基于卫星定位的WIFI互联网应用系统的制作方法

本发明涉及车载通信领域，特别涉及一种基于卫星定位的wifi互联网应用系统。

背景技术：

近年来，随着我国汽车行业的迅猛发展，汽车的需求量与保有量逐年增加，人车互联网多媒体的应用也越来越广泛。人们对汽车的安全保障意识也越来越强烈。尤其是在人们进行自驾游时，汽车除了作为一个交通工具，还可以通过网络为用户提供越来越多的娱乐和安全的功能。但是，现有技术中的wifi发射点通常是固定设置的，从而导致用户在偏僻的位置无法共享上网。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于卫星定位的wifi互联网应用系统，以移动的方式实现无线网络覆盖的全面化、免费化，并提高了车辆的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于卫星定位的wifi互联网应用系统，包括：处理器，其内部集成有以太网媒体接入控制层；无线射频模块，其包括分别与所述处理器连接的wifi模块、lte模块以及gps定位模块；以太网模块，其包括以太网物理层收发器电路和以太网隔离变压器，所述以太网与所述处理器连接；存储模块，其内的多个存储装置分别通过ddr3接口、emmc接口和norfiash接口与所述处理器连接；电源模块，其包括poe电路、直流开关电源电路、电源管理芯片电路。

优选的，所述处理器包括时钟电路、boot启动电路、存储电路和多个调试接口。

优选的，还包括显示模块，其通过hdmi接口与内部集成有hdmi接口物理层控制器的所述处理器连接。

优选的，所述wifi模块包括网卡、多根wifi射频转换接线以及天线，所述wifi模块通过minipci-e接口与所述处理器连接；所述lte模块包括多根lte射频转换接线及天线，所述lte模块通过usb总线与所述处理器连接；所述gps定位模块包括gps转接线及天线，所述gps定位模块通过uart接口与所述处理器连接。

优选的，所述处理器内部集成有pcie总线的物理层控制器，所述pcie总线的物理层控制器的锁相环经过倍频后产生高速差分时钟作为所述minipci-e接口的参考时钟，其中，所述minipci-e接口由先发送链路和接收链路组成，所述先发送链路中串联有一个电容。

优选的，还包括远程控制模块，用于通过所述wifi模块或者所述lte模块与所述处理器连接，以使得所述远程控制模块将控制命令传递至所述处理器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：以处理器为核心，以无限射频模块、以太网模块、存储模块为主要功能单元，能够在对卫星定位数据传输的同时还能够移动的输出wifi热点，实现车辆周边的网络覆盖，从而满足各项功能的需求。

在本发明的优选方案中，还包括远程控制模块，可以在安全控制上实现远程断油电、实时追踪、远程复位，在安全报警上实现超速报警、剪线报警、低压报警、区域报警，在远程控制上实现远程开/关wifi热点、远程控制wifi的传输速率，远程控制wifi热点输出，设置wifi的使用自动化。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统的系统示意图；

图2为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统中处理器的时钟控制电路设计图；

图3为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统中处理器的存储接口电路设计图；

图4为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统中lte模块的sim卡接口电路图；

图5为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统中gps定位模块的示意图；

图6为本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统中gps定位模块与处理器的通信连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了在汽车的安全上，实现远程监控、防盗、管理的安全效果；在车辆驾驶的休闲化上，实现车辆周边无线网络的覆盖；在驾驶车辆旅游时，可选择地获取周边的推荐地点。如图1所示，本发明基于卫星定位的wifi互联网应用系统以处理器为核心，集成了无线射频模块、以太网模块、存储模块、电源模块等主要功能单元，从而满足各项功能的需求。

在本实施例中，处理器主要由i.mx6q汽车级芯片(mcimx6q6avt10ad)，以及处理器所需要的时钟电路、boot启动电路、存储电路以及多个调试接口组成。

时钟控制电路设计图如图2所示。处理器需要一路24mhz的时钟信号作为系统的主时钟、由内部pll(锁相环)经过倍频后产生各个模块所需的时钟信号，同时可选择是否采用处理器内部的振荡器。处理器内部的振荡器由方向放大器和一个偏置电阻组成。在本实施例中，处理器内部具有振荡器，并外接高清度石英晶体和匹配电路，以作为系统的时钟发生部分。处理器还具有很灵活的启动方式。处理器通过配置其bootmode引脚的电平状态，可选efuse、serialdownlord和boardsetting三种启动方式。为了方便初期调试，本发明使用两位拨码开关来选择产品的启动方式。serialdownload启动方式是处理器由调试接口中的usb-otg接口读入boot代码，并接入加载到存储模块的ddr3中运行，比较便于初期调试阶段使用。

存储接口电路设计图如图3所示。处理器与存储模块连接的接口主要是ddr3接口、emmc接口和norfiash接口。以ddr3接口为例做主要说明。其中，处理器支持lpddr2、lpddr3和ddr3等多种设备，支持16、32和64位的数据总线宽度，具有2gb的内存寻址空间，具有连续访问读写优化模式，支持突发长度为8的连续突发模式，具有可编程配置的刷新率、backlog计数器及时间参数，支持多种odt配置方案。在处理器的功能基础上，图3中给出了车载无线路由器的ddr3接口结构。其中clk及clk#是差分时钟信号输入引脚，与ck反向的ck#保证了触发时机的准确性，同时差分时钟信号可以有效的控制外界共模干扰，从而保证高速信号的稳定性。a【15:0】是行/列地址总线，分时传送逻辑bank的行地址和列地址。ba【2:0】是内部逻辑bank的地址线，读写时决定内部哪个逻辑bank被激活。d【63:0】是64位数据总线。cke是时钟使能信号，用于激活ddr3内部时钟电路。dqs的沿河数据的沿对齐，写入内部时，由外部产生，dqs的中间对应数据的沿，即此时dqs的沿对应数据最稳的中间时刻。dqm是写数据掩码信号，用于屏蔽数据的高低字节。ras#、cas#、we#分别是行地址选通信号、列地址选通信号、写入使能信号。odt是片内终端电阻控制信号、可根据自身特点动态建立合适的内部终结电阻，使ddr处于最佳状态，同时为了保持更高的信号完整性。ddr3内存中新增了zq专用胶，便于进行校准，以补偿运行温度和电压漂移造成的信号波动。reset#是专用复位引脚，若出现错误情况会异步复位内存的内部状态。此外，在接口电路中一共使用了三种电压：核心电路供电电压vdd、输出buffer的输出供电电压vdd和输入buffer的输入参考电压vref。除了ddr3的接口结构设计，emmc的接口设计中，mmc是快闪存储器的一种，主要应用于音视频娱乐设备、手机、平板电脑和其他产品。

为了实现处理器的功能，无线射频模块包括分别与所述处理器连接的wifi模块、lte模块以及gps定位模块。其中，所述wifi模块包括网卡、多根wifi射频转换接线以及天线，所述wifi模块通过minipci-e接口与所述处理器连接；所述lte模块包括多根lte射频转换接线及天线，所述lte模块通过usb总线与所述处理器连接；所述gps定位模块包括gps转接线及天线，所述gps定位模块通过uart接口与所述处理器连接。

在本实施例中，wifi部分电路设计的主要方式如下。本发明通过无线网卡dnxa-h1来实现wifi的功能，采用minipci-e接口的形式，通过pcie总线与处理器实现通信。所述处理器内部集成有pcie总线的物理层控制器，其支持pcie2.0协议，最高数据传输速率可达5.0gbps。因此，所述pcie总线的物理层控制器的锁相环经过倍频后产生高速差分时钟作为所述minipci-e接口的参考时钟，其中，所述minipci-e接口由先发送链路和接收链路组成，共四根信号线，以实现接口的数据链路的高速传送。所述先发送链路中串联有一个电容，以进行ac耦合，本实施例在差分信号中串联了0.1uf的ac耦合电容。上述的时钟信号和数据信号均为高速差分信号，在布线中差分信号距离很近，幅值相等且极性相反，与单端信号相比，差分信号具有更强的抗干扰能力，并能有效的抑制电磁干扰emi(elecgneticinteference)。

wifi模块具体的接口结构如下。接口的usb信号支持usb2.0规范的三种通信模式，用于支持含有usb信号的mini-pcie设备。rerst#是处理器对设备发出的复位信号。w_disable#是处理器发出的关闭其无线射频功能的信号。wake#是设备对处理器发出的请求唤醒信号。clkreq#是设备对处理器发出的时钟请求信号，本实施例采用由处理器提供的100mhz参考时钟作为pcie总线的时钟信号，因此该信号接地保持低电平(有效状态)。这些信号与处理器的gpio引脚相连。smbus信号符合12c总线规范，挂接在处理器的12c总线上。minipci-e接口中提供了一个uim卡接口，用于建立无线广域网。其中的vpp是glassa类的uim卡供电引脚，为兼容其他类型的uim卡，在vpp引脚上串联0欧姆跳线电阻。而且，接口中需要+3.3vaux和+1.5v这两种电源。

在本实施例中，lte部分电路设计的主要方式如下。在本实施例中，lte模块主要采用pls8-e模块。由于pls8-e模块对供电有着较高的要求，因此，pls8-e共有四个电源引脚。其中两个主电源引脚(batt)和两个内部射频电路电源引脚(batt＿rf)。这些电源引脚的供电范围都是3.3v～4.2v，并且要求在电压的峰值、瞬间脉冲及跌落等时刻内均不能超出上述范围。此外，该芯片允许的最大瞬间电源脉冲不能超过400毫伏，同时纹波不能超过120mv。基于此，batt和batt＿rf的电压最小值设定为3.7v(3.3v+0.4v)，典型值为3.8v。为了保证电源稳定，减少电源纹波，在batt电源轨上放置1个47uf的去耦电容，在batt＿rf电源轨上放置4个47uf的去耦电容，同时要求这些去耦电容必须具备较低的esp(等效串联电阻)。除了多个电源引脚，pls8-e模块还有专门的启动引脚igt。上电后igt需保持至少100ms的低电平，随后拉高，才可启动pls8-e模块。igt引脚在大约200kω的内部上拉电阻。本发明将n沟道mos管源极接地，漏极与igt相连，通过控制栅极的电压来实现对igt的高低电平的控制。pls8-e模块有三种关闭的方式：igt关闭、at命令关闭和emerg_off紧急关闭。其中，通过igt关闭需使该引脚拉低0.1～1s，在保持高电平至少12s，最后在拉低至少2.1s方可。而emerg_of紧急关闭是在igt和at命令均无效的情况下，拉低改引脚至少40ms即可。与igt引脚一样，本设计通过外接开漏电路的方法来控制emerg_of引脚的状态。pls8-e具有usb客户端接口，支持usb2.0三种通信模式，该接口主要用来与主机通信，传送数据、命令及加载固件。pls8-e的usb接口采用自供电模式，由batt引脚的输入电源经内部ldo转换给usb部分供电，而其vbus_in引脚主要用来检测连接是否正常。lte模块中的sim卡接口电路结构主要如图4所示。

在本实施例中，gps定位模块的部分电路设计的主要方式如下。在本实施例中，gps定位模块采用st-1612-g模块。st-1612-g模块是一款高灵敏度gps模块器件，支持gps、glonass、galileo和qzss等多种卫星定位系统。其内部共有32个跟踪通道及2个快速采集通道；支持uart、usb和can多种通信接口；同时具有较小的体积和较低的功耗，可在-40～85℃的条件下正常工作。st-1612-g模块的系统框图如图5所示。图5中示出了gps模块st-1612-g支持3种通信接口：usb、uart和can，并分别采用不同的固件程序。在本实施例中，选择uart作为接口，与处理器的uart3进行通信。gps定位模块与处理器的通信接线主要如图6所示。st-1612-g模块的电源设计为3.3v，其v＿bckp引脚是备用电池输入引脚，电压范围为1.62～3.6v。本实施例中该引脚同样采用3.3v供电。rf＿in引脚是gps模块的射频信号输入引脚，具有50欧姆的单端阻抗，用于接收卫星数据。本实施例选择m0lex的贴片同轴射频ipx座，作为gps天线的连接器。

为了保证系统的正常工作，本发明的电源模块包括poe电路、直流开关电源电路、电源管理芯片电路，以及保证电源稳定性的滤波电路和保护电路等。其中，直流开关电源电路采用ltc3692电路，电源管理芯片电路采用与处理器i.mx6q配套的电源管理芯片pmic电路。

本发明还包括显示模块，其通过hdmi接口与内部集成有hdmi接口物理层控制器的所述处理器连接，还配置了静电保护电，简化了设计，同时也方便以后的调试及功能扩展。

本发明还包括以太网模块，其包括以太网物理层收发器电路和以太网隔离变压器，所述以太网与所述处理器连接。其中，由于处理器内部集成了以太网媒体接入控制层，因此以太网模块包括i.mx6q的rgmii接口、以太网物理层收发器(phy)相关电路和支持poe功能的千兆以太网隔离变压器。以太网模块是车载无线路由器与系统其它设备进行通信的媒介。

在上述以处理器为核心的结合gps以及wifi的互联网应用系统的基础上，本发明还包括远程控制模块，用于通过所述wifi模块或者所述lte模块与所述处理器连接，以使得所述远程控制模块将控制命令传递至所述处理器。通过设置好的无线网络或者移动网络，远程控制模块可以在安全控制上实现远程断油电、实时追踪、远程复位，在安全报警上实现超速报警、剪线报警、低压报警、区域报警，在远程控制上实现远程开/关wifi热点、远程控制wifi的传输速率，远程控制wifi热点输出，设置wifi的使用自动化。

优选的，远程控制模块的控制方式如下。车辆装有本发明的系统，并且系统中已提前安装好sim卡。远程终端在本系统运行时，对本系统进行监控，以实现车辆安全的保护。使用者打开移动终端设备，主动搜索车辆的指定热点以连接入无线网络。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。