GPS车辆监控调度系统中高速数据传终端的设计

2.4 数传终端的整体设计

整个数传终端的设计以MCU为中心，并采用FPGA来整合周边器件，提高系统的稳定性，降低测试维修的复杂度。数传终端的整体框图如图4所示。

串行EEPROM用于存储车辆的重要信息，如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息，以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号，实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示，由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS-232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体，由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I/O口控制各模块协调工作，完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3 GPS数传终端控制软件的设计

GPS数传终端的软件设计，要求首先配合硬件保证终端工作稳定可靠；其次是合理控制，充分发挥硬件潜力，提升终端、系统的性能；另外还要兼顾系统需要，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>提供良好的操作界面和一定的附加功能与扩展能力。

整个软件的结构示意图如图5所示。

由于终端工作在一个时分通信系统中，每个终端只能在指定的时刻收发数据，因此在软件设计中，实时性的要求非常高。如果软件控制的实时性不好，会乱不同终端间的数据通信相互干扰。这种情况下要保证数据传输可靠，就只能特殊系统数据通信容量，加大不同终端数据传输的保护时间。笔者在软件上采用以下方法提高控制的实时性：

（1）整个软件由一个短时间（几百微秒）的定时中断来定时，结合GPS高精度的时间信息，使所有终端都具有同步且准确的时间。

（2）软件采用模块化设计。模块设计时，将每一模块的工作分成多个部分，模块运行时，每次只运行其中一部分，减小模块每次执行时间，提高软件控制的实时性。

（3）按模块对实时性要求的同，将它们分成不同的执行优先级，如调频与解调电路控制模块的优先级设置为最高，而将EEPROM的读写模块的优先级设置为最低。

在软件设计中，为了减小不同终端之间数据传输的保护时间，增大系统容量，根据系统半双工数据通信的特点，对数据发射电路采用了提前转频道的控制方法。采用此方法后，保护时间不包含PLL锁定时间，只包含射频功率建立时间。由于射频功率建立时间很短，可以忽略，因而MCU控制的时间准确度便成了决定保护时间的主要因素，只要软件控制实时性好就可以把保护时间减少至几毫秒以内。示意图见图6。

另外软件设计中，串口通信程序采用分层设计，分为接收、命令分析和命令数据处理三层，便于以后扩展命令，以适应不同的车辆监控调度系统。
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    样机的各性能指标均符合设计要求，具体如下：

（1）GPS定位与GPS差分定位功能；

（2）半双工无线通信，频率范围430MHz～450MHz通信数据率9600bps，同时可传输话音；

（3）频道带宽25kHz；频率杂散<5kHz；发射邻频干扰<-60dB；

（4）接收灵敏度：1.0μV信号输入，解调输出SNR>30dB，BER<1.0e-5；

（5）接收选择性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

（6）发射功率：10W～35W（可调）；

（7）液晶背光显示；RS-232串行数据接口。