分享一款不错的基于DSP技术的汽车定位防盗系统体系结构研究

　　随着人们生活水平的提高， 已逐步进入家庭，对汽车防盗的要求越来越高。尽管市场上的汽车防盗器正逐步改善，但这些防盗器主要采用呼叫报警、高压电击等， 伴随科学技术的发展，汽车偷盗技术也越来越高，使人防不胜防。汽车防盗无论是对汽车 制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值，针对目前世界范围内汽车盗窃案的上升趋势，各汽车厂家都在不断地改进防盗技术，尤其是随着微 技术的进步，汽车防盗技术 已向着 、智能化方向发展。
　　从上世纪末美国正式建成 系统并投入使用以来，GPS技术已深入到人类经济发展的各个领域。GPS市场目前已有相当规模，尤以车辆定位导航领域的市场份额最大，增长最快。最近的统计表明，2000年安装了GPS接收机的车辆导航系统的销售额由1996年的5亿美元增长 到30亿美元，并且这种趋势还将继续下去。在这种市场的诱惑下，世界各国对车辆导航和定位技术展开了大量研究。目前我国汽车GPS定位导航还处在萌芽阶段，特种车辆的GPS导航设备和应用系统已经开始启动，如：各有关部门已在运钞车、急救车、公交车、巡逻车、迎宾车、囚车等专用车辆采用GPS监控全过程、引导和指挥。
　　GSM格式是目前手机使用的主要制式，在市场上占有80%以上的份额。把GPS与GSM结合起来， 不仅可以利用GPS技术进行汽车的全球定位，实现良好的导航，而且可以利用GSM网络广泛的覆盖面积和短信功能，使车主对汽车当前状态有及时了解，从而整体提高汽车的导航 防盗性能。
　　1 系统体系结构设计
　　基于 芯片，由GPS模块、GSM无线通信模块以及必要的辅助 组成的汽车 定位防盗功能系统结构 如图1所示。在图1中， 对于GPS和GSM模块都通过串口控制，G SM模块与DSP本身的串口连接，利用8251扩展一个串口供GPS模块使用。检测控制及其辅助电路都可以直接使用DSP的I／O口。TMS320LF240的DSP芯片的I／O端口都具有复用功能，因此 只需在控制寄存器中设置信息使I／O作为通用I／O即可。
　　
　　以DSP为控制器的系统在开机运行初始化后，将处于不停地接收汽车位置信息的状态中，同 时系统也在等待检测状态和接收用户查询消息的中断。一旦有一中断产生就会转移到相应的 中断处理子程序。若系统的设防信号无效，则控制系统不进行上述操作。
　　系统在设防信号有效后，DSP主要循环处理GPS接收机接收到的位置信息。每 一次有获得新电文标志，则调用子程序进行电文处理，主要是分离电文中有用的信息如经纬 度、时间和校验和等，并把这些数据存入指定的存储空间。无线通信模块TC35T也是通过串口和DSP进行信息交换的，在此串口接收是用中断来取得使用控制器的权力。如有异常车况 发生如设防情况下的车门开启、发动机启动等也将会向DSP发出中断请求。在软件中把TC35T 引起的中断设为低优先级，即在车况发生异样同时有车主主动查询消息，则DSP控制器不会 响应TC35T的中断申请。
　　若DSP控制器接收到中断申请，并判断检测到是发动机启动信号引起中断（可以延时一定时间 如100 ms再检测一次，仍然有效才确定为启动信号有效，这样可以防止误操作）。系统将处 理发动机启动中断服务子程序，即将发送短消息（the engine is running）给用户（也可以设定发送次数）。如果车主没有及时作出回应，隔5 min可以再发一次，并且发出间隔1 min，每次持续30 s本地报警信号；断电、断油的信号立即有效（在本次模拟实验中是两个指示灯点亮），20 s后抱闸信号也处于有效；同时把处理结果和当前GPS接收机接收到的位置信息通 过无线通信发送给车主。同理，若检测到左车门、右车门被破坏的信号或有震动时，除了发送给车主的短消息内容不一样外其他处理方法类似。
　　当用户手机发送检测状态（check status）短消息要求控制系统返回当前状态时，控制系统会 根据目前系统的状态来做不同的响应：当未处于设防状态时，控制系统处于还没设防（defen ses isnt it set）的短消息给用户；当处于设防状态下，系统完好则会发送状态完好（all is ok）的短消息给用户。若系统已经遭到破坏则一般已经采取过相应的处理措施如首先锁车，则此时会发送锁车（the engine is locked）短消息给用户，并会把进一步处理方法同时发送通知用户。若要解锁，需要用户发送一定的密码同时发送解锁（unlock engine）信息给控制系统，才能有效的解锁。其他情况按照类似的方法处理。
　　2 系统可行性分析
　　2.1
　　DSP具有极其高速的数字处理能力和很大的运算量。因此，它能满足高效实时信号处理的要求。这种新器件的特点如下：
　　？
　　（1）采用哈佛（HARVARD）结构，高度并行运算大大提高运算速度；
　　（2）芯片内配置了一个或多个硬件乘法器和累加器，能实现单指令乘、加运算和变址运算；
　　（3）芯片内专门设置了功能很强的专用指令，可以实现指令的重叠运行；
　　（4）芯片内设置了多种功能很强的外围器件和接口，使其运算速度比PC机要快很多倍；
　　（5）DSP增加了硬件循环控制，当完成循环初始化后。实际运行中循环不再消耗 。大大提高了 的运算速度；
　　（6）DSP成本低、销售价格逐年降低。
　　在DSP领域中，德州（TI）公司的产品及其配套技术与开发工具目前在市场上得到了广泛应用。文中采用的TMS320LF240是TMS320C24x系列之一。TMS320LF24x也称为DSP控制器，是TI公司1997年推出的性价比较高的16位定点DSPs，是专门针对电机、 、 、数控机床等控制而设计的。
　　由于目前的研究仍处于模拟阶段，检测车况的信号是由开关来触发的，对车况信号的反应是通过是否点亮指示灯来判断，所以板外的电路相对简单。DSP控制器是通过串口控制GPS接收模 块和无线通信模块GSM的，而TMS320LF240只有一个串口所以需要扩展串口。另外监测状态都 是通过中断来触发DSP控制功能的，TMS320LF240只有3个外部可屏蔽中断源，所以也需要对外部中断进行扩展。其他被使用的端口都可以设定为一般的I／O口。
　　2.2GPS基本原理
　　美国从1973年开始筹建全球定位系统GPS，并于1994年全部投入使用。全球定位系统（GPS）由3个区段组成：GPS卫星星座、地面控制／监视网络和用户接收设备。其中用户设备主要是一个卫星讯号接收器，依照不同的目的而有不同的定位能力，基本的功能是接收L1载波，分离出C／A电码，进行最简单的虚拟距离定位，也是一般车辆定位所使用的机型。其中必须注意的是：GPS卫星产生两种不同的载波来承载所有电码与讯息，其中C／A码仅调置在L1载波上，P码则分别调置在L1与L2载波上，并区别为P1与P2电码。一般用户使用的GPS接收模块的功能框图如图2所示。主要由频率接收处理电路和信号处理器组成。现在为了保存近期一定的位置信息同时添加了 和数据存储器，其中I／O接口包括串口和通用数据口等直接供用户使用。
　　
　　2.3GSM短消息业务
　　GSM系统可以提供两大业务，即基本业务和补充业务。基本业务包括电信业务和承载业务；补充业务则不单独提供，是对基本业务的补充。
　　GSM提供的电信业务有电话、短消息和传真等。短消息业务是GSM系统中惟一不要求建立端－端业务路径的业务，即使移动台已处于完全电路性通信情形下亦可进行短消息传输，就是说一个消息的传输就构成了一次通信。
　　使用的TC35T无线GSM通信终端是西门子公司在无线模块TC35上集成必要的接口而成的。用TC35T模块来做发送接收设备，利用短消息的传送实现车主和车上控制之间有关汽车 位置信息和监测控制信息的交换。这种方式具有通信成本低、 利用率高、系统容量大、业务种类多、保密性能好、抗干扰能力强、通话质量高、自动漫游等优点，它利用信令信道传输，不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心再发给最终的信宿，是目前应用广泛的通信方案。？
　　3 结语
　　文中把 和防盗功能结合起来考虑，在设备的安装上不会存在重复，同时也把防盗、定位都提高到智能化这一层次上来，同时也为网络化发展奠定了基础；采用DSP和TMS320LF240系列作为控制器，有诸多其他控制器没有的优点。