择要：为了实现对各种车辆的有效调度、折衷掌握和管理，提高物流运输的效率和安全性，针对物流系统运用环境，基于STM32微掌握器设计开拓了一种北斗导航与通信一体化的智能车载网络终端。该终端以STM32F103ZET6微掌握器为核心，由北斗定位模块UM220、GPRS模块SIM900A和ZigBee无线网络模块组成。个中，UM220模块卖力吸收北斗卫星旗子暗记定位；SIM900A模块与物流中央通信；无线ZigBee模块用于传输车载物流干系信息。实验表明，该终端能自动完成车载网络数据的采集、处理和传输等功能，知足物流环境下的运用需求。
随着我国物流业的快速发展，智能物流管理系统受到广泛重视，对车辆精确监控与调度的需求也越来越急迫［1］。国内外浩瀚车辆监控研究机构和公司厂商都已将嵌入式车辆监控系统作为研究开拓的重点。
目前，市情上的车载终端产品受不同车型和运用处景的限定,通用性较差，有的仅支持车辆定位，功能单一；终端设备之间无法方便地组建车载网络，不能灵巧采集各种车载信息,运用难以扩展；各个终端及设备之间的通信没有统一标准，难以互联互通［2］。
针对现有车载终端及运用存在的问题，本文开拓了一种基于STM32的北斗定位与通信一体化的智能车载网络终端。该终端以STM32F103ZET6微掌握器为核心，通过片上三个串口分别掌握UM220、SIM900A和ZigBee模块。UM220模块卖力吸收北斗卫星旗子暗记，对车辆实时定位、跟踪。利用海内北斗的定位技能可以摆脱依赖国外导航的潜在危害［34］，技能不再受制于人。SIM900A和ZigBee均为无线通信模块，SIM900A模块利用现有GPRS移动通信网络根本举动步伐，实现终端设备与车载平台中央站之间定位、跟踪、掌握等信息以及物联网信息的通报与交互操作；ZigBee则通过短距无线接口办法［56］，与各种运用传感器（例如：条码扫描器、RFID、摄像头、温度传感器等）和手持式运用终端连接，组成车载信息网络，实现各种运用信息的感知和采集。
系统紧张由定位通信一体化终端以及物流掌握和数据中央两部分组成。系统总体构造如图1所示。北斗导航系统全天候向地面发送卫星定位旗子暗记，定位与通信一体化终端吸收卫星旗子暗记，获取定位信息，并连同其他所采集的信息，按协议通过GPRS无线通信网络发回掌握和数据图1系统总体构造图中央。掌握和数据中央是系统掌握、通信与运用的中央，紧张由前端数据无线收发设备、数据库、监控和管理平台组成。前端数据无线收发设备用于以无线办法与一体化终端完成各种通信操作；数据库对吸收到的数据进行存储和处理；监控和管理平台对付一体化终端进行掌握和管理以及数据库管理。
车载终端以STM32微掌握器为核心，总体架构如图2所示，包含STM32处理掌握模块、电源模块、BD定位吸收模块、SMS/GPRS模块、ZigBee收发模块及LCD显示模块。终真个主电源为车辆电源，终端内应具备可充电电池，当终端失落去主电源后，备用电池事情韶光应足够终端向监控中央报警或传输必要的数据。终端涉及的通信模块较多，须要根据各个不同的通信模块设计专门的供电电源。STM32处理器卖力数据处理及各个通信模块间的调度。SIM900A模块卖力将STM32传来的回传给监控和管理平台。利用覆盖范围广泛的GPRS移动通信网络根本举动步伐，可以稳定可靠地实现终端与中央之间的通信。信息的回传以GPRS办法为主，像报警类的主要信息则采取短办法。
其余，车载终端硬件还包含一些外围电路，比如
SD卡、EEPROM以及各模块间的接口设计。制作好的字库或者图片信息放在SD卡里，LCD触摸屏就能够任意显示须要利用的汉字和图片了。在实际运用中，终端应具有断电保护：当终端断电，系统自动进入保护状态。一些主要的终端参数初始化配置信息（比如：心跳间隔、做事器TCP端口、中央设定的监听号码等）存放在EEPROM存储芯片中。基于STM32的硬件系统须要设计的接口有电源接口、LCD接口、USB接口及串口，串口波特率为9 600 b/s，显示屏采取34PIN软排线与系统电路板连接。
2.2.1STM32核心微掌握器
STM32处理器与各模块间通信，对吸收的数据进行处理，是全体终端最核心的部分。采取STM32F103xx系列MCU为核心，STM32F103ZET6具有ARM Cortex-M3内核，片内集成512 KB Flash、64 KB SRAM、1个USB、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高等定时器、5个USART、3个12位ADC、2个DAC、3个SPI、2个I2C、2个I2S、1个SDIO接口、1个CAN、1个FSMC总线（支持NOR、NAND、SRAM）、112个通用I/O口。CPU主频为72 MHz，采取LQFP144封装。该芯片的配置非常强大，价格又十分实惠。带有的外部总线FSMC可以用来外扩SRAM和连接LCD等，通过FSMC驱动LCD，可显著提高LCD的刷屏速率。
2.2.2UM220定位模块
北斗定位吸收模块卖力吸收北斗卫星旗子暗记，采取和芯星通公司的UM220北斗/GPS双系统模块，具有尺寸小、集成度高，功耗低的特点，可知足各种定位需求。UM220系列是和芯星通公司针对车辆监控/导航、手持设备等运用推出的北斗/GPS双系统模块。UM220III是UM220系列模块的第三代产品，能够同时支持BD2 B1、GPS L1两个频点。UM220III采取和芯星通公司完备自主知识产权的“蜂鸟”低功耗GNSS SoC芯片,是目图3车载终端主程序流程图前市场上尺寸最小的完备国产化的北斗/GPS模块。该模块集成度高、功耗低，非常适宜于集成在小型化的北斗终端上。
2.2.3SIM900A通信模块
SIM900A是SIMCOM推出的一款尺寸紧凑的GSM/GPRS通信模块，采取SMT封装，基于STE的单芯片，采取ARM926EJS架构，性能强大，可以内置客户运用程序，广泛运用于车载跟踪、车队管理、无线POS、手持PDA、智能抄表与电力监控等浩瀚方向。该芯片性能稳定，外不雅观风雅，性价比高。SIM900A采取工业标准接口，事情频率为900 MHz~1 800 MHz, 内嵌嵌入式TCP/UDP协议，可以低功耗实现语音、短信、数据和传真信息的传输；支持点对点的短，支持GPRS数据传输，适用于2G通信网络。模块供应串行接口和SPI接口，支持AT指令。SIM900A功耗低、尺寸小、价格低廉，适宜紧凑型产品的设计和开拓。
2.2.4无线ZigBee模块
短距通信模块采取2.4 GHz IEEE 802.15.4无线ZigBee模块（REX3DP型号），RF模块采取天线外置办法。模块采取STM32W108xx系列芯片，带有ARM CortexM3内核，具有出色的射频和低功耗微掌握器性能，配置I/O、模数转换器、定时器、SPI、I2C和UART，并支持RF4CE、IEEE 802.15.4 MAC软件库，带有64~256 KB片上Flash存储器和16 KB SRAM的器件，采取VFQFN40、UFQFN48和VFQFN48封装。REX3DP是一款形状小巧、高灵敏度的低功率ZigBee模块，符合IEEE 802.15.4ZigBee协议栈，支持自我修复、自我组织的网状网络，进而优化网络流量并降落功耗，非常适宜运用于无线传感、掌握及数据采集。
2.2.5LCD触摸屏
终端LCD显示屏是驾驶员和车载终端之间的交互界面，驾驶员可以利用LCD与监控中央进行信息交互。它可以显示通信过程中的干系信息，并可以通过触摸式显示屏输入动态IP地址直接进行TCP连接。采取的LCD型号为2.8英寸的ALIENTEK TFTLCD，该模块支持65K色显示，分辨率为320×240，接口为16位的80并口，自带触摸屏。
终真个软件紧张包括：主控程序、北斗数据处理模块、SIM900A通信模块以及ZigBee通信模块。详细软件事情流程如图3所示。
3.2关键软件模块的设计要点
3.2.1北斗数据吸收与处理模块
在硬件电路上，UM220模块与STM32的UART2相连，每隔1 s发送一次指令，因此利用STM32的UART2中断函数来处理吸收的数据更为方便。UM220每条NMEA指令都是一串以“MYM”开始、以“”结束的字符串，不同指令的数据长度也不同，精确存储BDGGA和BDRMC指令是精确解析所需的经纬度、高度、速率和角度信息的条件。
3.2.2SIM900A通信模块
SIM900A模块内嵌了TCP/IP协议和UDP协议。为确保回传信息的稳定性和可靠性，选择TCP/IP协议进行传输。通过该模块，可以很方便地进行GPRS数据通信。SIM900A模块与处理器通过串口通信，向模块发送相应的AT操作指令，就可以完成干系的配置。与中央建立TCP连接之后，便可利用命令“AT+CIPSEND”发送信息。信息吸收是通过串口自动回传的，因此双方可实现实时通信。
3.2.3ZigBee通信模块
ZigBee模块与处理器通信同样是利用UART串口。对相应串口配置好之后，再对ZigBee模块初始化。由于ZigBee模块每条具有与UM220模块相同的结束标志位，因此对ZigBee模块的中断处理函数可以参考UM220模块的中断处理函数。同时，ZigBee模块和SIM900A模块一样，可以通过AT指令进行操控，实现其初始化。本车载终端利用的是COO节点，手持终端则是路由节点。须要特殊把稳的是，必须担保COO节点与路由节点处于相同的网络PANID图4车辆位置做事.Net平台通信界面
图5终端定位信息及位置参数和相同的网络信道才能正常通信。
3.3数据通信协议
为担保本车载终端与后台中央之间通信的完全性及通用性，提高通信的检错能力，必须有一套规范让通信双方共同遵守。就本终端而言，通信协议严格遵守《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端通讯协议技能规范》。它规定了包括通信的格式、内容以及对应不同的应答哀求，为车载终端和物流中央之间的通信供应了一个标准的信息构造规范。
4终端验证与测试
首先给终端上电，烧录预先写好的程序，让其完成端口配置及各模块初始化。同时，启动上位机中的Visual Basic.Net车辆位置做事平台，并搭建好网络环境，为终端供应一个稳定的公网IP地址。当终端成功连接到数据中央时，做事平台便能与终端通信并实时监控终端作业。各种通信数据通过平台存入MySQL数据库，方便后台管理。车辆位置做事.Net平台通信界面如图4所示。
通过平台上位置查询栏中如图5所示的人机界面，可以看到电子舆图上通过终端定时上报的位置图标以及相应的位置参数。由图5可见，所注册的车牌号为桂AGK898的车辆当前停靠在桂林电子科技大学附近。
5结束语
该智能车载网络终端选用CortexM3内核的处理器STM32F103ZET6，结合定位模块UM220和SIM900A、ZigBee无线通信模块，实现了在物流环境下的定位与通信的一体化运用。通过采取模块化设计，有效降落了终端功耗，减小了终端体积。现场测试表明，定位信息准确，通信稳定可靠，易于扩展运用。
参考文献
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