STM32在工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、STM32在工程機(jī)械GPS智能服務(wù)中的應(yīng)用ARM評(píng)估版STR710STR751STR750STR730AT91RM9200STR711S3C4510大學(xué)實(shí)驗(yàn)箱(Training box for university)ST : STR710 Samsung: S3C4510BIntel : PAX255Atmel : AT91RM9200 ST: STR912DragonBall: MX1 ARM-PC104板卡PAM2410EPAM9200A PAM9200E PEM13506 STM32在工程機(jī)械GPS智能服務(wù)中的實(shí)際應(yīng)用 什么是工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)？ 利用GPS技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)今流行的

2、嵌入式機(jī)電控制技術(shù)和移動(dòng)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)形成的工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控、服務(wù)、管理系統(tǒng)。通過這一系統(tǒng)，企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)，管理按揭和租賃車輛，在故障發(fā)生時(shí)提供解決方案，并可以進(jìn)行遙控鎖車等操作。 什么是工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)？為什么選擇STM32做為核心控制器 STM32是ST公司基于Cortex-M3最新的ARM系列, 擁有眾多的優(yōu)點(diǎn). ARM Cortex TM系列包含的處理器基于ARMv7架構(gòu)的三個(gè)分工明確的部分。 A部分面向復(fù)雜的尖端應(yīng)用程序，用于運(yùn)行開放式的復(fù)雜操作系統(tǒng)； R部分針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)； M部分為成本控制和微控制器應(yīng)用提供優(yōu)化。Cortex-M3是首款基于A

3、RMv7-M架構(gòu)的處理器，是專門為了在微控制器，汽車車身系統(tǒng)，工業(yè)控制系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)功耗和成本敏感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能而設(shè)計(jì)的，它大大簡(jiǎn)化了可編程的復(fù)雜性，使ARM架構(gòu)成為各種應(yīng)用方案的上佳選擇。為什么選擇STM32做為核心控制器 基于哈佛架構(gòu)的3級(jí)流水線內(nèi)核，該內(nèi)核集成了分支預(yù)測(cè)，單周期乘法，硬件除法等眾多功能強(qiáng)大的特性。 Cortex-M3處理器專門針對(duì)快速和簡(jiǎn)單的編程而設(shè)計(jì)。 在開發(fā)方面，Thumb-2指令自動(dòng)優(yōu)化了性能和代碼密度。 Cortex-M3處理器采用了至今為止最小的ARM內(nèi)核，該內(nèi)核的核心部分（0.18um G）的門數(shù)僅為33000個(gè)，可降低成本。比ARM7有價(jià)

4、格優(yōu)勢(shì)。 2管腳串行線調(diào)試, JTAG調(diào)試.為什么選擇STM32做為核心控制器 Cortex-M3中央內(nèi)核基于哈佛架構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)各使用一條總線, Cortex-M3處理器對(duì)多個(gè)操作并行執(zhí)行，加快了應(yīng)用程序的執(zhí)行速度。 支持單周期32位乘法操作。 支持帶符號(hào)的和不帶符號(hào)的除法操作，這些操作使用SDIV和UDIV指令，根據(jù)操作數(shù)大小的不同在2到12個(gè)周期內(nèi)完成。如果被除數(shù)和除數(shù)大小接近，那么除法操作可以更快地完成。 無需交互使用指令，16位指令和32位指令共存于同一模式，復(fù)雜性大幅下降，代碼密度和性能均得到提高。STM32的功能特色STM32的功能特色選擇STM32開發(fā)板開發(fā) 快速評(píng)估性能和功能

5、。 將以前的設(shè)計(jì)快速移植。 提供接口：2個(gè)RS232，1個(gè)紅外。提供1個(gè)CAN、USB、SD卡、SPI-flash電機(jī)控制、喇叭、麥克搖桿，按鍵TRACE、JTAG、SWD調(diào)試接口調(diào)試接口CAN接口LCD接口FLASH接口USB設(shè)備接口溫度傳感器接口3個(gè)通用異步串口軟件開發(fā)工具IAR EMBEDED WORKBENCH IDEKEIL uVision3 開發(fā)工具工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)的原理和功能系統(tǒng)由兩大部分組成：車載終端和服務(wù)中心車載終端負(fù)責(zé)讀取并記錄工程機(jī)械的位置和狀態(tài)信息，通過GPRSGSM方式發(fā)送到服務(wù)中心，并接收服務(wù)中心的控制指令，還可實(shí)現(xiàn)通話等功能。服務(wù)中心負(fù)責(zé)接收全部車載終端

6、的信息，存入數(shù)據(jù)庫，為用戶提供局域網(wǎng)和因特網(wǎng)信息查詢服務(wù)，并管理用戶和車輛信息。開發(fā)的系統(tǒng)典型特征指標(biāo)參數(shù) 輸入電源DC 1040V 核心處理器: STM32F103VBH6， 主頻72MHz，存儲(chǔ)器容量128KB Flash，20K SRAM 傳感器輸入通道數(shù)量: 10 (轉(zhuǎn)速,油位,水溫,油溫,機(jī)油壓力,電池電壓 ) 開關(guān)控制輸出通道數(shù)量: 3 (20A繼電器2個(gè)，步進(jìn)電機(jī)，PWM，3A ) 異步通訊接口3個(gè)：RS232調(diào)試、RS485與GPS通信、RS232與GPRS通信。 CAN接口一路典型技術(shù)指標(biāo)使用GPS智能服務(wù)提升代理商服務(wù)使用GPS智能服務(wù)系統(tǒng)可以靈活實(shí)現(xiàn)代理商服務(wù)車調(diào)度功能：

7、監(jiān)控中心可以通過安裝在服務(wù)車上的通信導(dǎo)航系統(tǒng)與服務(wù)人員進(jìn)行雙向溝通，監(jiān)督服務(wù)的進(jìn)展情況；導(dǎo)航功能可以在系統(tǒng)的顯示屏上，顯示服務(wù)車和要服務(wù)的挖掘機(jī)的位置圖標(biāo)，并顯示兩車距離、服務(wù)車要行駛的方向等導(dǎo)航信息。這樣既可以提高維修效率，又對(duì)服務(wù)人員的工作進(jìn)行了監(jiān)督和指導(dǎo)，大大地提高了售后服務(wù)的及時(shí)性和有效性。使用GPS智能服務(wù)為制造商提供數(shù)據(jù)服務(wù)監(jiān)控中心所存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)，為制造商改進(jìn)產(chǎn)品提供了重要依據(jù)。經(jīng)過授權(quán)的制造商，可以直接打開電腦，看到售出產(chǎn)品的工作參數(shù)和故障發(fā)生率。例如，制造商可以查找制動(dòng)輪漏油的產(chǎn)品有幾臺(tái)，哪個(gè)日期生產(chǎn)的。這樣就可以從中找出規(guī)律，并立即查找原因：是人為因素，還是原材料的質(zhì)量問題

8、造成的。制造商可以進(jìn)行二次分析或三次分析，提出改進(jìn)方案。此外，還可以幫助制造商做實(shí)驗(yàn)，降低了改進(jìn)成本。工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)功能工程機(jī)械GPS智能服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件部分由一個(gè)控制中心服務(wù)器和若干個(gè)車載數(shù)據(jù)采集終端組成中心服務(wù)器硬件組成控制中心服務(wù)器主要負(fù)責(zé)車載GPS的管理及遠(yuǎn)程控制，它一般由兩臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)組成，分別是網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器具有雙網(wǎng)卡，分別在 Internet和內(nèi)網(wǎng)中有固定IP地址，連接有一個(gè)或多個(gè)無線通訊模塊。數(shù)據(jù)服務(wù)器是一臺(tái)裝有SQL數(shù)據(jù)庫的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，與網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器在同一個(gè)內(nèi)網(wǎng)子網(wǎng)中

9、。通過無線通訊模塊及互聯(lián)網(wǎng)接收車載數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)，解析后存入數(shù)據(jù)服務(wù)器；對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)查詢服務(wù)（B/S系統(tǒng)），對(duì)局域網(wǎng)用戶提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù)（C/S系統(tǒng)），并將查詢登陸日志存入數(shù)據(jù)服務(wù)器；通過無線通訊模塊發(fā)送控制指令；數(shù)據(jù)服務(wù)器裝有SQL數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫接口對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)器。理論上網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器技術(shù)上完全可以使用同一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)，但從安全考慮，使用此種接口可以使數(shù)據(jù)服務(wù)器不直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，可以更好的保證數(shù)據(jù)安全。網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)器主要功能車載數(shù)據(jù)采集終端是一臺(tái)嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，主要負(fù)責(zé)采集工程機(jī)械的溫度、壓力、工作時(shí)間等運(yùn)行參數(shù)，并可以根據(jù)控制中心命令進(jìn)行遙控鎖機(jī)

10、。車載數(shù)據(jù)采集終端可由一個(gè)GPS模塊和一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器或轉(zhuǎn)換器組成。針對(duì)不同的工程機(jī)械，推出各種型號(hào)的數(shù)據(jù)采集器及轉(zhuǎn)換器，對(duì)于挖掘機(jī)等本身帶有監(jiān)控器的設(shè)備，可以配用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器或不使用轉(zhuǎn)換器直接里連接實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。對(duì)于原系統(tǒng)不帶監(jiān)控器的裝載機(jī)等簡(jiǎn)單設(shè)備，可以配用數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)的采集。車載數(shù)據(jù)采集終端硬件組成：產(chǎn)品內(nèi)部通信采集器GPS顯示器終端功能移動(dòng)定位車輛方位（精確到15米）運(yùn)行速度（精確到1公里/小時(shí)）運(yùn)行方向（精確到1度）時(shí)間信息（精確到1秒）信息下載GPS終端通過RS485/RS232接口從車載儀表下載運(yùn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)手動(dòng)回報(bào)位置狀態(tài)信息服務(wù)中心手動(dòng)發(fā)

11、出回報(bào)指令，GPS終端回報(bào)位置和儀表狀態(tài)信息。（用于特殊情況下手動(dòng)查詢終端狀態(tài)）終端功能系統(tǒng)定時(shí)回報(bào)位置狀態(tài)信息GPS終端根據(jù)服務(wù)中心設(shè)置自動(dòng)回報(bào)位置和儀表狀態(tài)信息，回報(bào)間隔可以設(shè)置，最短時(shí)間為10s，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置時(shí)間為12小時(shí)。（用于正常情況下設(shè)備監(jiān)控）信息存儲(chǔ)GPS終端將最新的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Flash中，系統(tǒng)掉電后仍可以保存。發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息GPS終端通過儀表數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，并在控制中心信息中顯示系統(tǒng)當(dāng)前是否運(yùn)行。終端功能硬件鎖車系統(tǒng)鎖車功能分為兩級(jí)，第一級(jí)的功能是鎖閉工作裝置，第二級(jí)的功能是同時(shí)鎖閉工作裝置和行走裝置鎖車狀態(tài)信息系統(tǒng)回報(bào)信息中包含鎖車狀態(tài)信息，可以指明設(shè)備當(dāng)

12、前所處鎖車級(jí)別，0為未鎖車，1為1級(jí)鎖車，2為2級(jí)鎖車。跨區(qū)作業(yè)報(bào)警可以通過控制中心對(duì)每臺(tái)設(shè)備作業(yè)范圍進(jìn)行設(shè)置，如果該設(shè)備超出指定區(qū)域，則GPS終端會(huì)向服務(wù)中心和用戶手機(jī)每?jī)煞昼妶?bào)警一次。終端功能非法啟動(dòng)報(bào)警可以通過控制中心對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行鎖閉，處在鎖閉狀態(tài)車輛一旦發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)則會(huì)每?jī)煞昼娤蚩刂浦行暮陀脩羰謾C(jī)報(bào)警一次。缺電報(bào)警系統(tǒng)主電源被切斷時(shí)GPS終端每隔兩分鐘向控制中心和用戶手機(jī)報(bào)警一次。內(nèi)置電源可以支持4小時(shí)左右。車主手機(jī)查詢功能用戶可以通過車主手機(jī)查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)、遙控鎖車，用戶具有更強(qiáng)的自主性。特殊功能模塊狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行后，車載GPS終端將定時(shí)進(jìn)行GPS和GPRS模塊狀態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)周期30

13、秒。如果某時(shí)刻GPS和GPRS出現(xiàn)故障，模塊將在第一時(shí)間內(nèi)通過串口或者CAN總線接口報(bào)告錯(cuò)誤。天線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行后，車載GPS終端將定時(shí)進(jìn)行GPS和GPRS天線狀態(tài)檢測(cè)。如果某時(shí)刻GPS天線故障，終端將通過總線及GPRS將故障情況發(fā)布出去。如果GPRS天線出現(xiàn)故障，在信號(hào)較好區(qū)域內(nèi)不會(huì)影響系統(tǒng)通訊；在信號(hào)不好區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)將通過總線將故障情況對(duì)外發(fā)布，并可以根據(jù)要求鎖閉車輛。特殊功能握手信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)運(yùn)行后每隔15秒對(duì)外發(fā)送握手信號(hào)，控制器或顯示器可以通過握手信號(hào)檢測(cè)終端狀態(tài)。這一手段可以有效地保證GPS終端不被非法拆除。GPRS/GSM方式自動(dòng)切換系統(tǒng)運(yùn)行后使用GPRS方式發(fā)送定時(shí)或回叫信息，如

14、果GPRS通訊連續(xù)連接三次無法獲取目標(biāo)IP回應(yīng)，則換用GSM短信方式發(fā)送信息。兼容性能 系統(tǒng)采用統(tǒng)一的GPRS通訊和GSM通訊協(xié)議，適用于各種工程機(jī)械?？刂浦行某绦蚋鶕?jù)GPRS的標(biāo)識(shí)符識(shí)別工程機(jī)械種類并調(diào)用相應(yīng)的信息處理程序。GPRS終端硬件指標(biāo) 供電電壓：車載電瓶+9V+35V 功耗：待機(jī)電流100mA，峰值狀態(tài)300mA 工作溫度：-30至+70 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間：數(shù)據(jù)方式10s（網(wǎng)絡(luò)正常） 抗沖擊：15g，11ms，三個(gè)方向正反各三次 抗振動(dòng)：5Hz200Hz，1.5g,三個(gè)方向各一小時(shí) 濕熱：40，95%RH，存儲(chǔ)48小時(shí) 表面防護(hù)等級(jí)：IP65 串口接口形式：RS485/RS232，4800-11