|
引言 隨著人們生活水平的提高,汽車已逐步進入家庭, 但日益猖獗的汽車盜竊案件也呈上升趨勢，如何有效防止汽車被盜是車主們最關心的問題。近年來，科學技術飛速發展，結合各種新技術的新型汽車防盜裝備相繼出現。隨著通信技術的發展, 無線遠程通信技術也被應用于汽車領域中。基于S3C44B0X網絡型汽車防盜控制系統是采用ARM 7微處理器構造的嵌入式系統，結合了傳統防盜技術和新型的GPRS無線通信技術，實現已有防盜器現有各種功能的基礎上,開發了遠程控制功能，提高了防盜系統的安全性、靈活性和可靠性。 1 系統設計 1．1 系統特點和功能 在對各類汽車防盜系統的特點進行分析后，設計了基于S3C44B0X網絡型汽車防盜控制系統，它充分利用基于GSM網絡的GPRS無線通信技術的優勢：無處不在、接入迅速、永遠在線、流量計費等特點。同時也利用了ARM7微處理器的優點：32位核、高性能、低成本、功耗低的RISC微處理器，有眾多的合作開發伙伴。由于防盜系統的功能越來越復雜，為了便于系統程序的有效開發和系統功能的擴展，在此采用嵌入式系統進行開發，提高了系統的靈活性、安全性和可靠性。系統主要實現的功能有如下幾個方面： （1）基于GSM全球聯網功能 利用GPRS通訊網絡實現全國范圍內防盜報警功能。 （2）智能遙控或采用手機實現上鎖、解鎖功能，方便、快捷的進入防盜狀態和解除防盜狀態。 （3）一旦警情發生均可在很短時間內發送信息到您的手機，實現無聲自動報警，達到“我知賊不知”的獨特效果。 （4）車輛被搶或被盜時，用手機向汽車防盜器發送控制短信息，實現斷電或斷油，強制汽車停車。 （5）防盜設定后，不經車主允許，強行打開車門、后備廂、引擎蓋，或車輛被振動，均在可報警和發送短信息到車主的手機上。 （6）微電腦斷電斷油功能，進入防盜狀態，通過微電腦控制自動斷電斷油，車輛無法啟動。 （7）進入防盜狀態后，即使盜賊切斷電源，可照常報警，并且每間隔1分鐘報警一次，即發送信息到手機上。 1．2 系統硬件設計 系統硬件主要由兩個部分組成：一是采用S3C44B0X微處理器構建一個嵌入式系統平臺，外帶GPRS模塊，用作汽車防盜的主控板；另一部分是汽車電路信號接口板，主要用于獲取汽車的狀態信號和向汽車發送控制信號。圖1是系統的硬件框圖。 CPU采用SAMSUNG公司的ARM7系列芯片S3C44B0X。S3C44B0X有出色的內核性能，豐富的外部接口和低功耗。系統時鐘66MHz，支持LCD，具有8個內存BANK，最大內存能擴展到256M，并方便連接各種類型的內存；能運行不帶MMU管理的操作系統，能高效、方便的實現比較復雜的控制；在系統中我們用到2種內存，一種SDRAM，一種FLASH； 
圖1 系統硬件原理框圖 SDRAM動態存儲器，運行速度快，但掉電后不能保存數據，在系統主要是用來運行操作系統、應用程序和各類數據的緩存，SDAM類型很多，有各種廠家的產品，性能差別不是太大，主要考慮內存的容量，我們選用一種較通用芯片，hynix公司的HY57V641620HC，它是1M×l6bit×4bank的同步DRAM。 FLASH內存較SDRAM運行速度慢，但掉電后能保存數據。FLASH有NAND和NOR兩種類型，NOR的特點是芯片內執行，這樣應用程序可以直接在 flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是較慢的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統接口。在系統中也選用一種通用的FALSH（SST39LV160）,容量為2MB, 主要用于固化啟動代碼和控制應用程序，并保存一些系統數據和車主手機號碼。 與手機的通信，使用SIMCOM 有限公司提供的SIM100 GSM/GPRS 模塊，該模塊具有標準AT 命令接口，可以提供GSM 語音、短信和GPRS 上網等業務。在系統中采用短信的方式實現遠程無線防盜控制。 在系統中還增加了LCD和鍵盤，LCD采用1602，可以顯示2行字符，每行16個字母，主要用于顯示一些提示和狀態信息，鍵盤用于設置車主手機號碼。 主控板上增加了與汽車控制檢測板的接口，通過檢測接口，主控板能獲取汽車的當前狀態，如車門的開、關狀態，腳剎和手剎狀態，汽車是否啟動等，根據這些狀態，便于控制器對汽車實施相應的控制。主控板通過控制接口對汽車實施相應的控制，主要是汽車雙蹦燈、報警喇叭和斷火的控制。 1．3 系統軟件設計 汽車防盜的軟件系統可分為兩個部分：一部分是設防狀態的處理；另一部分是沒有設防狀態的處理。 在設防狀態下，汽車被偷或被破壞時，報警器會聲光報警，并向車主手機發送報警短信，車主根據信息進行真假判斷：若是真警，可報警，并可同時控制汽車斷火；若是假警，則可通過手機撤消報警，并使汽車再次處于防盜監控狀態。設防狀態又分為有聲防盜和無聲防盜，在有聲防盜下，若被盜，則聲光同時報警；在無聲防盜下，若被盜，則只有燈光報警，沒有聲音報警，在兩種情況下，均會向車主手機發送被盜短信息。 在不設防狀態下，不會報警，僅僅在一些違規操作時，通過聲光對車主進行危險提示，如汽車啟動時，車門沒關好等。系統軟件的整體流程如圖2。
圖2 系統軟件的整體流程 3 系統關鍵技術 系統采用的關鍵的技術主要有兩個，一個是GPRS遠程無線數據傳輸，另一個是FLASH存儲器的讀寫。 3．1 GPRS數據傳輸流程 GPRS遠程無線數據傳輸主要是通過串口完成對SIM100 GSM/GPRS進行短信的收發操作。當有短信到來時，SIM100 GSM/GPRS將發送“+CMTI: "SM", N”給ARM的串口，其中N為短信編號。如第五條，則N為5，串口收到短信后，處理函數先根據“+CMTI: "SM", 5”的內容解析出收到的短信的ID為5，打包成“AT+CMGR=5”的命令發給GPRS模塊，約1~2秒之后該模塊會返回一個確認數據 “AT+CMGR=5”，再過一段時間，該模塊才返回ID號為5的短信，其內容為：“+CMGR:"RECREAD","+8613978319414","04/07/22,10:54:23+00" #13#10dX# 13#10#13#10 OK”。為了確保控制的合法性，程序先對發送過來的短信號碼進行合法性檢查，只有與設定的手機號碼相符合的短信的內容才作為控制命令處理，而對于其他的短信，都給予屏蔽掉，阻止錯誤操作。 若通過GPRS模塊發送短信，ARM系統先向GPRS模塊發送控制命令“AT+CMGS=XXXX” ，GPRS模塊收到命令后返回“AT+CMGS=XXXX#13#10>”信息，等待輸入要發送的短信內容。如若發送內容為“Your Car Has Stolen!”，系統程序先將此內容通過串口發給GPRS模塊，之后再發確認命令“ctl+z”，表示數據發送完畢。GPRS模塊收到短信數據和確認命令后，馬上向ARM系統返回“AT+CMGS=XXXX#13#10>#13#10 Your Car Has Stolen!#13#10”信息，表示系統發送的數據和命令已經被GPRS模塊接收到。然后GPRS模塊將短信數據發送給車主手機，大約5秒之后 GPRS模塊給系統返回是否發送成功的回饋信息，如果返回“#13#10+CMGS：19#13#10#13#10 OK#13#10”表示成功發送，結束。如果返回“ERROR”表示發送失敗，則在下次輪循中系統會繼續發送同樣內容的短信，直到發送成功為止。 3．2 FLASH的讀寫技術 由于不同廠商的FLASH存儲器在結構和讀寫操作是有區別的，所以FLASH存儲器的燒寫、擦除程序一般不具有通用性。系統所用的FLASH是 SST39LV160，可以對任一扇區進行讀、寫或擦除操作，而不影響其他部分的數據。對FLASH的編程指令只能使二進制位由‘1’變為‘0’，而擦除命令可使‘0’變為‘1’，因此正確的操作順序必須是先擦除，后編程，否則就會導致FLASH存儲器復位，致使操作命令無法完成。當FLASH存儲器被擦除后，讀出的內容全是0XFF。 對SST39LV160進行燒寫操作需要遵循幾個固定的步驟。每個步驟是首先向FLASH 存儲器的特定寄存器寫入地址和數據命令，然后由其內部的編程或擦除算法自動完成編程或擦除操作。如擦除操作，第一步程序向地址1（0X5555）寫數據 1（0XAAAA），第二步向地址2（0X2AAA）寫數據2（0X5555），第三步再向地址1（0X5555）寫數據3（0X8080），這樣完成了擦除扇區的第一階段，接著的第二階段與第一階段幾乎一樣，只不過最后一次是向地址0X10000寫數據0X3030，然后程序再用一個循環，來檢測該扇區的內容是否變成了0XFF。如果該扇區的內容變成了0XFF，那么說明擦除扇區的操作已經完成，可以進行下一步的操作，寫數據到FLASH的指定地址了。 寫操作和擦除類似，也是遵循幾個固定的步驟，其具體步驟應參考對應FLASH芯片的技術資料。寫操作執行后應對數據進行檢查，如果成功寫入則進行下一字節的寫入，否則繼續等待，如果超時，則退出。由于無論是編程或擦除都需要一定的時間，程序應根據其內部的操作檢測機制，判斷操作是否完成或操作是否正確，以確定是否執行下一步操作。 在我們的系統中，系統程序利用FLASH第17號扇區來存放車主的手機號碼，從首地址開始存放。通常對該扇區的操作程序是：先把該扇區的所有內容讀到 SDRAM中（共4K），之后將要寫的電話號碼寫入到17扇區的首地址后的11個單元中，因為第17號扇區我們并沒有全部用到，所以可以省去將4K內容讀到SDRAM的步驟，只需要直接向17號扇區的首地址0x10000開始，寫入車主手機號碼就可以了。 4 結論 系統采用嵌入式開發技術，利用S3C44B0X和GPRS通訊模塊開發了基于手機的汽車防盜系統，該系統能通過車主手機實現對汽車的遠程無線監控功能。它充分利用了GPRS網絡優勢,可全天24小時監控，成本低，實現完全自我服務。不論身在何地，通過手機查詢，可具體了解車輛的具體狀況；更能對車輛進行遠程控制，從開關門鎖、遠程啟動到命令停車。經實驗證明，這是一種性能穩定, 安全性和性價比較高的產品。系統進一步將實現與全球衛星定位系統(GPS)和交通地理信息系統(GIS)相結合，實現一個功能更強的汽車防盜監控網絡。 本文作者的創新點：采用嵌入式開發技術，利用S3C44B0X和GPRS通訊模塊開發了基于手機的汽車防盜系統，該系統能通過車主手機實現對汽車的遠程無線監控。 參考文獻 [1] SIEMENS Mobile.MC35 AT Command Set［EB/OL］.2002-07 [2] S3C44B0X RISC MICROCONTROLLER SAMSUN Corporation［EB/OL］.2002 [3] 傅中君.嵌入式GPRS無線通信模塊的設計與實現[J].計算機工程與應用.2004，14：162-165 [4] 閆志寬，劉勝利編著.汽車遙控防盜報警系統的技術特點檢修[M].北京：機械工業出版社，2004-03 [5] 杜春雷編著.ARM體系結構與編程[M].北京：清華大學出版社，2003 [6] 宋麗，李令奇. ETC中具有車型識別功能的車輛檢測器設計[J]. 微計算機信息. 2005,8 作者：崔更申 (541004,廣西桂林市桂林電子工業學院計算機系嵌入式實驗室) 黃廷輝 (541001,廣西桂林電子工業學院) 來源：微計算機信息 2006 22(32) |
