专利名称：智能车载信息终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车载信息终端。
背景技术：
随着汽车数量的快速增长，道路堵塞、交通事故、环境污染、能源浪费的现象在世界范围内变得越来越严重。因此，越来越需要利用高科技手段来改善日趋严重的交通状况，从而使得一个跨越多学科的新兴研究领域-智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)应运而生，可以说，ITS是现代交通发展到一定阶段的必然产物，也是国际交通发展的大趋势。而移动车辆的定位与导航是ITS研究的重要内容，对以驾驶员为主的交通用户来说，ITS的作用集中体现在它的集成信息服务功能，包括道路及周边环境信息、实时交通信息、出行路线选择、动态路线引导、旅游及相关服务设施的数据资料等，所有这些功能的实现最终都需要车辆导航系统直接完成或提供支持。
车辆导航系统是集成应用了自动车辆定位技术、地理信息系统技术、数据库技术、多媒体技术和现代通信技术等的高科技综合系统。目前车辆导航系统主要可分为两类，一类是自主式(分布式)车辆导航系统，其定位和路径规划功能全部在车载设备实现，另一类是中心决定式导航系统，它的某些功能需要借助通信网络才能完成。西方发达国家车辆导航系统的研究较早，技术比较先进，均有产品推向市场，特别是日本，自主式导航终端市场化程度已经相当高，并且建立了以动态路径诱导系统为核心的UTMS(通用的交通管理系统)系统，而我国市场上还仅限于自主式导航终端产品，并且技术不够完善，市场化程度低，中心决定式的导航终端还没有任何产品出现。
目前国外自主式导航终端主要由导航计算机、定位系统、存储设备以及显示设备组成，存储设备用于存储导航电子地图，导航计算机主要完成路径规划、行驶指令计算、地图的显示和刷新以及定位信息处理等功能，路径规划采用的是静态路径规划，通常以规划出的路径最短为前提，工作时首先是由用户提出导航请求，如在触摸屏上指示出导航起始点和终止点，然后由导航计算机按照最短路径准则规划出最优路径，将定位系统输出的实时定位信息和规划出的路径进行地图匹配后产生引导指令，来实现对车辆的路径引导。自主式的导航终端缺点在于导航计算机的计算能力受到限制，路径规划算法过于简化，并且规划出的路径为静态最短路径，没有结合实时交通信息，所以实用性较差，并且终端必需存储有地图，地图会占据很大的存储空间。而目前国外的中心式导航终端只是在组成上增加了通信部分，中心根据实时交通信息完成路径规划功能，然后通过通信媒体将指令传送给终端，然后对车辆进行引导，如日本的中心式动态路径诱导系统采用短距离红外信标网作为车辆到路边的通信媒体，红外信标通过有线电缆与中心主机设备相连，车辆的行驶指令是从路边红外信标接收的数据推算而来，这样就要求路边建立大量的红外信标，而红外信标通信区是有限的，并且安装维护的费用很高，从目前我国的实际情况出发，建立大规模的红外信标网是不可行的，我们必须考虑尽量利用现有的通信网络资源来实现系统。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服了自主式终端实时性差、实用性差等缺点，采用GPRS网络来进行导航指令数据传输，而不是通过红外信标进行，终端不需要存储电子地图，终端利用完善的指令系统来完成车辆的引导工作，并且终端采用LCD控制板独立外置式设计，安装简便，体积小，充分考虑了用户的实用性和安全性。
本实用新型的技术解决方案是智能车载信息终端，其特点在于主要由核心电路和外围电路两大部分组成，核心电路包括嵌入式处理器模块，主要包括嵌入式CPU、FLASH存储器、SDRAM存储器，SDRAM存储器和FLASH存储器分别与嵌入式CPU双向连接；外围电路包括GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD显示模块，语音模块、电源控制模块以及扩展接口模块，处理器模块主要包括嵌入式中央处理器、SDRAM存储器和FLASH存储器，处理器模块CPU通过SODIM144接口与外围电路的各模块相连，其中CPU的一个串口通过SODIM144接口与GPRS模块相连，接收来自中心的信息点指令，CPU串的另一个串口通过扩展接口模块的串口扩展芯片(SP2339)扩展成3个子串口其中一个与GPS定位模块相连，接收GPS定位模块输出的定位信息；另一个与语音模块中的语音芯片相连，向语音模块发送语音信息对车辆进行语音引导，LCD显示模块由LCD显示屏接口和触摸屏控制器组成，通过32针接口可以与外置显示板相连。
所述的嵌入式处理器模块与外围模块采用分离式设计。一方面可以隔离外围电路对处理器电路的干扰，提高运行可靠性；另一方面从功能扩展和成本上考虑，由于外围板采用双面板设计，在不要求改变核心电路的情况下，直接对外围电路进行更新，便可以实现功能扩展和产品更新，并且成本较低，除此之外，终端预留有完备的调试接口，对于各部分模块均可以独立调试。
本实用新型的工作原理是本实用新型包含一个独特的指令系统，根据信息点指令来执行相应操作。信息点具有多种形式。对于位置型信息点来说，是指一个由坐标和其有效范围描述的位置。位置型信息点指令信息包括坐标、有效范围、触发操作类型、信息内容以及操作时刻等。指令系统根据指令类型编码识别各种形式的信息点指令，当信息点所包含的触发条件满足时，该指令被触发，所相应的指令内容根据指令规定的操作类型进行执行。对于位置型的信息采集信息点指令来说，执行该指令的基本原理如下当车载终端上的GPS模块输出的本车坐标进入存储器中某信息采集信息点的坐标有效范围时，该信息采集信息点指令满足执行的触发要求。中央处理器CPU将以向中心发送信息为指定的操作类型，将本车状态信息，包括当前坐标、本车速度、方向等信息作为该信息点对应的操作内容，完成该指令操作，从而完成信息采集任务。如执行动态路径诱导，信息采集以及信息服务，可以在相应的指令下完成。
本实用新型相与现有技术相比具有如下优点(1)终端不需要存储电子地图，利用终端的指令系统实现车辆的引导；(2)路径规划不在终端进行，既可减小终端的计算量，又可结合实时交通信息进行动态路径规划；(3)终端采用LCD控制板独立外置式设计，安装简便，体积小；(4)终端具有与中心通信的能力，利用GPRS网络来进行信息点指令的传输；(5)终端采用处理器模块与外围模块分离式设计，可以隔离外围电路对处理器电路的干扰，提高处理器模块运行可靠性。
总之，国内目前的自主式导航终端实用性差，不能真正体现导航的优越性，而由于通信网络的限制，不能照搬国外的终端设计，本实用新型利用现有的通信网络实现了中心式的导航终端，完成了中心式的导航模式。
图1为本实用新型的组成结构示意图；图2为图1中GPS模块；图3为图1中GPRS模块；图4为图1中扩展接口模块。
具体实施方式
如图1所示，主要由核心电路和外围电路两大部分组成，核心电路为嵌入式处理器模块，它主要包括嵌入式CPU、FLASH存储器、SDRAM存储器，SDRAM存储器和FLASH存储器分别与嵌入式CPU双向连接；外围电路包括GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD显示模块，语音模块、电源控制模块以及扩展接口模块。工作原理如下GPS模块通过扩展接口模块与处理器模块中的CPU串口相连，并实时输出定位信息，CPU在接收到定位信息后，进行实时解算，然后根据指令系统来进行触发判决，如符合触发条件，则触发相应操作，可以以文字的形式在外置式LCD显示屏上输出指令信息，同时根据需要可以输出给语音模块的语音合成芯片，产生语音提示信息；GPRS模块是终端与中心的通信接口，可以接收来自中心的信息点指令数据，通过串口1传送给CPU，由CPU提取数据，完成相应操作，如信息点数据库更新操作等。
嵌入式处理器模块与外围模块分离式设计具体实现如下处理器模块，即核心电路板与外围电路板采用独立的两块电路板，核心电路板考虑到体积以及高频抗干扰等要求，采用多层板设计，设计时利用Cadence系列的PCB设计工具完成，而外围电路从成本等方面考虑，设计时采用双层板设计。在外围电路板上设有SODIMM144接口插槽，根据实际需要将核心板电路板CPU的相关引脚引到SODIMM接口，其中包括复位、电源、地、LCD控制接口，USB接口，触摸屏控制器接口、异步串行口，以及I2C接口、普通IO口以及外部中断接口等等，工作时，只需要将核心电路板SODIMM接口插入插槽中，实现核心板与外围电路连接即可，其中核心电路板工作电源由外围电路提供，并且复位电路也在外围电路中实现，但是CPU工作时钟由核心板内部电路产生。
嵌入式CPU选用Motorola公司的MC9328MXL芯片，该处理器具有高性能、低功耗的ARM920T微处理器内核，运行速度可高达200MHz，集成了LCD控制器、SRAM、USB控制器、模数转换器和MMC/SD主机控制器等功能模块，可以实现所设计产品的多媒体应用。
SDRAM存储器选择Micron公司的MT48LC16M16A2SDRAM芯片，存储容量为16M×16bit，连接上采用两片并接的并行总线技术，可以实现64Mbyte的SDRAM存储空间的要求。
FLASH存储器选用Intel公司的E28F128J3A-150芯片，连接时采用两个8Mbyte并接，容量可达16M，数据总线宽度为32位，可以实现高速数据传输。
如图2所示，GPS模块接收机GSU36通过9针接口连接到终端，其中J10的7脚为GPS实时定位信息输出脚，与串口扩展芯片SP2339的6脚相连；6脚为GPS接收机初始化参数设置脚，通过该脚可以对接收机进行初始化设置，8脚为接收机供电脚，电压为3.3v。
如图3所示，GPRS模块采用WAVECOM公司的WISMO2D模块，WISMO2D32脚为数据输出脚，可以输出中心下传的指令信息，该脚与SODIMM144接口的113脚相连；39脚为输入脚，可以接收CPU的控制指令信息，该脚与SODIMM144接口的109脚相连，模块工作电压为3.3V，由电源控制模块提供。GPRS模块的工作原理如下CPU发送AT拨号指令给模块，经过PPP协议激活，身份认证以及IP地址分配后，就完成了拨号过程，建立了与中心的连接，终端就可以与中心进行数据通信了。
如图4所示，串口扩展模块的串口扩展芯片采用成都视普科技公司的SP2339芯片(SP2339与SP2338引脚定义一致，)，其主串口直接与SODIMM144接口相连，12脚为主串口输出脚，与SODIMM144的114脚相连，13脚为主串口输入脚，与SODIMM144的110脚相连，三个子串口只用到了其中两个，一个与GPS接口模块相连，一个与语音模块的语音芯片OSYNO6188相连，另一个备用，其中6脚为子串口0输入脚，与GPS接收机的输出脚相连，7脚为子串口0输出脚，与GPS接收机的输入脚相连，8脚为子串口1输入脚，与语音芯片的输出脚(17脚)相连，9脚为子串口1输出脚，与语音芯片的输入脚(18)相连，芯片工作电压为3.3V，由电源控制模块提供。工作原理如下串口扩展芯片同时接收来自各子串口的数据，通过主串口输出，CPU根据串口扩展芯片的输出地址来判别数据的来源，然后分别接收，如GPS接收机输出定位信息给子串口0，芯片将在主串口产生相应输出，CPU接收到数据后，根据指令系统进行判别，如果需要输出语音提示信息，则先传输给主串口，同时要设置串口的地址为子串口1，这样数据将通过子串口1输出给语音芯片，语音芯片将输出合成语音，同时将回应信息返回给串口扩展芯片，从而通过主串口传送给CPU串口2，以便CPU进行相应控制。
LCD显示模块由彩色液晶显示屏(320×240，具有触摸屏功能)以及触摸屏控制芯片组成，在对用户进行路径引导和语音提示时，将在液晶屏上显示相关的引导文字信息；用户可以通过触摸屏进行相应操作，可以进行个性化服务信息管理。本终端采用的触摸屏型号是LQ035Q7DB02，触摸屏控制芯片为ADS7843E。
整个电路供电采用车载终端的12V电源，通过电源控制模块转换后输出5V和3.3V电压，最大负载功率为15W，为整个终端系统提供电源，主电源转换模块采用BCT的SF12S05-15W，将12V电压转换为5V输出，再通过LM1085转换输出3.3V电源。
语音模块主要由语音合成芯片以及语音接口组成，主要功能就是在处理器的控制下，通过异步串口将处理器发来的文字信息转换为语音信息，通过与语音接口相连的扬声设备播放出去。语音芯片采用的是鸿讯隆公司的OSYNO6188语音芯片，具有PWM输出方式和外接单支三极管驱动扬声器两种方式。
权利要求1.智能车载信息终端，其特征在于主要由核心电路和外围电路两大部分组成，核心电路为嵌入式处理器模块，主要包括嵌入式CPU、FLASH存储器、SDRAM存储器，SDRAM存储器和FLASH存储器分别与嵌入式CPU双向连接；外围电路包括GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD显示模块，语音模块、电源控制模块以及扩展接口模块，嵌入式处理器模块通过SODIMM接口与上述外围电路各模块进行连接，其中LCD模块、电源控制模块、GPRS模块和扩展接口模块直接利用SODIMM接口与嵌入式处理模块中的嵌入工CPU相连，而GPS定位模块和语音模块中的语音合成芯片只与扩展接口模块中的串口扩展芯片进行连接，然后通过串口扩展芯片再连接到嵌入式CPU的一个串口上，GPRS通信模块直接与嵌入式CPU的另一个串口相连。
2.根据权利要求1所述的智能车载信息终端，其特征在于所述的嵌入式处理器模块与外围模块为分离式设计。
专利摘要智能车载信息终端主要由核心电路和外围电路两大部分组成，核心电路就是嵌入式处理器模块，主要包括嵌入式CPU、FLASH存储器、SDRAM存储器；外围电路包括GPS定位模块、GPRS通信模块、LCD显示模块，语音模块、电源控制模块以及扩展接口模块等。本实用新型新的优点主要包括两方面的内容，一是在功能方面，终端除具有目前自主式导航终端的导航功能外，还具有信息采集、信息服务、信息管理以及故障报警等多项附加功能；二是结构方面，终端采用核心电路与外围电路分离式设计，这样既可以隔离外围电路对处理器电路的干扰，又便于功能扩展和降低成本。由于外围板采用双面板设计，在不要求改变核心电路的情况下，直接对外围电路进行更新，便可以进行功能扩展，并且可以节省成本。
文档编号G09F19/00GK2800362SQ20042012102
公开日2006年7月26日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者常青, 冯鲁民, 刘旭, 吴鑫山, 王力军 申请人:北京航空航天大学