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DSP技术在汽车定位防盗系统的应用及体系结构研究

2018年02月08日 08:51 次阅读

随着人们生活水平的提高,汽车已逐步进入家庭,对汽车防盗的要求越来越高。尽管市场上的汽车防盗器正逐步改善,但这些防盗器主要采用呼叫报警、高压电击等, 伴随科学技术的发展,汽车偷盗技术也越来越高,使人防不胜防。汽车防盗无论是对汽车 制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值,针对目前世界范围内汽车盗窃案的上升趋势,各汽车厂家都在不断地改进防盗技术,尤其是随着微电子技术的进步,汽车防盗技术 已向着自动化、智能化方向发展。

从上世纪末美国正式建成GPS系统并投入使用以来,GPS技术已深入到人类经济发展的各个领域。GPS市场目前已有相当规模,尤以车辆定位导航领域的市场份额最大,增长最快。最近的统计表明,2000年安装了GPS接收机的车辆导航系统的销售额由1996年的5亿美元增长 到30亿美元,并且这种趋势还将继续下去。在这种市场的诱惑下,世界各国对车辆导航和定位技术展开了大量研究。目前我国汽车GPS定位导航还处在萌芽阶段,特种车辆的GPS导航设备和应用系统已经开始启动,如:各有关部门已在运钞车、急救车、公交车、巡逻车、迎宾车、囚车等专用车辆采用GPS监控全过程、引导和指挥。

GSM格式是目前手机使用的主要制式,在市场上占有80%以上的份额。把GPS与GSM结合起来, 不仅可以利用GPS技术进行汽车的全球定位,实现良好的导航,而且可以利用GSM网络广泛的覆盖面积和短信功能,使车主对汽车当前状态有及时了解,从而整体提高汽车的导航 防盗性能。

1 系统体系结构设计

基于DSP芯片,由GPS模块、GSM无线通信模块以及必要的辅助电路组成的汽车 定位防盗功能系统结构框图如图1所示。在图1中,DSP对于GPS和GSM模块都通过串口控制,G SM模块与DSP本身的串口连接,利用8251扩展一个串口供GPS模块使用。检测控制及其辅助电路都可以直接使用DSP的I/O口。TMS320LF240的DSP芯片的I/O端口都具有复用功能,因此 只需在控制寄存器中设置信息使I/O作为通用I/O即可。

以DSP为控制器的系统在开机运行初始化后,将处于不停地接收汽车位置信息的状态中,同 时系统也在等待检测状态和接收用户查询消息的中断。一旦有一中断产生就会转移到相应的 中断处理子程序。若系统的设防信号无效,则控制系统不进行上述操作。

系统在设防信号有效后,DSP主要循环处理GPS接收机接收到的位置信息。每 一次有获得新电文标志,则调用子程序进行电文处理,主要是分离电文中有用的信息如经纬 度、时间和校验和等,并把这些数据存入指定的存储空间。无线通信模块TC35T也是通过串口和DSP进行信息交换的,在此串口接收是用中断来取得使用控制器的权力。如有异常车况 发生如设防情况下的车门开启、发动机启动等也将会向DSP发出中断请求。在软件中把TC35T 引起的中断设为低优先级,即在车况发生异样同时有车主主动查询消息,则DSP控制器不会 响应TC35T的中断申请。

若DSP控制器接收到中断申请,并判断检测到是发动机启动信号引起中断(可以延时一定时间 如100 ms再检测一次,仍然有效才确定为启动信号有效,这样可以防止误操作)。系统将处 理发动机启动中断服务子程序,即将发送短消息(the engine is running)给用户(也可以设定发送次数)。如果车主没有及时作出回应,隔5 min可以再发一次,并且发出间隔1 min,每次持续30 s本地报警信号;断电、断油的信号立即有效(在本次模拟实验中是两个指示灯点亮),20 s后抱闸信号也处于有效;同时把处理结果和当前GPS接收机接收到的位置信息通 过无线通信发送给车主。同理,若检测到左车门、右车门被破坏的信号或有震动时,除了发送给车主的短消息内容不一样外其他处理方法类似。

当用户手机发送检测状态(check status)短消息要求控制系统返回当前状态时,控制系统会 根据目前系统的状态来做不同的响应:当未处于设防状态时,控制系统处于还没设防(defen ses isnt it set)的短消息给用户;当处于设防状态下,系统完好则会发送状态完好(all is ok)的短消息给用户。若系统已经遭到破坏则一般已经采取过相应的处理措施如首先锁车,则此时会发送锁车(the engine is locked)短消息给用户,并会把进一步处理方法同时发送通知用户。若要解锁,需要用户发送一定的密码同时发送解锁(unlock engine)信息给控制系统,才能有效的解锁。其他情况按照类似的方法处理。

2 系统可行性分析

2.1DSP技术

DSP具有极其高速的数字处理能力和很大的运算量。因此,它能满足高效实时信号处理的要求。这种新器件的特点如下:

(1)采用哈佛(HARVARD)结构,高度并行运算大大提高运算速度;

(2)芯片内配置了一个或多个硬件乘法器和累加器,能实现单指令乘、加运算和变址运算;

(3)芯片内专门设置了功能很强的专用指令,可以实现指令的重叠运行;

(4)芯片内设置了多种功能很强的外围器件和接口,使其运算速度比PC机要快很多倍;

(5)DSP增加了硬件循环控制,当完成循环初始化后。实际运行中循环不再消耗指令周期。大大提高了数字信号处理的运算速度;

(6)DSP成本低、销售价格逐年降低。

在DSP领域中,德州(TI)公司的产品及其配套技术与开发工具目前在市场上得到了广泛应用。文中采用的TMS320LF240是TMS320C24x系列之一。TMS320LF24x也称为DSP控制器,是TI公司1997年推出的性价比较高的16位定点DSPs,是专门针对电机、逆变器、机器人、数控机床等控制而设计的。

由于目前的研究仍处于模拟阶段,检测车况的信号是由开关来触发的,对车况信号的反应是通过是否点亮指示灯来判断,所以板外的电路相对简单。DSP控制器是通过串口控制GPS接收模 块和无线通信模块GSM的,而TMS320LF240只有一个串口所以需要扩展串口。另外监测状态都 是通过中断来触发DSP控制功能的,TMS320LF240只有3个外部可屏蔽中断源,所以也需要对外部中断进行扩展。其他被使用的端口都可以设定为一般的I/O口。

2.2GPS基本原理

美国从1973年开始筹建全球定位系统GPS,并于1994年全部投入使用。全球定位系统(GPS)由3个区段组成:GPS卫星星座、地面控制/监视网络和用户接收设备。其中用户设备主要是一个卫星讯号接收器,依照不同的目的而有不同的定位能力,基本的功能是接收L1载波,分离出C/A电码,进行最简单的虚拟距离定位,也是一般车辆定位所使用的机型。其中必须注意的是:GPS卫星产生两种不同的载波来承载所有电码与讯息,其中C/A码仅调置在L1载波上,P码则分别调置在L1与L2载波上,并区别为P1与P2电码。一般用户使用的GPS接收模块的功能框图如图2所示。主要由频率接收处理电路和信号处理器组成。现在为了保存近期一定的位置信息同时添加了程序存储器和数据存储器,其中I/O接口包括串口和通用数据口等直接供用户使用。

2.3GSM短消息业务

GSM系统可以提供两大业务,即基本业务和补充业务。基本业务包括电信业务和承载业务;补充业务则不单独提供,是对基本业务的补充。

GSM提供的电信业务有电话、短消息和传真等。短消息业务是GSM系统中惟一不要求建立端-端业务路径的业务,即使移动台已处于完全电路性通信情形下亦可进行短消息传输,就是说一个消息的传输就构成了一次通信。

使用的TC35T无线GSM通信终端是西门子公司在无线模块TC35上集成必要的接口而成的。用TC35T模块来做发送接收设备,利用短消息的传送实现车主和车上控制之间有关汽车 位置信息和监测控制信息的交换。这种方式具有通信成本低、频谱利用率高、系统容量大、业务种类多、保密性能好、抗干扰能力强、通话质量高、自动漫游等优点,它利用信令信道传输,不用拨号建立连接,直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心,由短消息服务中心再发给最终的信宿,是目前应用广泛的通信方案。?

3 结语

文中把汽车定位和防盗功能结合起来考虑,在设备的安装上不会存在重复,同时也把防盗、定位都提高到智能化这一层次上来,同时也为网络化发展奠定了基础;采用DSP和TMS320LF240系列作为控制器,有诸多其他控制器没有的优点。

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嵌入式系统中,MCU和DSP的应用非常普遍,模拟信号和各种数字信号同时存在。传统上,工程师分别使用示...

发表于 2018-01-18 09:39 224次阅读
基于MSO的混合信号系统测试与调试[图]

基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP处理器TMS320F2812与SD卡的接口,设计了一种便携式的生理信号数据采集系统,用于大...

发表于 2018-01-18 09:31 186次阅读
基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

皮肤是人体最重要的器官之一。它有许多功能,首先,皮肤把外界和内部器官分离开,起着人体第一道屏障的作用...

发表于 2018-01-18 07:25 256次阅读
基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

其实了解芯片解密方法之前先要知道什么是芯片解密,网络上对芯片解密的定义很多,其实芯片解密就是通过半导...

发表于 2018-01-17 07:06 1372次阅读
网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

DSP就是一个指令比较独特的处理器。它虽然是通用处理器,但是实际上不怎么“通用”。技术很牛的人可以用...

发表于 2018-01-16 10:43 613次阅读
对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

随着人们生活水平的提高,公路上的私家车辆也增多了,但随之带来的问题就是交通事故发生率居高不下,严重危...

发表于 2018-01-12 16:28 391次阅读
LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分...

发表于 2018-01-12 15:32 1989次阅读
伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics AudioSmart远场语音技术将带来性能无与伦比的两麦克风和四麦克风支持亚马逊...

发表于 2018-01-10 14:47 1300次阅读
Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

Synaptics计划拓展语音生态系统,并且支持微软Cortana集成。成熟的AudioSmart硬...

发表于 2018-01-10 14:27 1400次阅读
Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

本文主要介绍了一种基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计。该交通灯由视频采集、图像处理和控制...

发表于 2018-01-09 14:15 302次阅读
基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn...

发表于 2018-01-05 11:36 1048次阅读
对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

数字信号处理器DSP与EDA的区别

目前DSP和EDA两者都应用广泛,二者之间有什么不同呢?本文带来数字信号处理器DSP与EDA的区别介...

发表于 2018-01-03 10:33 298次阅读
数字信号处理器DSP与EDA的区别

dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

vivo在之前的MWC 2017上海站的时候发布了全新DSP芯片影像优化拍照技术,这也是vivo首次...

发表于 2018-01-03 10:02 327次阅读
dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

dsp数字信号处理器能实时快速地实现各种数字信号处理算法,它活跃于各种领域之中。

发表于 2018-01-03 09:26 834次阅读
dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

本文介绍了dsp技术在通信领域、仪器仪表领域、汽车电子系统领域等多个领域的应用,并分析了dsp技术的...

发表于 2018-01-03 09:03 411次阅读
DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来,工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC...

发表于 2018-01-01 08:27 2136次阅读
基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

随着先进制造技术的迅速发展,对运动控制的精度要求也越来越高,而运动伺服控制系统的性能很大程度上取决于...

发表于 2017-12-30 07:33 2528次阅读
一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设计与实现,DSP-BF561作为主处理...

发表于 2017-12-25 10:39 571次阅读
一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计,FPGA通常作为一种调度使用,图像...

发表于 2017-12-25 10:24 389次阅读
基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

本文主要是对基于STM32的实收实发超声波检测系统研究与实现,系统由信号调理;数据采样分析;PWM发...

发表于 2017-12-23 15:05 334次阅读
基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

本文介绍了直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现,采用功率MOSFET芯片IRF530作为开...

发表于 2017-12-21 13:49 812次阅读
直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

车容易被偷怎么办?这个电动自行车智能管理解决方案...

1.1 电动自行车智能管理解决方案应用背景 目前我国经济的迅猛的发展,电动自行车现在已经成为大众百姓...

发表于 2017-12-21 09:13 1967次阅读
车容易被偷怎么办?这个电动自行车智能管理解决方案...

DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

随着国家工业规模的扩大和科学技术的发展,电网负荷结构发生了很大的变化,一方面, 非线性 、冲击性和不...

发表于 2017-12-19 09:06 1758次阅读
DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

本文介绍的无线环境监测系统的控制采用TMS320LF2407实现。TMS320LF2407内部资源丰...

发表于 2017-12-15 15:55 372次阅读
基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

本文基于DSP和nRF24L01设计了一种无线环境监测系统。分模块的介绍了检测系统的设计以及系统的软...

发表于 2017-12-15 14:53 199次阅读
一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

本文介绍了一种基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字开关电源,比较了开关电源模拟控制和数字...

发表于 2017-12-14 10:20 427次阅读
基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

本文提出了一种软件无线电通用信号发生器的设计方案,包括硬件构成和软件算法的实现。该信号发生器为软件无...

发表于 2017-12-13 10:41 126次阅读
基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

快速分析仪器一次测两台手机

针对技术越来越复杂、利润越来越薄的手机市场,测试必须快速、灵活和有效才能保证生产线达到维持利润的批量...

发表于 2017-12-13 05:00 139次阅读
快速分析仪器一次测两台手机

无线视频传输系统的方案设计与结果分析

无线通信技术和视频压缩技术的迅速发展,使得无线视频传输成为人们研究的热点。无线视频传输具有数据量大,...

发表于 2017-12-12 14:08 54次阅读
无线视频传输系统的方案设计与结果分析

C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解

随着DSP处理器在现代工业的应用越来越广泛,DSP的功能不仅只有快速运算处理,还需要与其他处理器或者...

发表于 2017-12-12 09:52 1419次阅读
C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解