信區(qū)是有限的，并且安裝維護的費用很高，從目前我國的實際情況出發(fā)，建立大規(guī)模的紅外信標網是不可行的，我們必須考慮盡量利用現(xiàn)有的通信網絡資源來實現(xiàn)系統(tǒng)。
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服了自主式終端實時性差、實用性差等缺點，采用GPRS網絡來進行導航指令數據傳輸，而不是通過紅外信標進行，終端不需要存儲電子地圖，終端利用完善的指令系統(tǒng)來完成車輛的引導工作，并且終端采用LCD控制板獨立外置式設計，安裝簡便，體積小，充分考慮了用戶的實用性和安全性。
本實用新型的技術解決方案是智能車載信息終端，其特點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存儲器、SDRAM存儲器，SDRAM存儲器和FLASH存儲器分別與嵌入式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存儲器和FLASH存儲器，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的一個串口通過SODIM144接口與GPRS模塊相連，接收來自中心的信息點指令，CPU串的另一個串口通過擴展接口模塊的串口擴展芯片(SP2339)擴展成3個子串口其中一個與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)送語音信息對車輛進行語音引導，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計。一方面可以隔離外圍電路對處理器電路的干擾，提高運行可靠性；另一方面從功能擴展和成本上考慮，由于外圍板采用雙面板設計，在不要求改變核心電路的情況下，直接對外圍電路進行更新，便可以實現(xiàn)功能擴展和產品更新，并且成本較低，除此之外，終端預留有完備的調試接口，對于各部分模塊均可以獨立調試。
本實用新型的工作原理是本實用新型包含一個獨特的指令系統(tǒng)，根據信息點指令來執(zhí)行相應操作。信息點具有多種形式。對于位置型信息點來說，是指一個由坐標和其有效范圍描述的位置。位置型信息點指令信息包括坐標、有效范圍、觸發(fā)操作類型、信息內容以及操作時刻等。指令系統(tǒng)根據指令類型編碼識別各種形式的信息點指令，當信息點所包含的觸發(fā)條件滿足時，該指令被觸發(fā)，所相應的指令內容根據指令規(guī)定的操作類型進行執(zhí)行。對于位置型的信息采集信息點指令來說，執(zhí)行該指令的基本原理如下當車載終端上的GPS模塊輸出的本車坐標進入存儲器中某信息采集信息點的坐標有效范圍時，該信息采集信息點指令滿足執(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，包括當前坐標、本車速度、方向等信息作為該信息點對應的操作內容，完成該指令操作，從而完成信息采集任務。如執(zhí)行動態(tài)路徑誘導，信息采集以及信息服務，可以在相應的指令下完成。
本實用新型相與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)終端不需要存儲電子地圖，利用終端的指令系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的引導；(2)路徑規(guī)劃不在終端進行，既可減小終端的計算量，又可結合實時交通信息進行動態(tài)路徑規(guī)劃；(3)終端采用LCD控制板獨立外置式設計，安裝簡便，體積?。?4)終端具有與中心通信的能力，利用GPRS網絡來進行信息點指令的傳輸；(5)終端采用處理器模塊與外圍模塊分離式設計，可以隔離外圍電路對處理器電路的干擾，提高處理器模塊運行可靠性。
總之，國內目前的自主式導航終端實用性差，不能真正體現(xiàn)導航的優(yōu)越性，而由于通信網絡的限制，不能照搬國外的終端設計，本實用新型利用現(xiàn)有的通信網絡實現(xiàn)了中心式的導航終端，完成了中心式的導航模式。


圖1為本實用新型的組成結構示意圖；圖2為圖1中GPS模塊；圖3為圖1中GPRS模塊；圖4為圖1中擴展接口模塊。
具體實施方式
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存儲器、SDRAM存儲器，SDRAM存儲器和FLASH存儲器分別與嵌入式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展接口模塊。工作原理如下GPS模塊通過擴展接口模塊與處理器模塊中的CPU串口相連，并實時輸出定位信息，CPU在接收到定位信息后，進行實時解算，然后根據指令系統(tǒng)來進行觸發(fā)判決，如符合觸發(fā)條件，則觸發(fā)相應操作，可以以文字的形式在外置式LCD顯示屏上輸出指令信息，同時根據需要可以輸出給語音模塊的語音合成芯片，產生語音提示信息；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指令數據，通過串口1傳送給CPU，由CPU提取數據，完成相應操作，如信息點數據庫更新操作等。
嵌入式處理器模塊與外圍模塊分離式設計具體實現(xiàn)如下處理器模塊，即核心電路板與外圍電路板采用獨立的兩塊電路板，核心電路板考慮到體積以及高頻抗干擾等要求，采用多層板設計，設計時利用Cadence系列的PCB設計工具完成，而外圍電路從成本等方面考慮，設計時采用雙層板設計。在外圍電路板上設有SODIMM144接口插槽，根據實際需要將核心板電路板CPU的相關引腳引到SODIMM接口，其中包括復位、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，只需要將核心電路板SODIMM接口插入插槽中，實現(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，并且復位電路也在外圍電路中實現(xiàn)，但是CPU工作時鐘由核心板內部電路產生。
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微處理器內核，運行速度可高達200MHz，集成了LCD控制器、SRAM、USB控制器、模數轉換器和MMC/SD主機控制器等功能模塊，可以實現(xiàn)所設計產品的多媒體應用。
SDRAM存儲器選擇Micron公司的MT48LC16M16A2SDRAM芯片，存儲容量為16M×16bit，連接上采用兩片并接的并行總線技術，可以實現(xiàn)64Mbyte的SDRAM存儲空間的要求。
FLASH存儲器選用Intel公司的E28F128J3A-150芯片，連接時采用兩個8Mbyte并接，容量可達16M，數據總線寬度為32位，可以實現(xiàn)高速數據傳輸。
如圖2所示，GPS模塊接收機GSU36通過9針接口連接到終端，其中J10的7腳為GPS實時定位信息輸出腳，與串口擴展芯片SP2339的6腳相連；6腳為GPS接收機初始化參數設置腳，通過該腳可以對接收機進行初始化設置，8腳為接收機供電腳，電壓為3.3v。
如圖3所示，GPRS模塊采用WAVECOM公司的WISMO2D模塊，WISMO2D32腳為數據輸出腳，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撥號指令給模塊，經過PPP協(xié)議激活，身份認證以及IP地址分配后，就完成了撥號過程，建立了與中心的連接，終端就可以與中心進行數據通信了。
如圖4所示，串口擴展模塊的串口擴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，三個子串口只用到了其中兩個，一個與GPS接口模塊相連，一個與語音模塊的語音芯片OSYNO6188相連，另一個備用，其中6腳為子串口0輸入腳，與GPS接收機的輸出腳相連，7腳為子串口0輸出腳，與GPS接收機的輸入腳相連，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展芯片同時接收來自各子串口的數據，通過主串口輸出，CPU根據串口擴展芯片的輸出地址來判別數據的來源，然后分別接收，如GPS接收機輸出定位信息給子串口0，芯片將在主串口產生相應輸出，CPU接收到數據后，根據指令系統(tǒng)進行判別，如果需要輸出語音提示信息，則先傳輸給主串口，同時要設置串口的地址為子串口1，這樣數據將通過子串口1輸出給語音芯片，語音芯片將輸出合成語音，同時將回應信息返回給串口擴展芯片，從而通過主串口傳送給CPU串口2，以便CPU進行相應控制。
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，在對用戶進行路徑引導和語音提示時，將在液晶屏上顯示相關的引導文字信息；用戶可以通過觸摸屏進行相應操作，可以進行個性化服務信息管理。本終端采用的觸摸屏型號是LQ035Q7DB02，觸摸屏控制芯片為ADS7843E。
整個電路供電采用車載終端的12V電源，通過電源控制模塊轉換后輸出5V和3.3V電壓，最大負載功率為15W，為整個終端系統(tǒng)提供電源，主電源轉換模塊采用BCT的SF12S05-15W，將12V電壓轉換為5V輸出，再通過LM1085轉換輸出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)來的文字信息轉換為語音信息，通過與語音接口相連的揚聲設備播放出去。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動揚聲器兩種方式。
權利要求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存儲器、SDRAM存儲器，SDRAM存儲器和FLASH存儲器分別與嵌入式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行連接，其中LCD模塊、電源控制模塊、GPRS模塊和擴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展接口模塊中的串口擴展芯片進行連接，然后通過串口擴展芯片再連接到嵌入式CPU的一個串口上，GPRS通信模塊直接與嵌入式CPU的另一個串口相連。
2.根據權利要求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計。
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存儲器、SDRAM存儲器；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展接口模塊等。本實用新型新的優(yōu)點主要包括兩方面的內容，一是在功能方面，終端除具有目前自主式導航終端的導航功能外，還具有信息采集、信息服務、信息管理以及故障報警等多項附加功能；二是結構方面，終端采用核心電路與外圍電路分離式設計，這樣既可以隔離外圍電路對處理器電路的干擾，又便于功能擴展和降低成本。由于外圍板采用雙面板設計，在不要求改變核心電路的情況下，直接對外圍電路進行更新，便可以進行功能擴展，并且可以節(jié)省成本。
文檔編號G09F19/00GK2800362SQ20042012102
公開日2006年7月26日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權日2004年12月31日
發(fā)明者常青, 馮魯民, 劉旭, 吳鑫山, 王力軍 申請人:北京航空航天大學