基于單片式定位芯片在無(wú)線信息測(cè)距中的研究

王曉利

（寶雞文理學(xué)院電子電氣工程系，陜西寶雞，721016）

0 引言

目前，高速公路以其同向性、封閉性和快捷性，給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)巨大效益的同時(shí)，卻存在著極大的事故風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近五年汽車(chē)追尾碰撞呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢(shì)，數(shù)量占我國(guó)高速公路事故的三成以上，其中連環(huán)追尾碰撞所造成的人生傷亡慘烈程度為各類(lèi)事故之首。故降低追尾事故的發(fā)生率，會(huì)給高速路上人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的保障，本文以新的設(shè)計(jì)思路針對(duì)汽車(chē)安全測(cè)距無(wú)線信息傳輸提出具有實(shí)用意義的解決方法。

1 CXD2951GA-2單片式定位芯片

1.1 CXD2951GA-2性能介紹

CXD2951GA-2是基于衛(wèi)星測(cè)量系統(tǒng)GPS單芯片的LSI(大規(guī)模集成電路)，這個(gè)LSI的單芯片系統(tǒng)配置可實(shí)現(xiàn)低成本，低功耗的無(wú)線傳輸方式。

與傳統(tǒng)的方法比較，位置檢測(cè)時(shí)間和靈敏度在使用先進(jìn)的信號(hào)處理計(jì)劃可大幅度改善，與整合雙發(fā)的無(wú)線電和基塊構(gòu)成一個(gè)單一的COMS集成電路，CXD2951GA-2是理想的應(yīng)用在汽車(chē)，手機(jī)，手持式導(dǎo)航，移動(dòng)電腦和其他基于位置的應(yīng)用場(chǎng)合。

1.2 CXD2951GA-2內(nèi)部結(jié)構(gòu)

CXD2951GA-2有12個(gè)頻道GPS，可同時(shí)接收12顆衛(wèi)星信號(hào)；其接收頻率可達(dá)到1575.42MHz；參考時(shí)鐘頻率為18.414MHz（GPS, Sony 標(biāo)準(zhǔn)）主要應(yīng)用獨(dú)特的工作頻率；具有32位的精簡(jiǎn)指令集（RISC）CPU(ARM7TDMI)和288K字節(jié)的可編程ROM、72K字節(jié)的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)RAM；其電源管理實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化，具有通用非同步首發(fā)傳輸器；可采用視圖定位，傳輸格式支持NEMA-0183協(xié)議并支持輔助的GPS蜂窩系統(tǒng)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3 CXD2951GA-2無(wú)線通信模塊

無(wú)線模塊框圖2顯示芯片的射頻部分，該信號(hào)從RFINport（pin47）引出，被放大混合降低到2MHz的正弦和余弦正交混合的中頻器中，波段圖像輸出通過(guò)濾波和該信號(hào)再一次被混合降低到第二個(gè)有1MHz的相關(guān)設(shè)置的正交混合的中頻器中，該信號(hào)轉(zhuǎn)換為由實(shí)時(shí)和預(yù)設(shè)組成，第二個(gè)中頻混合的圖像信號(hào)被最后一個(gè)帶通濾波器恢復(fù)，這個(gè)實(shí)時(shí)信號(hào)將最后一次被放大并傳輸?shù)綌?shù)字基帶處理單元。為了提供持續(xù)的內(nèi)部頻率，TCXO頻率可實(shí)時(shí)對(duì)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，內(nèi)部鎖相環(huán)（PLL）自動(dòng)的提供正確的頻率，使得射頻混合和基帶處理正常操作。

2 CXD2951GA-2單片式定位芯片與SCM通訊流程

2.1 系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)

無(wú)線信息傳輸需要衛(wèi)星定位信息的接收，汽車(chē)信息的接收和播發(fā)，汽車(chē)間距的計(jì)算顯示報(bào)警三大程序模塊。主流程圖如圖3所示。

2.2 GPS數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)

由于GPS芯片每秒鐘向外發(fā)出1個(gè)同步秒脈沖信號(hào)PPS和1個(gè)串定位、速度和時(shí)鐘信號(hào)，所以單片機(jī)采用外部中斷方式每秒鐘接收一次GPS信號(hào)，GPS芯片的輸入輸出按照NMEA

圖2 CXD2951GA-2的無(wú)線

圖3 系統(tǒng)總流程圖

圖4 GPS數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)流程圖

通信格式，系統(tǒng)需要讀取GPS空間定位和速度數(shù)據(jù)，1條$GPRMC語(yǔ)句中內(nèi)含13條記錄：語(yǔ)句標(biāo)識(shí)頭、世界時(shí)間、定位狀態(tài)、緯度、緯度方位、地面速度、地面線路、日期、磁偏角、校驗(yàn)和結(jié)束標(biāo)記，共占70Bit。GPS數(shù)據(jù)的接收在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行，流程圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì)

3.1 GPS中斷處理子程序

I0_GPS4800:

CLR EX0 ;關(guān)中斷INT0

LCALL GPS4800 ;調(diào)用GPS4800子程序

JB Fg_Receive_Over,I0_GPS4800_Next;判斷Fg_Receive_Over，當(dāng)數(shù)據(jù)接收完標(biāo)志為1時(shí)跳到I0_GPS4800_Next;否則，開(kāi)中斷INT0

SETB EX0

JMP I0_GPS4800_Reti

I0_GPS4800_Next:

CLR EX0

I0_GPS4800_Reti:

RETI ;中斷返回

3.2 GPS無(wú)線傳輸?shù)闹袛嘀鞒绦?/h3>

MAIN:

MOV SP, #70H;

ANL TMOD, #0F0H

ORL TMOD, #02H ;設(shè)置定時(shí)器T0工作在方式2

ANL TCON, #0FEH;

ORL TCON, #01H ;設(shè)置外部中斷INT0為跳沿觸發(fā)方式；

MOV Receive_Frame_Count,#0 ;對(duì)幀頭接收字節(jié)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器清零

CLR Fg_Receive_Frame ;對(duì)幀頭接收標(biāo)志清零

CLR Fg_Receive_Over ;對(duì)數(shù)據(jù)接收完標(biāo)志清零

MOV TH0,#40H

MOV TL0,#40H

;每一位的延續(xù)時(shí)間T=1/4800=2.08*(10-4)S;定時(shí)器記數(shù)次數(shù)N=T/t=192

;t=1/(11059200/12)s,所以定時(shí)器初值=256-192=64=40H

SETB EX0 ;打開(kāi)外部中斷INT0

SETB EA ;打開(kāi)中斷

NEXT1: JMP $

END

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)主要解決了在高速路公路上建立起一種無(wú)線通訊機(jī)制的問(wèn)題，運(yùn)用GPS技術(shù)有效地使自車(chē)和鄰車(chē)進(jìn)行無(wú)線信息傳輸，預(yù)防了追尾事故的發(fā)生。隨著我國(guó)高速公路以及現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)解決高速路段追尾問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越多，除了汽車(chē)電子，在導(dǎo)航、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智能樓宇等設(shè)計(jì)中也會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

圖1 CXD2951GA-2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

[1]Jun Lei Wang，Shi Jie Ying，Bai Chuan Li，Warning system development research for cartracing cauda in highway.[J].Journal of Safety and Environment.2006.4(6):29-34.

[2]Qing Jia，Dai Hua Wang，Zhi Jie Zhang: Based on nRF24L01 wireless data transmission system [J].Modern Electronics Technique，2008，7:26-30.

[3]周大進(jìn),馬家慶,王小峰等.基于TC35i的無(wú)線信息采集傳輸終端設(shè)計(jì)[J]信息技術(shù).2013.1:31-35.