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嵌入式车载计算机设计高温电线阿拉尔钻头组套水果刀五金厨具Frc

发布时间:2023-12-18 18:30:18 阅读: 来源:绳子类厂家

嵌入式车载计算机设计

[摘要] 首先简要地介绍悬臂货架了多个跨国公司的车载通信技术,然后系统地描述了自主开发的车载嵌入式计算机(Auto PC),该AUTO PC 采用基于Intel 公司的嵌入式处理器XSCALE,内置GPRS 无线通信模块,外扩展全球定位系统GPS 模块,采用嵌入式操作系统WINDOWS 实现无线接入INTERNET;通过CAN 总线与车内控制模块进行数据交换和处理;通过监控中心实现远程诊断;嵌入GIS 结合GPS 实现车辆自导航;免提、来电显示功能;基于WINDOWS 办公软件,实现远程办公;摄像功能;多媒体娱乐及其它辅助功能。

关键词:嵌入式车载计算机 WINDOWS CE 操作系统 GPRS 分布式数据处理 全球定位系统

1 引言

车载电子设备以惊人的速度增加,包括应用如导航系统、通信设备和车载娱乐系统。汽车信息通信技术(Telematics)结合了通信和计算机技术为司机和乘客提供信息、通信和娱乐服务。汽车制造商为了从激烈的竞争中脱颖而出,也不断扩展其车内系统的消费类内容和连接能力。因此,毫无疑问:汽车行业的前途在于接入络、连接数据——在任何时间、任何地点,通过对络的无线接入,既可以满足用户随时随地的需求,也可以使汽车生产厂商从中获益。也可提供最优质的信息服务给客户,使他们在汽车中和络的沟通时刻畅通,随时随地获得优质服务。在前端,通过在汽车上采用的IT 解决技术,给汽车制造商提供了利润;同时,IT 技术的应用提供了有用的信息来反馈给后端的设计者们,使得成本降低,并且给用户带来满足需要的产品。通过无线接入将汽车用户变成英特的一个有机部分,给整个社会带来了数不尽的好处。

通过无线接入给汽车用户带来的好处包括:

(1) 自诊断 检查过多的燃油或者溢出的洗涤器液,或刹车片磨损过度,或提供行驶路线;

(2) 娱乐和通信 在公路上塞车时让孩子们保持安静,和家中的父母保持联系。

(3) 信息 帮助提供实时交通状况和最快捷的路线;在汽车发生故障之前,提供汽车故障服务和修理厂的信息。同时给困境中的司机们提供紧急服务,如车被盗,或者需要大修。

(4) 安全 提供增强的与急救和故障服务中心的通信,汽车保护系统更加智能化,从而减少不必要的报警。

同样无线接入会给汽车制造商带来如下好处:

(1) 对客户的了解更加详尽 在以前这是不太可能的,可以跟踪汽车的里程,用户是如何驾驶的,耗在汽车上的时间,到访的地点,出行次数。所有的这些信息都可以用于汽车设计和提高服务以满足市场需求。

(2) 新利润的来源 向用户提供汽车服务,通信信息,获得再销售机会。

(3) 能够减少非市场需要的车型,出产满足市场需要的汽车数量。

(4) 提高客户关系的管理,促进客户的购买。

2 国外公司相关车载系统产品简介

目前的市场上存在多种计算机远程信息处理解决方案,形成了不同服务内容的功能和相同内容不同级别的功能。各种可行的解决方案都是出自满足不同用户的需要。而且,在未来这种趋势将会更加明显。当前市场所提供的相关产品如表1 所示。

3 信息服务平台系统设计

系统组件,包括主要有三部分组成(参见图1):

车载终端设备(嵌入式车载计算机)

络服务供应商

络平台监控中心

图1 系统结构组成

整个系统采用计算机和工业控制技术,通过软件和硬件技术的结合实现了对整个系统进行控制和协调,使直接染料整个系统能够自动工作。车载终端设备采用工业级嵌入式计算机,对车内功能模块进行控制,采集车内各种数据信息,对数据进行压缩打包,通过络服务供应商传输到系统监控中心。监控中心通过专用的配套软件对数据进行分析处理后,再通过络供应商将监控中心的指令下达到车载终端,对车辆进行远程监控,同时提供车辆维护、娱乐、导航、通信等服务。本文仅对车载终端(AUTO PC) 作介绍。

4 嵌入式车载计算机AUTO PC(车载终端设备)

该设备采用嵌入式系统,把计算机直接嵌入到应用系统之中,融合了计算机软/硬件技术、通信技术和半导体微电子技术。嵌入式系统由嵌入式处理器、嵌入式系统硬件和嵌入式应用软件组成。

4.1 功能描述

经研究,我们要开发的嵌入式车载计算机(AUTO PC)应当具有以下功能:

4.1.1 通过GPRS 模块实现无线数据传输与语音通信即实现无线接入INTERNET 和接听。通过将因特的功能集成到车辆中,使人们在车上就可以上浏览、收发邮件等,使汽车消费者可以方便快捷地享受更丰富的全新的信息服务。采用内置GPRS 模块,实现无线上。GPRS 是一种高速、高效的无线系统,全称为“通用分组无线业务”(General Packet Radio Service),是在现有GSM 络上开通的一种新型的分组数据传输技术。它允许移动用户经分组方式发送和接收数据,特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输,而这一情形正是大多数互联应用的船用电灯特点。高速传输GPRS 采用分组交换的技术,数据传输速率最高理论值可达171.2kbps ,使用的信道类型既可以是DCH(专用信令信道)也可以是TCH(话务信道),但实际速度受到编码的限制和终端的限制,可能会有所不同。

自动切换的GPRS 系统还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说用户在用移动上冲浪的同时,可以接收语音。利用语言通道控制程序,通过对无线模块的控制,结合多功能手柄或触摸屏或语音呼叫完成拨号,进行车载拨接、免提等功能。

4.1.2 与车内控制模块的数据交换处理

现有的别克车内有CLASS 2 和 CAN 两种总线。其中,发动机动力控制模块(ECM)与车身电子模块(BCM)之间的通信采用CALSS 2 总线,而ECM 与变速箱控制模(TCM)之间是采用CAN 总线进行数据传递。但由于CAN 通信简单(只要求双绞线)、速率快 (高速CAN 可达500Kbit/s) 、抗噪性强、可靠性高(自带错误检查)。在今后几年内CAN 总线将逐步取代CLASS 2 总线。因此,AUTO PC 采用CAN 总线实现与车载模块的通信。

CAN 是一种多主竞争总线形式,废除传统的站地址编码方式,代之以对数据信息进行编码,最多可标识2032(2.0A)或5 亿(2.0B)多个数据块。络上任一节点均可在任意时刻主动向络上其它节点发送信息,而不分主从。非常适合现代汽车各电子控制单元之间的互连通信。因此,AUTO PC 可以通过CAN 总线获得大量共享数据,从ECM 及时获得发动机运行参数;从BCM 获得车身状态信息。同时,AUTO PC 通过总线下达指令控制各模块,控制发动机的运转、控制车门和车窗的状态。

4.1.3 远程诊断

AUTO PC 通过CAN 总线从各控制模块获得大量的车况信息,如从ECM 获得相关的发动机进气、排气、供油以及各传感器的数据量,变速箱的状态信息,以及相关的车身状态信息,如门状态、窗状态、灯状态等状态信息量。时时追踪车辆信息,同时定位车辆位置,若有故障及时提醒乘客。所有的这些数据采集打包发送到监控服务中心。应用分析软件由于数据量大,占用空间大,同时也为满足多客户要求,只能存放于监控中心。监控中心得到这些数据包后,解压缩释放数据,通过专用的软件分析代码,得出故障信息,若故障原因简单,给出解决方法和步骤,用户可按要求进行,若问题复杂, 由于装配有GPS,系统给出距故障车最近的维修地址和联系方法,同时系统自动通知维修中心故障车所在的当前位置、车主、车号。

采集到的车辆信息与监控中心的数据传输采用分布式数据处理,采用了基于客户机/服务器的计算环境分布式数据库系统,各终端机(Auto PC)通过远程调用(RPC)以SQL 形式请求服务程序提供服务,服务器(监控中心)执行所需的处理,然后将结果返回给终端机,终端机和服务器之间无线络实现无缝协同计算;在整个系统中,采用TCP/IP 协议通信,通过数据复制技术、两阶段递交协议等来确保分布在络各个终端的数据一致性、完整性和可用性。

4.1.4 车辆导航系统

现有的车载导航系统大体有:车辆独立导航定位系统、车辆组合导航定位系统。后者又主要有:GPS/DR车辆导航系统、GPS/E-map(电子地图)导航系统。目前,车上预装产品多为GPS/E-map 模式。在国内全球定位系统(GPS) 技术已日益成熟,能够提供车辆导航定位信息。但国内的基础地理贮存信息(GIS)不能满足需求,主要原因是:研发起步较晚;我国正处高速发展进程中,地理信息变化快,未能及时更新。

GPS/E-map 模式中,对E-map 的处理方式主要有两类。一类是将地图贮存在DVD 光盘上;同时与车内的娱乐系统相结合。另一类是WEBGIS,也即地图储存在监控中心,即时局部下载更新使用。日本、韩国等城市建设已逐渐完善,道路交通变化不大。因此,大多使用DVD 光盘地图。我国预装导航系统的车辆大多也采用此模式。但缺点是:由于我国正处于大规模经济建设中,城市发展变化快,地图更新频繁,需要不断更替DVD 光盘。故本系统的地图模式采用WEBGIS。同时,系统还嵌入了最新版本的分布式语音系统,驾驶中无须观看屏幕,语音导航实时报告当前方位,并提前通知行车方向;日夜显示状态切换易于在各种时间观看。

4.1.5 通过USB 接口实现摄像技术

通过USB接口实现倒车摄像功能,提供倒车防撞服务。当变速杆切换到倒档位置时,Auto PC 显示摄像头摄制的车辆后方画面,方便驾驶员倒车,避免意外发生。

4.1.6 车内办公、娱乐功能及其它辅助功能

实现移动办公,配置多种办公软件,如WORD, EXCEL,OUTLOOK 等。通过无线接入INTER济南试金通过对客户提供的样品进行检测NET,实现移动多媒体。移动多媒体还体现在智能无线产品、远程通信设备和信息处理产品等方面,其中包括提供语音识别系统,使驾驶者不用手动操作;智能信息/娱乐系统,从而腾出双手控制转向盘。同时采用“即插即用”的方式使汽车消费者可以方便快捷地更新他们的多媒体产品,享受更丰富的全新服务。

根据以上设计要求,下面给出了软硬件系统设计。

4.2 AUTO PC 系统的硬件设计

图2 硬件结构框图

车载计算机的硬件系统结构框图如图2 所示。其中各主要模块设计说明如下:

(1) 嵌入式处理器(Processor)模块:采用Intel 公司32 位的XSCALE PXA250 400MHz 处理器,该处理器是基于面向无线互联的嵌入式系统架构——Intel 个人互联用户架构PCA (Personal InternetClient Architecture)。此处理器是为新一代无线手持式应用产品开发的嵌入式处理器。具有高性能,低功耗,电源管理特性:正常模式;空闲(省电)模式;睡眠(省电)模式。可极大限量的节电。

(2) 存储和初始化配置模块:Flash 、SDRAM、 内置CF (Compact Flash)或USB 接口外扩存储设备。

(3) 络接入、通信和导航模块:采用内置GPRS 模块、GPS 模块接口。

(4) 显示模块:彩色TFT、 6.4 英寸的LCD。

(5) 人机界面及外设接口:触摸屏、功能键、USB接口、立体声插口、预留可扩展通用IO 口。

(6) 局部总线模块:采用了CAN 局部总线,实现车载分离模块数据交互。

(7) 电源模块:采用电源:DC+12V。

4.3 系统的软件设计

系统的软件结构如图3 所示。

图3 软件结只有重新更换传感器构框图

4.3.1 操作系统

嵌入式操作系统有编码体积小;面向应用,可裁剪和移植;事时性强;可靠性高等特点。基于XSCALE架构的嵌入式系统,采用嵌入式 Windows 。

Microsoft Windows CE 是一个多平台的,可裁剪的32 位嵌入式操作系统。针对不同的目标设备硬件环境,可以在内核基础上添加各种模块,形成一个定制的嵌入式操作系统。

Windows CE 提供了Windows 程序员熟悉的各种开发环境。同时,内建了对多媒体(包括DirectX)、通信(TCP/IP、SNMP、TAPI 等)的支持。而且,已经含有各种常用的应用程序,如,Pocket Internet Explorer、Pocket Outlook 和Pocket Word 等。利用这些软件开发环境,容易地实现娱乐、通信和办公等嵌入应用。

Windows CE 主要包括: 内核,持久存储,图形和多媒体,进程间通信,通信服务,安全服务,用户界面服务,Internet 服务和本地化支持。

4.3.2 应用软件模块

Windows CE 下的设备驱动程序将操作系统和硬件联系起来,使得操作系统能够管理硬件设备,向应用程序提供访问使用硬件的调用。

在Windows CE 平台上,嵌入地理信息管理子系统、语音合成子系统及多个程序模块组成包括无线通信全球合伙人火爆招募/管理程序模块、图像采集处理程序模块、视频处理程序模块、局部总线模块和相应的若干数据库组成。利用系统内嵌的MIN凹透镜I OFFICE 实现车内办公。

第三方软件选配:如MP3 播放、电子词典、游戏等。

5 结束语

该产品还处于样品试验阶段,取得了较满意的结果。当然,系统还有一些有待深入研究的问题,如车辆高速行驶时GPRS 在域切换中的掉线问题、电子地图精度分析与误差、分布式数据处理等,以及系统在稳定性、可靠性方面还需深入的研究。

参考文献

1 Steve Furber. ARM SoC 体系结构. 北京航空航天大学出版社

2 Jean brosse. 嵌入式系统构件. 北京;机械工业出版社

3 陈章龙,涂时亮. 嵌入式系统-Intel Strong ARM. 北京航空航天大学出版社

4 海搏创作室. 嵌入式控制器硬件设计. 浦东电子出版社

5 李永隆. Windows CE 程序设计实务. 北京;中国电力出版社

6 张瑞. 分布式呼叫中心管理系统技术实现. 计算机 1018

7 程军,崔继波,苟凯英. 车辆控制系统CAN 总线通信的实施方法. 汽车工程, 2001 23 (5)

8 向怀坤,刘小明. 车辆导航系统的研究开发现状与趋势. 汽车工程, 2001 23(5)

9 韩斌杰. GSM 原理及其络优化. 北京;机械工业出版社

10 SAE Standard SAE J1850

11 SAE Standard SAE J1962

12 GM Standard GMW 3203(end)

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