免费的车载智能系统（精选8篇）
免费的车载智能系统 篇1
智能交通系统 (Intelligent Transportation Systems, ITS) 是将物联网传感技术、数据通信技术、自动化控制技术及计算机高速运算技术等集成于交通系统中, 从而建立起一种具有实时性、高效性、准确性和创新性的综合交通管理系统。该系统在智能城市的建设中发挥了巨大的作用, 是交通产业进入信息时代的重要标志[1], 已成为公认的解决城市运输难题的最佳途径[2]。
近年来随着物联网等技术的发展, 智能交通系统的建设取得了重大突破[3]。车路协同技术是引领交通未来发展的前沿技术, 因此成为学者们研究的热点[4]。如何实现车载终端及异构网络之间的互通和合作, 充分挖掘融合后车载系统的多种服务能力, 实现交通服务个性化、便捷化和高速化是目前智能车路协同技术研究的重点。
论文研究了智能交通中的协同技术, 提出了一种基于协同技术的智能车载系统, 并且详细叙述了系统架构和功能实现, 最后通过两个应用场景展示了该系统的使用案例。
1 系统设计
1.1 协同技术
通过联合交通中不同的终端、网络、技术及服务, 协同安排后使整体的功能优于每个组成部分的功能之和, 来让它们合作产生独立运作时并不具备的能力, 这就是协同机理[5]。通过协同技术, 系统功能将大于各个组成部分的总和, 能够发挥出异构终端或网络融合后的强大能力。随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快, 我国机动车拥有量急剧增加, 人们对交通服务的需求量也不断上升, 单一技术无法满足用户的所有需求。因此, 需要通过协同技术来综合调度交通中的各项资源, 使用户收获更好的服务体验。
智能交通协同系统的研究主要包含以下两方面的内容:一是单一交通网络内部不同的车载终端、网络、服务器等之间的协同, 以增强交通管理系统的性能和提供优质的服务, 这也是本篇论文的研究主旨。另一内容则是指异构车载网络之间的协同, 使其拥有异构交通网络的无缝对接和个性化用户体验。
基于协同机理的交通系统的目标是联合现有车载网终端和数据, 防止出现交通网络信息孤岛, 将所有节点有效地协调集成在一起, 形成一个完整的智能车载信息系统, 从而使得信息在不同车载终端间共享。系统通过建立协同的智能交通环境, 改善信息交流的方式, 减少或消除时间或空间上被分隔的问题, 从而提高交通终端群体工作的效率。
协同系统必须正确地实现协作机制才能够支持协作活动。合作机制是交互式终端的协议, 可以完成分配资源和并发进程处理等任务。设计协同机制要考虑的因素比较多, 其中需要优先考虑的是:体现用户需求的差异性, 响应实时高速并且准确, 处理合作过程中的意外事件, 整合各要素成统一的有机体[6]。
1.2 系统框架
多个车载网络中的节点为完成系统智能化这个共同目标而组成一个集群, 在通信网络环境下, 尤其在协同系统技术的支持下, 各个群体协调工作, 最终完成统一的目标。基于动态地图界面的智能车载系统包括服务器集群、终端集群、移动网络和车载终端, 如图1所示。
服务器集群包括动态地图数据库管理功能模块、实时流视频服务功能模块、最佳行车路径分析功能模块和信息发布功能模块。终端集群包括固定摄像模块、路测传感模块、红外检测模块。车载终端单元包含以下基本模块:车载移动摄像模块、车载全球定位系统 (GPS) 模块、便携式通信模块和车载处理与显示模块。
服务器集群的主要功能有地图数据的存储和更新、最优行车路径的计算、视频流点播的响应和最终信息的发布等。终端集群主要负责探测当前交通网络中的各项参数, 如车辆拥堵情况和环境因素等, 同时也具备向服务器实时传送各项参数的能力。车载终端单元是向用户展示最终信息的平台, 不仅可以根据交通拥堵状况描绘出不同的出行地图, 也可以实时上传和播放服务器端存储的交通视频流。
1.3 协同流程
系统总体协调流程如图2所示。固定摄像模块、红外检测模块和路测传感模块测得路段车流量和平均车速等数据, 通过移动网络将信息上传至服务器。动态地图数据库管理功能模块根据信息更新动态地图数据库。
服务器集群中的最佳行车路径分析功能模块基于动态地图数据库, 给出从当前位置到目的地的最佳行车路线, 并根据实时交通状况的变化灵活地更换路线。结合车载终端单元的便携式通信模块通过移动网络, 最佳行车路径分析模块将最佳行车路线通过车载处理与显示模块显示在地图界面上, 为行车司机提供路由导航服务。
车载终端单元的便携式通信模块通过移动网络从服务器的动态地图数据库管理功能模块加载动态地图数据库信息, 并通过车载处理与显示模块将交通拥堵状况在实时地图界面上显示出来。系统使用车辆平均速度作为路段拥堵状况表征量, 平均车速越低表示道路越拥堵, 在地图界面上用不同颜色代表各路段平均车速的差异, 当车速大于100 km/h显示为绿色, 当车速小于60 km/h显示为红色。
固定摄像模块、路测传感模块和红外检测模块对交通突发事件提供报警功能, 并将此类信号通过移动网络及时上传服务器并反馈给道路监控部门或监管车。车载终端单元的便携式通信模块得到报警信号, 再由车载处理与显示模块通过用户界面显示给监管车终端用户。同时监管车用户和道路监控部门可以通过信息发布功能模块, 在应急处理的用户界面发布应对紧急状况的指令, 通过移动网络调度人力物力, 采取应急措施。
车载移动摄像模块拍摄图像或者视频, 并由便携式通信模块传输至服务器。服务器中的实时流视频服务功能模块接受查询并发起收发双方的会话, 供现场以外的执法人员调看视频, 实现现场执法取证功能。车载GPS模块和车载移动摄像模块分别得到车辆位置和沿途视频并由便携式通信模块通过移动网络传输到服务器。交通管理者通过移动网络调看车辆位置和沿途视频信息, 达到行车跟踪的目的。
1.4 功能实现
1.4.1 最优路径分析
求解最优路径问题的思路是:将实际问题抽象为数学问题, 运用图论、动态规划或者各种经典算法进行求解。其求解过程大致有以下几步:
1) 将实际的路径信息转化为可用于机器学习计算的格式, 并得出整体的拓扑结构;
2) 根据动态规划原则求得相关路段的权值;
3) 依据最优路径算法求解最优路径问题。
最短路径搜索算法中最著名的为Dijkstra算法和A*算法, 也是被研究和改善的热点。Sven Koenig等人在A*算法的基础上提出了Lifelong Planning A* (LPA*) 算法[7], 该算法是一种动态最优路径算法, 可以较好地解决路段出行费用不断变化的情况下最优路径搜索问题。
1.4.2 调度控制算法
基于动态地图界面的车载系统给用户提供实时更新的动态地图。相比传统地理信息系统 (GIS) 的静态画面, 动态地图能够将路网交通的时变信息, 如:交通控制信号 (红绿灯变化) 、车辆位置和速度的改变、自然环境变化 (雨、雪、雾天气) 等使用形象的仿真画面实时展示出来。
对于实时路况的技术实现, 相对于静态的GIS, 该系统采用分层的方式进行交通路况后台数据更新, 实现动态的、实时的展示, 如图3所示。
该系统将动态地图数据分为如下4层:
1) 静态层:静态 (半永久性) 的数字地图数据库;
2) 准静态层:类似的静态信息, 保存在数字地图数据库中;
3) 非标准动态层:临时的和动态的信息 (如天气, 交通条件) ;
4) 动态层:关于移动物体 (车辆、易受伤害的道路使用者和动物) 动态的和其他高度动态的信息。
4层数据叠加并通过GIS界面形成道路具体状况的展现。该系统仅对车辆数据感兴趣, 因而对静态层和准静态层不做更新。系统的动态地图数据库采用NAVTEQ公司提供的SQLite, 数据库的更新和加载工作均基于python语言中SQLite的函数接口, 在车载端的地图界面采用Google地图开发的API。
1.4.3 交通事件监测
固定摄像模块、路测传感模块和红外检测模块通过实时图像处理等技术测得一个路段内的车流量、车辆平均速度等参量, 同时完成交通事件监测任务[8]。
交通事件检测具体方法如下:
1) 首先进行摄像机标定, 将物理世界的坐标和图像坐标相对应。
2) 做背景建模即图像背景的提取, 对图像背景 (道路和路侧固定设施等静态单元) 做模型构建, 为前景与背景的分离提供必要条件。
3) 利用对前帧与后帧作差分的方式, 得到动态物体所在空间位置坐标和动态物体的特征点, 使得前后帧的特征点得到匹配。
4) 在动态物体 (车辆) 位置坐标测得后, 通过坐标变换算得实际坐标系下车辆速度, 并对经过车辆计数 (每15 min统计一次车流量) 。
5) 对于检测到的车速异常的状况 (意外停车、超速等) 做报警处理, 发送异常事件的信息。
1.4.4 车载视频处理
该系统移动视频经车载终端单元的车载移动摄像模块采集后做H.264编码压缩处理, 再通过实时传输协议 (RTP) 打包发送给服务器[9]。当交管中心或监管部门有点播请求时, 服务器端实时流视频服务功能模块发起收发双方的实时流传输协议 (RTSP) 会话。接收端接收实时流视频数据并通过VLC播放器软件解码后播放[10]。
所述服务器的实时流视频服务功能模块与RTSP会话采用了Twisted编程框架。Twisted编程框架是运用python实现的服务器架构, 中心概念是非阻塞异步这一思想。
Twisted技术的初始化及工作流程如下:
1) 读取其网络抽象层单元结构中的SPS序列参数集和PPS等信息, 依据SDP协议生成后缀为index的索引文件。
2) 打开服务器1556端口, 时刻监听客户端的点播申请。
3) 当有客户端点播视频时, 服务器先检测是否己做解析。
4) 在保证H.264格式的视频做过解析后, 利用解析信息与客户端建立RTSP对话。
5) 以RTP协议传输视频流, 供客户端播放。
2 系统效果
协同车载系统可为不同类型车辆提供不同的个性化服务。车辆可以根据各自需要定制其自身的业务, 协同终端系统则会提供相应的功能和服务。在此将车载用户分为两大类:普通车和监管车。
普通车的终端首先需要加载地图数据, 并将数据显示出来, 以给用户提供路网整体拥堵态势。在此交通实时状况己知的基础上, 系统进行宏观交通流预测与事件检测, 结合实时与预测的数据显示最优行车路径, 如图4所示。
监管车可现场拍摄视频取证, 并上传给交警部门为其决策提供依据。监管车也可以通过终端系统得到路网交通紧急状况的报警并发布应急指令、调度人力物力解决问题。当某个路段经检测认为可能有事件发生时, 就在该处显示警示符号, 如图5所示。当管理人员发现有警示符时, 再对该地区进行进一步排查, 确定是否确实有突发事件。
3 小结
文章提出了一个基于协同技术的智能车载系统设计。通过相关关键技术的协同融合, 调动各个终端及服务器协同工作, 利用不同交通网络的能力, 在车载网络的各个层面形成多维的协同服务, 实现车载用户个性化的智能应用, 最大限度地发挥了异构车载网络的能力。在智能交通运输道路上, 迈出了朝着高效、安全、环保、可靠方向发展的一步。
参考文献
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智能车载系统将支持触觉反馈 篇2
有人认为，这项新专利也让iOS 7新嵌入的车载功能，最终找到了一个合理的“归宿”，而苹果公司显然已经掌握了汽车仪表盘信息娱乐显示功能的每一个元素。
除了旋钮、滑动器、触屏控制以及其他现有车载系统采用的元素，苹果公司新一代车载信息娱乐系统还将实现用户的完全定制化，同时将触角延伸至雨刷控制器等系统。这项专利还讨论了通过应用和信息实现定制的新概念，如通过Stocks应用。
这项专利本身并不是一个全新的概念，但苹果现在开始挖掘它的潜力，将其推向新的市场。iOS In The Car寻求将WiFi和AirPlay结合起来使用，通过iPhone全面取代机动车内的现有基础机制。一个经过重新设计的iOS主屏幕会显示在仪表盘的触摸屏上，同时突出相关功能，从而完全绕开了任何类型的内部信息娱乐系统。
在苹果公司即将推出何种新产品的问题上，业界的焦点全部集中在起居室和腕表两个方面，但该公司探索汽车这个新领域，或许更符合逻辑。黑莓等苹果公司的竞争对手已经纷纷涉足这个领域。例如，最新研究表明，全球60%的信息娱乐通讯系统都采用黑莓公司的QNX操作系统。
苹果公司还与一些汽车厂商合作，将Siri语音助理技术整合到后者的汽车产品当中。iOS In The Car将会进一步加深苹果公司与合作伙伴之间的关系。有人认为，苹果的策略在不断发生着变化，如果无法实现硬件和软件的无缝连接，苹果将一无是处。
免费的车载智能系统 篇3
在20世纪90年代人们认识到, 为了限制控制器和诊断检测仪在接口方面的维护费用, 不仅要对数据传输层, 而且对应用层也要进行标准化。这项标准化的工作, 促进了法规的制定。尤其对于检查汽车重要废气排放的系统功能, 急需一种相对统一的OBD-Ⅱ (车载诊断系统) 接口。另一方面, 由于全球的汽车制造商之间日益增长的合作, 部分组件或整车由多个制造商共同研发和使用。但是由于这个标准化的过程太慢, 导致出现许多的专利性和不兼容的个体性解决方案。
汽车的故障诊断由OBD-Ⅱ车载诊断系统收集的有关信息通过OBD-Ⅱ接口实现的。许多汽车要求使用外设来监控汽车的运行状态。本文主要研究如何利用安卓智能手机与OBD-Ⅱ连接器进行通信, 并监控实时数据。
二、汽车诊断
2.1 OBD-Ⅱ硬件特点及系统检测
我国已经出台相关规定, 出厂新车必须配备OBD-Ⅱ系统、否则不允许上牌。装备OBD-Ⅱ的汽车具有如下基本特点:
(1) 排气管上安装的氧传感器检测废气中氧的含量、也对催化转换器的净化率进行监控, 同时对燃油控制进行补偿。
(2) 具有32位 (也有64位) 处理器功能的动力传动模块, 应OBD-Ⅱ的需要, 增加了上万个新的标定常数。
(3) 带有EEPROM的控制器, 使其中的软件可重新编程, 通过终端接口及外部计算机可对其重新写入新的软件。
(4) 增强型的燃油蒸发系统, 带有一个排气电磁阀、一个燃油箱压力传感器和一个诊断测试装置。
(5) 采用数据线和16端子的连接器。
通过这些新增的硬件以及汽车上的相关传感器构成众多监测器, 如失火监测器、燃油系统监测器、组合元件监测器、氧传感器监测器、EGR监测器等, 对汽车运行状态进行监测。
OBD-Ⅱ系统的控制模块内有监测自适应软件, 它通过上述的监测器来完成故障自诊断, 当以上监测器监测到变异信号, 立即点亮故障指示灯。
故障检测仪器一般分为专用检测仪和通用检测仪。一般汽车制造厂家提供专用的检测仪器, 其检测诊断功能非常好, 但是比较昂贵。通用的检测仪器采用标准化的代码。
2.2 OBD-Ⅱ通信协议
为了实现和汽车控制器的通信, 首先应该学习汽车OBD-Ⅱ系统所使用的协议, 才能和它进行自由的沟通。目前在汽车上使用的OBD协议很多, 有标准的, 也有非标准的。标准的有两种, 一种是由国际标准组织 (ISO) 开发的, 另一种是由美国汽车工程师协会 (SAE) 制定的。现在最常见的三种通信方式:
1) K线通信方式, 它使用的是ISO 9141和ISO14230协议, 它是一种面向字符的协议, 它能与每个控制器和运算器中的串行接口进行连接, 根据UART (通用异步中集器和收发器) 完成简单的诊断任务。
2) VPW/PWM (可变脉宽调制/脉冲宽度调制) 通信方式, 它使用的是SAE J1850协议, 是面向比特流的A/B级协议, 用于在线和离线通信。经过仔细的研究发现, 其本质是关于两个在物理层和比特传输层彼此不兼容的总线系统, 但是却采用共同的数据链路层。
3) CAN-BUS通信方式, 它使用的是ISO 15765-4协议, 它是多路访问、非破坏性、冲突检测的竞争协议。节点寻址方式在协议中没有具体规定。每个帧的标识符 (ID) 就表示报文, 而它定义为应用中生成的传输信息。数据帧和远程帧有两种格式, 即标准格式 (11位ID) 和扩展格式 (11位的基本ID+18位的扩展ID) 。
虽然各个汽车厂商通常使用三种不同的通信协议, 但给定的汽车将只使用一种协议, 因此诊断设备必须兼容这三种协议。OBD-Ⅱ通信协议的报头信息如表1所示。
2.3故障诊断模式
标准要求每一个传递给汽车的OBD命令或者请求必须遵循固定的格式。将要发送的第一字节 (被称为模式字节) 表示请求的数据类型, 第二个字节 (也许是第三个或者第四个字节) 才说明要求的实际信息。模式字节之后紧跟的字节叫做参数标识或者PID数字字节。要使接收OBD请求的数据, 首先必须OBD-Ⅱ端口写成如下格式:
在格式中XX表示请求的模式, YY表示请求的PID。例如:要想知道汽车进气温度, 那么请求的模式是1、请求的PID是0F, 因此给OBD-Ⅱ端口发送010F。不同的模式如表2所示。
三、OBD-Ⅱ蓝牙设备
蓝牙是目前汽车上最受欢迎的无线通信技术, 许多车用电子产品都引入蓝牙技术, 如耳机、免提电话等。本文采用ELM327蓝牙设备。ELM327是属于通用OBD解释程序接口, 用于标准OBD-Ⅱ协议的汽车。解释程序以AT命令或者OBD命令进行询问的。AT命令是内部命令, 主要面向ELM327。OBD命令是经网关至发动机控制单元或其他控制单元。
3.1 AT命令
ELM327蓝牙设备能识别每一个“AT”开头的和 (n) 结束的AT命令。如果命令能顺利调整特性, 会发送“OK”来应答。有些命令以自变量的方式请求数字。这些数字一般要用成对地写成十六进制。通常与汽车通信连接之前, 不要改变AT命令。
3.2 OBD-Ⅱ命令
凡是没有“AT”两个字开头的所有命令可以被认为汽车OBD命令。如果被测试的每一对字节确实是十六进制数字就会发送。OBD命令先打成数据包, 然后发送给汽车各系统。许多标准请求的三个字节的报头和字节错误 (检验和) 与报文格式一样的。
ELM327蓝牙设备接受来自安卓手机的AT命令和OBD命令, 同时它能回答AT命令, 也能发送OBD命令 (图1) 。
如果OBD命令以控制字符结束时, ELM327蓝牙设备不时地保持重复命令和向安卓手机发送数据。在图2所示的232接口可以是串行USB或者蓝牙接口。当设备插入时, LED指示灯发光并已准备接收命令。它有一个小的内存从而保存了像正在使用的协议、查询时间等数据。
图2 OBD-Ⅱ方块图
四、安卓手机
安卓手机基本上是使用蓝牙ELM327设备进行通信。它开始发送AT命令, 然后从ELM327设备接收数据并显示在屏幕上。例如, 发动机转数、车速、油门和发动机负荷等数据。安卓手机用软件是JAVA程序语言设计开发的。JAVA语言是一种面向对象的高级语言。
五、汽车诊断实现
本研究用试验设备采用帕萨特B5示教板, 实物元件主要包括有发动机控制单元、防抱死制动控制单元、自动变速器控制单元、曲轴位置传感器、霍尔传感器、组合仪表 (网关) 、OBD诊断座、点火线圈、火花塞、转向灯、舒适控制单元、左前门窗控制单元、左后门窗控制单元、右后门窗控制单元、左前门锁、右前门锁、左后门锁、右后门锁、组合开关等组成。试验模块如图3所示。控制单元由高速模块和低速模块组成。高速模块要求连续监控、低速模块要求断续监控。
图3试验模块
六、结论
(1) 文中深入研究分析了OBD通信协议、OBD命令以及故障诊断模式等, 尤其是故障模式对汽车实时诊断极为重要。
(2) 基于安卓智能手机的车载诊断系统能对帕萨特B5示教板中一些重要的数据进行实时监测, 并相关的故障信息显示在手机上。
(3) 利用这种OBD-Ⅱ蓝牙设备技术, 可以方便地进行汽车工作状态实时监测, 方便地进行车辆的实时诊断, 极大地提高了对汽车的监控、维护和管理水平。
摘要：本文主要研究了基于安卓智能手机的汽车诊断系统的实现, 通过对帕萨特B5示教板进行实际测试验证了对诊断数据的处理和管理的有效性, 并实现了汽车故障代码的读取及汽车实时数据的监控。
关键词：汽车诊断,OBD-Ⅱ,蓝牙,安卓智能手机
参考文献
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基于ARM9的智能车载系统设计 篇4
随着社会经济的发展,汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,开发了各种各样的电子控制系统。本文设计一种基于ARM9 S3C2410A的智能车载系统,它能够通过GPS全球定位系统和GPRS无线通信技术,实现车辆定位以及车辆与控制中心之间的数据通信,构建CAN总线控制模块用于采集车辆主要部分的工作状态,实时监控汽车的主要技术参数,并通过LCD模块显示车载信息的综合信息。
1 智能车载系统的功能
车载智能导航终端应具有如下功能:
车辆定位 它指通过GPS全球定位系统获取车辆的当前所处位置,包括经度、纬度、运动速度、标准时间以及海拔高度等信息;
网络通信 它采用GPRS无线通信技术,与监控中心保持联系,实时获取道路交通状况,为交通道路的智能管理提供基础;
故障检测 它通过CAN总线实时检测汽车的主要技术参数;
信息显示 它通过LCD液晶屏显示车辆位置、调度信息以及检测到的汽车技术参数。
智能车载系统可根据用户需要实现其他功能,例如通过GPRS自动报警增加自动报警功能,扩展音频设备和IDE接口设备以增加娱乐功能,通过USB接口连接图像采集设备,对车内外进行视频监控等功能。
2 智能车载硬件系统设计
本系统以S3C2410A为主控模块,扩展了64 MB Nand Flash,用于存放启动代码和嵌入式Linux操作系统等;64 MB SDRAM用作系统运行时的内存;LCD提供了更好的人机交互界面,并通过串口与GPS模块相连,通过UART异步串口与GPRS模块相连,通过SPI接口与CAN总线相连,利用CAN总线挂接传感器,检测汽车主要技术参数,系统框图如图1所示。
2.1 主控模块
S3C2410A是韩国三星公司面向手持设备以及高信价比、低功耗和低价格而设计的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。它采用5级流水线,资源丰富;带有独立的16 KB的指令Cache和16 KB的数据Cache,64 MB SDRAM,64 MB Nand FLASH,LCD控制器,RAM控制器,NAND内存控制器,3路UART,4路DMA,4路带PWM的定时器,并行I/O口,8路10位ADC,Touch Screen接口,I2 C接口,I2 S接口,2个USB接口控制器,2路SPI,其工作频率最高达到203 MHz。
2.2 GPS模块
GPS模块主要完成GPS定位信息的接收和处理。根据设计性能的要求和节约系统成本的考虑,选用的就是GARMIN公司的GPS25-LVC接收机,其内置了GPS25OEM板。该接收机与主控模块的接口方式采用RS 232兼容TTL的串行口方式,因此设计中将其与S3C2410A的串口1相连。GPS-25LVC与S3C2410A之间信号线仅需要连接GPS25-LVC的TXD1与S3C2410A的TXD1。另外,还要将GPS25-LVC的地线和电源线连接到主控板的地线和5 V电源上。
2.3 GPRS模块
GPRS模块主要完成车辆与车辆、车辆与控制中心的通信。在本系统中,GPRS模块选用MC35。MC35的数据输入/输出接口实际上是一个UART,它可以与S3C2410中的UART接口直接相连。
2.4 CAN总线模块
CAN总线模块可以使本系统与其他车载模块的连接,完成收集车辆的状态信息以及进一步控制。CAN总线模块主要包括CAN总线的控制器和收发器,在这里分别选用的是Microchip公司的MCP2510和飞利浦公司的PCA82C250。其中,CAN总线控制器MCP2510实现了CAN总线的协议,CAN总线收发器PCA82C250提供协议控制器和物理传输线路之间的接口。由于CAN总线控制器MCP2510具有SPI接口,因此,系统中将其与S3C2410A的SPI0相连。
2.5 故障检测模块
故障检测模块主要是对汽车的主要技术参数进行检测,并显示到LCD显示器上,如果检测到故障,会发出报警信号。本文主要检测的技术参数包括燃油消耗量、制动力、转向力、发动机温度、冷却液温度、前照灯,以及车内噪声和尾气等方面。该模块主要是通过各种传感器把各种信号转换为电信号,再利用信号处理电路把电信号进行相应的处理,使其能与CAN总线模块进行数据传输。
2.6 LCD模块
LCD模块用以实现信息的显示,提供一个良好的人机交互界面。本系统主控模块的处理器S3C2410内置了LCD控制器,支持STN-LCD和TFT-LCD。本文选用夏普公司的TFT-LCD模块LQ080V3DG01,该模块具有640×480的分辨率,18位的颜色深度,可与S3C2410A的LCD接口直接相连。
3 智能车载系统软件设计
由于Linux具有源代码公开、剪裁方便、移植方便等诸多优点,所以本系统选择嵌入式Linux作为软件运行平台。嵌入式Linux是将Linux内核移植到S3C2410A平台上。嵌入式Linux操作系统不仅可使软件的开发更加灵活,也能使整个系统的可靠性得到提高。该软件设计的具体流程如图2所示。
交叉编译环境是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境。BootLoader是系统加电启动运行的第一段软件代码,类似于PC机的BIOS加上硬盘MBR中的引导程序。它可以初始化硬件设备,建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好合适的环境。Linux操作系统的移植是将Linux内核经过重新的剪裁、编译后移入到S3C2410A上。下面主要阐述各模块驱动和应用程序的编写。
3.1 GPS定位功能实现
GPS模块软件设计的基本思想如下:首先接收完整的NMEA0183语句,然后提取相关的数据(时间、经纬度、速度),再将这些数据送去显示或者发送出去,并且可以保存,以便日后查看。
由于GPS模块是通过串行口1与S3C2410A进行通信的,因此本文设计了Linux系统下相应的串行口通信程序。串口程序设计具体步骤如下:
(1) 串行口1的初始化:设置串行口1的通信方式为8位数据位,1位停止位,无奇偶校验位。波特率为4 800 b/s。
(2) 一帧一帧接收ASCII码字符信息。
(3) 对每一帧ASCII码字符信息进行数据处理。
在数据处理过程中,针对需要的定位信息要求,设计了如下的串行通信思想:
① 以“$GPRMC”为过滤条件,接收定位语句。
② 在“$GPRMC”之后的59个字符为有用的信息,所以用“59”作为判断定位语句完整的依据。
③ 在数据接收的过程中往往会有两种情况,一种是每帧会得到一个以“$GPRMC”开头的完整语句,另一种是上一帧的后半部分在加下一帧的前一部分共同组成的完整定位语句。
3.2 GPRS通信模块实现
GPRS模块是借助GPRS无线网络实现数据的无线传输,从而在不同的车辆或车辆与控制中心之间架起沟通的桥梁,所以软件的功能主要是建立无线连接,按照GPRS通信协议传输数据。
GPRS模块的通信主要是通过串口驱动实现,在嵌入式Linux内核中已经提供了对串设备的支持,因此在配置内核编译选项时,只需要选中对串口设备的支持,就可以实现对GPRS模块的串口数据通信功能。为了实现与Internet的通信,还需要在配置内核编译选项时选中PPP和TCP/IP协议。这样一旦网络连接建立,就可以使用应用程序来实现网络数据的通信。
本系统数据链路层采用PPP协议,它是一种面向字符的协议,是为在两个对等实体间传输数据包连接而设计的,使用可扩展的链路控制协议LCP来建立、配置和测试数据链路。用网络控制协议族NCP来建立和配置不同的网络层协议,并且允许采用多种网络层协议。一个PPP会话分四个步骤:建立连接、连接质量控制、网络层协议配置和连接终止。
嵌入式Linux系统内核源自于Linux内核,并保留了对TCP/IP以及其他的网络协议的支持。在嵌入式Linux系统上编写网络应用程序与在Linux上编写网络应用程序没什么大区别,通常只需要做很小的修改就可以移植到嵌入式Linux系统上。至此,GPRS模块完整地集成到嵌入式终端中。
3.3 CAN模块实现
CAN总线驱动程序要完成的报文发送、接收等任务都是围绕CAN总线控制器展开的,因此驱动程序主要是对控制器MCP2510内部寄存器进行操作。CAN总线控制器MCP2510的初始化按照以下步骤进行:
(1) 软件复位,进入配置模式;
(2) 设置CAN总线波特率;
(3) 关闭中断,设置ID过滤器;
(4) 切换MCP2510到正常状态;
(5) 清空接收和发送缓冲区;
(6) 开启接收缓冲区,开启中断。
4 结 语
该系统不仅能够通过GPS和GPRS实现车辆定位以及车辆与控制中心之间的数据通信,还能够通过CAN总线检测汽车主要技术参数,为交通道路的智能管理以及汽车的安全驾驶提供了可靠保障。
摘要：该系统给出基于ARM9 S3C2410A的智能车载系统实现方案。首先介绍智能车载系统的主要结构特点和实现功能,然后从GPS,GPRS,CAN总线、故障检测等模块出发,详细阐述了智能车载系统的硬件构成与原理,最后给出该系统的软件实现方案,并介绍了GPS模块、GPRS模块以及CAN总线模块的驱动及应用程序的设计原理。
关键词：ARM9,GPS,GPRS,CAN,故障检测,嵌入式系统
参考文献
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免费的车载智能系统 篇5
随着市场经济的发展和科技的不断进步,交通问题给大众所带来的困扰与日俱增。努力发展公交车的营运系统不仅能减少汽车尾气的排放,而且能缓解日益紧张的城市交通压力,而发展公交车的营运系统的关键则在于普及智能公交车载系统中的智能调度系统。
1 智能公交车载系统的研究现状
近几年来,智能公交车载系统已逐渐成为国内外专家研究的一个热点,有的学者提出使用GPRS网络作为无线接入网,控制中心与车载设备通过因特网和GPRS网实现数据交互的观点[1];而有的学者提出使用GPS模块实现定位和导航功能,但其硬件成本太高,难以大范围推广的观点[2];还有的学者仅仅是论述了不同接入网的切换以及车载设备与接入设备之间的数据高效可靠传输问题,而并没有对其接入的能力问题进行深入探讨[3]。
2 系统研制方案
通过对大量文献资料的研究,智能公交车载系统中的智能调度管理系统为智能公交车载系统提出了解决方案,提供以新型模块为基础进行客流量采集与检测的一种新方法。通过与其他方式的比较,得出结论:此方法不仅能够利用车载系统模块中的蓝牙模块实现车辆的自动报站、无线数据更新、数据传送、位置定位等功能,而且能够在使用较低成本的同时,准确及时获取有关客流量的信息。
站台系统是智能公交车载系统研制的核心,其主要功能是为智能公交车载系统提供网络接入的服务,将来自控制中心或将要发往控制中心的信息以及来自车辆上车载系统的数据经过处理后显示到电子站牌上,以达到向广大乘客反馈天气信息、车辆线路信息等实时消息的目的。
另外,本系统中的智能公交车载系统主要是通过蓝牙技术,统计和检测客流量信息并将其发送至站台系统,同时智能公交车载系统还使用了刷卡检测技术、投币机模块和上下车监控设备计算客流量的详细数据,并且通过传感器的运用以达到收集车速等驾驶信息的目的。
不仅如此,当公交车前往车场停靠时,车场内的站台系统不仅能够对智能公交车载系统的广告数据、语音数据等实时数据进行更新,而且调度人员可以在接到由控制中心发来的指令后,对公交进行动态的调度。
此外,控制中心系统能够依照站台系统传来的客流量数据和监控数据,及时掌控公交车运营信息,同时依照相应的调度算法将调度指令发送给车场系统,并通过因特网和GPRS网络,实现与站台系统及车场系统间的数据交互。
3 智能公交车载系统软件设计
智能公交车载系统的车载软件分别由自动报站模块、无线数据传送模块和采集数据模块等部分组成。
(1)自动报站模块主要对公交车的自动报站系统负责,提醒乘客提前做好下车准备;
(2)无线数据传送模块则负责把采集数据模块收集到的数据通过无线传输的方法上传到站台系统,并由站台系统将收到的数据转发至控制中心;
(3)采集数据系统模块的主要工作是负责收集刷卡检测技术、投币机模块和上下车监控设备所收集到的数据。
3.1 自动报站和定位
与现有的基于GPS技术的自动报站方法不同,本文提出的自动报站方法是通过车载系统识别站台系统中蓝牙模块识别地址(SID)实现的。
当车载系统与站台系统成功建立连接之后,车载系统上的蓝牙模块会马上将SID传输给车载控制器,控制器会自动检索系统线路中所有站点的SID。若此线路中有该站的ID号码,公交车则会自动运行自动报站模块,播放与之相对应的语音文件,否则进行出错处理。
在控制器的自动检索程序完成之后,智能公交车载系统会将客流数据和车载蓝牙模块的识别地址一并打包发送到站台系统,之后再由其转送至控制中心,控制中心依照所获得的SID和车载模块识别地址,就能够判断出公交车在哪个站台周边或已经到达哪个站点。
3.2 无线数据更新
当公交车遇到临时抽调或更改线路等情况时,原先的自动报站装置需要用电缆将其连接至主机上,或拆下自动报站装置重新烧写相关芯片,不仅耗时耗力,而且也为更新工作带来了极大困难。为此,本文提出了通过无线方式进行数据更新的一种新方法。
智能公交车载系统通常分为数据更新模式和常规工作模式,后者是默认工作模式。如果需要进行更新数据的工作时,操作人员可以将车载系统切换为此模式,随后通过车场工作系统进行查询,同时自动将不需要进行数据更新的车载模块识别地址筛除;当需要更新数据的车载系统与车场系统建立起无线连接后,数据更新会自动开始直至任务完成。另外,采用无线方法进行报站语音更新的做法同样可以运用于广告数据、天气信息等数据的更新。
3.3 刷卡乘客数的统计
当刷卡等声音信号经过特殊电路处理以后会变成不同占空比的方波信号。一旦刷卡监测模块感受到信号进入时,其输出的是低电平;反之,则输出高电平。控制器通过检测输出电平的高低以及时长来区分有效刷卡信号、系统内干扰信号和外界干扰信号。在车辆行驶进入站台之后,经由控制器所采集到的刷卡数据会通过蓝牙模块发送至站台系统,由站台系统进行统计后再交给控制中心。
4 智能公交车载系统硬件设计
智能公交车载系统中的硬件结构主要包括自动报站模块、客流统计模块以及蓝牙模块等,其中客流量统计模块是智能公交车载系统硬件设计的重要组成部分。
4.1 客流量统计模块的设计
客流量的统计模块主要由刷卡检测技术、投币机模块和下车乘客统计模块3部分构成。
与现行客流数据收集方式不同,本文所提出的方法主要是以乘客上车后的投币或刷卡等实际行为进行设计的。通过对有效的投币和刷卡乘客数量进行累计,得到上车的乘客数量,之后再减去下车的乘客数量,就能够得到当前状态下车上乘客总的数量。该方法的主要特点在于能够提高上车人数统计数据结果的精确度。
许多IC卡的发行公司基于安全方面的考虑,禁止他人私自获取刷卡器内的刷卡信息,所以本文设计了通过采集刷卡声音信号来判定刷卡人数的方式。由于此项应用的关注范围仅仅是刷卡人数和是否有效刷卡,而并不关心是哪种类型的乘客刷卡,所以只要依照乘客在刷卡后声音信号的有无和时间长短来对刷卡人数进行统计即可。
按照上面的分析,此系统设计的刷卡检测模块由带通检测模块、单向导通电路、麦克风、放大电路、比较电路、反相电路和RC滤波电路等组成。对于不同地区的刷卡器所播报的不同声音,只需对软件中的测量时间与电路中的电压门限进行调整即可完成检测。实践表明:通过调整麦克风采集声音的灵敏度以及采用圆锥状塑料罩的方法可以减少背景噪音对有效刷卡信号的干扰。
4.2 蓝牙模块的设计
蓝牙通信模块选用自行开发的模块,例如:SEM IT7708模块使用DELTA公司生产的DFBM-CF121芯片,其有效发射功率接近100 MW,在相对空旷处可靠的通信距离超过105 m。蓝牙通信模块复位所用的引脚可以由控制器中普通的I/O接口控制,当蓝牙模块无法正常工作时,此控制器负责重新启动蓝牙。
4.3 自动报站模块的设计
自动报站模块内的语音芯片采用VLSI公司所生产的VS1003B芯片,该芯片是1个单片MP3/WMA/MIDI音频解码器和ADPCM编码器,内部包含了高性能低功耗的DPS处理器,不仅能够产生高质量音质,而且在完成报站功能之余,还可以在公交车行车过程中播放乐曲,提供娱乐功能[4]。
5 系统性能分析
随着站台线路数量和发车频率的增加,多数车辆在同一时间内到达同一站点的概率必然会大大增加,有时也可能出现某些车辆接入站台系统失败的情况,从而导致客流数据量回传、公交车定位和自动报站等功能无法实现。为此,有必要针对智能公交车载系统接入站台系统的接入性能进行相应的仿真建模,同时提出相应的改进措施。
如果将站台系统看作服务窗口,且进入该站服务区域内的公交车均接受由此站台系统提供的接入服务,站台系统内的蓝牙模块数量与窗口数量相等;顾客即为公交车,依照公交车营运方式中定点发车的模式,可以认为公交车到达站台过程近似服从泊松分布。
然而,在实际的公交车运营中,红绿灯的设置、道路交通的规划和许多其他的客观性因素都有可能会对上述的结论产生影响。例如:某站台的周边设有红绿灯,那么在等待红灯的过程当中有可能造成多辆公交车的聚集,从而会造成通过绿灯后同时有多辆公交车进站的现象,进而使得车载系统与站台系统间的连接成功率大幅降低。如果公交车司机采取快速进站、短时间停留的方法靠近站台系统也会降低两者间连接的成功率。不仅如此,假若是处于比较恶劣的无线通信环境中,那么查询的时间和车载系统与站台系统间建立连接的时间将更长,随着每辆车服务时间的延长,连接失败的概率也会急剧增加。因此,增加各站台系统的蓝牙模块个数(即接入点个数),实现多模块间的蓝牙协同工作是提高站台系统与车载系统连接能力的有效手段。其具体协同方法是:设置某一个蓝牙模块专门负责信息的查询,而其余的蓝牙模块负责与公交车建立数据传送和链接。当专职负责查询的模块检测到合法的公交车ID号码之后,有空闲状态下的其余蓝牙模块和该车进行数据交换和链接的建立,若当时没有空闲的蓝牙模块,则此次公交车的ID号码将进入队列等待,当有空闲模块时,优先接入。尽管这种方式使蓝牙模块的使用个数增加,但相比较于使用GPRS模块和GPS的模块,成本仍然要廉价许多。
6 结语
总之,面对日益严峻的环境问题及日益严重的城市交通压力,合理地利用公交资源,大力发展智能公共交通系统不失为解决问题的关键。只有这样才能提高现有交通运输系统设施利用效率,建立起可持续发展的交通系统。
参考文献
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智能物流车载系统研究与实现 篇6
1 总体设计思路
在保鲜货物 (如果蔬、海鲜等) 的运输过程中, 货厢内温湿度的监测与调节是备受关注的问题, 其次是货物防盗问题, 此外押运员也需实时监控厢内环境状况, 并与物流中心值班员保持联系, 以备必要时寻求帮助。
鉴于上述需求, 提出智能物流车载系统的总体设计方案, 它由货厢内嵌入式测控设备和驾驶室车载电脑端软件两部分组成。其中, 车载电脑为运输车内的固有设备, 它是一台镶嵌在驾驶室中控台上的X86架构的微型机, 运行Windows操作系统, 触摸屏控制, 并带有USB、RJ-45等常用接口。
货厢内嵌入式测控设备的设计遵循小型化、低功耗的原则, 以嵌入式微处理器作为处理核心, 使用温湿度传感器检测厢内温湿度, 使用蜂鸣器和报警指示灯作为温湿度超限报警器, 使用继电器控制排风扇、空气加湿器等调节厢内温湿度。为使押运员可以监测货厢内温湿度变化情况, 测控设备与车载电脑端软件之间采用UDP协议通信。嵌入式微处理器外围配有GPRS通信模块, 插入手机卡可构成车载移动通信平台。货厢内设有摄像头, 通过USB接口向驾驶室传送视频。智能物流车载系统总体结构框图如图1所示。
2 硬件设计
该系统的硬件部分主要指嵌入式测控设备的硬件, 该设备的处理核心选择S3C2410, 它是Samsung公司基于ARM920T核的32位微处理器, 最高主频203MHz。温湿度传感器选择SHT11, 它是IIC总线的数字温湿度传感器, 测量稳定性好。GPRS通信选用成型的GPRS模块, 使用串口与S3C2410处理器通信, 可插电话卡, 带天线, 整合了语音I/O口。
3 软件设计
该系统的软件包括:
(1) 嵌入式测控设备程序。
(2) 车载电脑端软件。
3.1 嵌入式测控设备程序
测控设备程序主要完成对厢内温湿度的采集和控制, 当温湿度超限时产生报警信号, 蜂鸣器鸣响, 报警指示灯亮起, 通过继电器控制调节温湿度的设备工作。利用UDP协议与车载电脑端软件通信, 发送温湿度值, 并接受驾驶室方面对温湿度限值的重设。该程序用C编写, 基于S3C2410和嵌入式Linux操作系统运行。
3.2 车载电脑端软件
车载电脑端软件用C#编写, 其主窗体如图2所示。该软件接收测控设备传来的温湿度值, 动态描绘温湿度变化曲线, 并显示厢内摄像头视频画面。
4 结束语
本系统能有效监控货厢内安全状况、调节货厢内温湿度, 减少了环境因素对货物的影响, 避免了损失。系统所集成的车载移动通信平台与车内原有GPS定位装置组成了与物流总控中心的信息联络网, 使物流中心人员不但可以知晓车辆所在位置, 还可与车内人员进行语音通话。此外, 其应用广度还可延伸至其他类型的车辆及有类似需求的运载平台上, 具有较好的可移植性。
摘要：智能物流作为嵌入式、物联网技术的的重要应用领域之一, 使物流的全过程变得更加信息化和智能化, 人们对物品及其所处环境更加可知可控。基于嵌入式和物联网技术研究实现了智能物流车载系统, 该系统能对货厢内温湿度进行监测和调节, 能实时查看监控视频, 集成了车载移动通信功能, 可在遇到紧急情况时与外界联络。此外, 其应用广度还可延伸至其他类型车辆及有类似需求的运载平台上。
关键词：智能物流,S3C2410嵌入式微处理器,嵌入式Linux系统
参考文献
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免费的车载智能系统 篇7
计划设计出一种能够对车辆危险情况进行语音报警的装置,该装置能够实时分析采用CAN总线的汽车控制网络中的相关数据,并对危险信息进行语音报警,使得驾驶员能够在不转移视线的情况下获取危险警告,从而有效降低事故的发生率。
1 系统结构
设计目标是实现一种结构简单、运行可靠、装配方便且使用便捷的车辆语音报警装置。从技术角度讲,该装置是一个完整的以电子计算机为核心技术的数字计算系统,该系统能够适应汽车运行时复杂而严酷的使用环境。
系统的体系结构如图1所示。
2 CAN总线网络接口
CAN总线控制网络是目前汽车车控网络的主要通信载体,CAN总线控制网络承担着车内几乎所有控制数据的实时高速传输。设计的CAN总线网络接口能够按照指定的速率接收CAN总线控制网络中所有的传输数据帧,并对其中与安全没有直接关系的数据帧过滤掉,仅仅上传存在潜在或直接威胁的数据。这样就可以大大提高CAN数据分析单元的处理效率。
采用飞利浦SJA1000和TJA1050芯片实现独立的CAN总线控制网络接口。SJA1000是一款支持CAN2.0协议的CAN总线控制器,能够在-40-+125℃的温度范围内稳定高速工作,满足了目前所有使用CAN总线车辆的CAN数据帧处理要求。在本系统中,SJA1000通过8位并口与CAN数据分析单元进行数据通信。TJA1050是一款CAN数据收发器,在物理层提供CAN总线差分信号收发功能。
3 CAN数据分析单元
设计的CAN数据分析单元采用了Intel公司51系列8位单片机80C51处理器。该型号处理器具有功耗低、运行稳定等特点,能够适应复杂严格的车辆运行环境。
在系统中,80C51处理器以20M的工作频率处理从CAN总线网络接口发送的CAN数据帧,并对其进行实时处理分析,从中获取当前车辆危险程度的信息,最终根据内置存储器中存储的报警策略做出报警决策。报警决策被转换成语音文本数据后发送给语音处理单元实施。
4 语音处理单元
设计的语音处理单元由语音合成模块和音频输出模块组成。其中,CAN数据分析单元与语音合成模块连接通信;语音合成模块与音频输出模块连接通信。本系统工作时,CAN数据分析单元首先将报警信号发送至语音合成模块,语音合成模块将报警信号合成后再发送至音频输出模块输出。
在系统中,语音合成模块采用科大讯飞公司推出的XFS3031CNP单芯片语音合成处理器。该处理器采用了高效的压缩编码方式,单次合成的文本量可达199个字节,并集成了7首声音提示音和30首和弦音乐,具有较高品质的合成音频音质。此外,该处理器提供了合成文本、停止合成、暂停合成、恢复合成、状态查询等多种控制命令,为语音控制提供了极大的便利性。
在本系统中,XFS3031CNP芯片首先通过串口获取80C51处理器的报警语音文本数据,然后进行内部语音合成并生成语音音频信号,最后发送给音频输出模块。音频输出模块由功率放大模块和扬声器组成。XFS3031CNP输出的语音音频信号经过功率放大模块放大后由扬声器播放报警声音。
4 结语
提出了一种基于CAN总线的车载智能语音报警系统的设计方案。本系统能够实时、正确读取汽车CAN总线系统中正在传输的所有数据从而判断当前是否会产生危险的情况。包括车速超过国家规定上限、发动机水温异常、机油压力异常、车门没有关闭等。
由于本系统采用的是人性化的语音报警方式,驾驶人员不需要转移视线就可以获知车辆的危险信息,从一定程度上有效提高了行车安全性。所以本系统迎合了现代汽车安全性要求不断提高的发展趋势。
参考文献
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车载主机与智能手机互动系统设计 篇8
近年来, 智能手机的发展已在很多方面领先于车载主机, 尤其是多媒体和移动网络方面。例如, 用户可以方便地在线升级智能手机的电子地图, 安装第三方软件扩展功能, 还可以方便地更新和播放手机的音乐、视频和照片等。但智能手机不能完全替代车载主机, 因为智能手机不能与汽车总线、音响等实现稳定地连接和控制, 也不具备安全辅助驾驶、汽车故障诊断等功能。因此, 行业已开始研究将智能手机与车载主机连接起来, 在车载主机显示手机的屏幕。用户通过手机屏幕的操作, 运行手机上的应用程序, 对于与汽车总线和传感器相关的行车安全、辅助驾驶等功能, 由车载主机结合传感器和总线控制等实现。
Mirror Link是由国际性知名手机厂商和汽车制造商联合发起建立的一种“车联网”标准, 目的是通过跨产业合作打造无缝隙的车内通讯环境, 让智能手机、平板电脑、电子书等各式移动终端都能通过该标准, 快捷地与车载信息娱乐系统互联使用, 为用户提供最简单和直接的体验。Mirror Link已成为2012年值得关注的十大新技术[1]。但Mirror Link协议目前在手机行业中没完全普及, 许多手机还不支持该协议。
本系统的设计目的是为了兼容更多的手机, 实现不支持Mirror Link协议但提供移动终端高清影音标准接口 (mobile high-definition link, MHL) [2]或者高清晰度多媒体接口 (high definition multimedia interface, HDMI) 的智能手机与车载主机的连接, 在车载主机显示手机屏幕和播放声音;同时实现用户通过车载主机屏幕操作手机的应用。
随着车载主机和智能手机采用双核、四核CPU, 1G、2G内存, 整机性能不断增强, 车载主机和智能手机的多屏互动效果也将越来越流畅。在多屏互联互通应用中[3], MHL技术作为一种连接便携式消费电子装置的影音标准接口[4], 音视频转换模块通过MHL_HDMI桥接集成电路, 把未经压缩的MHL视频信号转换成标准HDMI兼容信号, 其输出画面理论可达1080p (目前主流支持到720p/1080i) 。音视频转换模块把标准HDMI兼容信号再转换成CVBS (VGA或RGB) 格式的视频流和L/R音频流, 传输到车载主机。
支持MHL/HDMI方式的手机[5]不断增加, 例如:三星的I9250 (Galaxy Nexus) , I9220 (Galaxy Note) , I9100 Galaxy SII, Galaxy SII LTE, 移动版I9108, 电信版I9100, I997Infuse 4G等;HTC的G19 Raider 4G, G18 (Sensation XE) , G17 (EVO 3D) , HTC Flyer, G14, HTC Jestream等;LG的LG Optimus 4X, LG X3P880, LG Optimus LTE, LU6200等;魅族的MX, OPPO X905 Find 3等等。
1 系统组成
智能手机与车载主机互动系统由智能手机 (客户端软件) 、音视频转换模块和车载主机 (服务端软件) 组成, 如图1所示。智能手机音频/视频通过MHL或者HDMI接口输出, 经过转换后在车载主机显示手机屏幕和播放声音;智能手机与车载主机通过蓝牙或者Wi Fi连接和通讯, 由车载主机上监控鼠标事件的服务器程序, 将用户在车载主机屏幕上的触摸事件和坐标发送给手机客户端, 客户端模拟对应的鼠标事件, 实现用户通过车载主机屏幕操作手机的应用。
该系统成本低, 操作方便。对于车主, 智能手机和车载主机都已有, 无需另外购买, 升级本系统方案只需增加音视频转换模块。
2 转换模块设计
转换模块结构如图2所示。智能手机的音视频数据输出接口与音视频转换模块的输入接口连接, 如果智能手机的输出是MHL信号, 则音视频转换模块先把MHL格式的信号转换为HDMI格式。音视频转换模块将HDMI格式的音视频信号转换为CVBS/VGA/RGB格式的视频信号和L/R音频信号。将CVBS/VGA/RGB格式的视频信号输出到车载主机CVBS/VGA/RGB视频输入接口, 将音频信号输出到车载主机L/R音频输入接口。
转换模块采用龙讯科技的LT8612芯片, 通过MICRO USB接口的MHL线和手机连接 (如图3所示) 。转换模块支持MHL1.2和HDMI1.4协议, 480p或480i的视频直接输出到主机的IPOD接口, 音频通过DAC芯片PCM5100后输出到主机。
音视频转换模块将智能手机的屏幕界面和音频数据, 分别以视频流和音频流的方式传输给车载主机;车载主机的触摸屏显示智能手机的屏幕界面, 与车载主机连接的音响设备播放音频数据。
3 功能实现
3.1 Wi Fi设置与连接
Wi Fi一直被视为通信网络的有效补充, 大多数智能手机已具备这一功能。如果车主用户选择Wi Fi方式, 车载主机通过Wi Fi网卡连接智能手机的Wi Fi热点, 车载主机服务器软件通过SOCKET方式与智能手机客户端软件进行数据交换[5]。车载主机与智能手机客户端通过Wi Fi方式建立无线连接过程如图4所示。智能手机客户端软件启动后, 先按照协议约定, 设置手机Wi Fi热点的服务集标识 (service set identifier, SSID) 的名称、加密方式和密码 (见图5a) 。智能手机客户端软件判断Wi Fi模块是否处于上网状态, 由于Wi Fi模块的上网功能与热点功能是互斥的, 所以智能手机客户端软件首先通过手机系统提供的API接口调用is Wi Fi Enabled () 方法判断Wi Fi模块是否处于上网状态, 若是, 则通过手机系统提供的API接口调用set Wi Fi Enabled (false) 方法关闭Wi Fi模块的上网功能。在确认Wi Fi模块的上网功能处于关闭状态后, 智能手机客户端软件调用API接口函数get Wi Fi Ap Configuration () 获取手机Wi Fi热点的原始信息, 包括原始SSID、加密方式、密码等, 将手机Wi Fi热点的原始信息与协议约定配置的SSID、加密方式、密码信息进行比较。如果不一致, 则通过调用set Wi Fi Ap Configuration () 对手机Wi Fi热点的原始信息进行修改, 使其与协议约定配置的Wi Fi热点信息一致, 启动手机Wi Fi热点。
车载服务器端启动自动搜索智能手机Wi Fi热点功能 (见图5b) , 车载服务器软件判断车载主机是否搜索到约定名称的手机Wi Fi热点, 若搜索到, 车载主机以协议约定的加密方式和密码进行连接, 手机与车载主机软件提示连接成功。
3.2 鼠标点击事件监控
无线连接成功后, 手机客户端通过API接口函数获取手机屏幕大小, 发送给车载主机服务器软件, 车载主机服务器软件接收智能手机屏幕像素大小数据并进行预设置。车机服务器软件启动鼠标钩子 (Mouse HOOK) , 监控用户的屏幕触摸操作, 将鼠标事件 (WM_LBUTTONDOWN, WM_LBUTTONUP, WM_MOUSEMOVE) 和根据手机屏幕大小计算后的坐标发送到手机客户端;手机客户端根据这些数据同步模拟手机屏幕的鼠标事件。这样, 就实现了在车载主机屏幕上进行点击, 远程操作手机应用的功能。
由于车载主机一般都是宽屏幕的, 例如800×480像素, 智能手机以横屏状态投影到车载主机的效果比较好 (见图6) 。横屏状态投影方式的算法参数说明如下:X为车载主机屏幕点的x坐标;Y为车载主机屏幕点的y坐标;Width为车载主机屏幕触摸区宽度;Height为车载主机屏幕触摸区高度;Phone W为智能手机屏幕触摸区宽度;Phone H为智能手机屏幕触摸区高度。
需要发给手机的点的x坐标算法:float rx= (float) Y/ (float) Height* (float) Phone H;需要发给手机的点的y坐标算法:float ry= (float) X/ (float) Width* (float) Phone W。制定相应的通讯协议, 车载主机服务器程序将鼠标事件和坐标数据按照协议进行数据打包, 发送给智能手机客户端程序, 智能手机客户端程序模拟对应的鼠标事件, 实现对智能手机的应用程序操作。
3.3 功能按钮
页”按键Home, 以及“菜单”按键Menu。按键操作由Down和Up两条指令组合完成, 在协议中, 指令用1位字节进行区别。
4 结束语
本文给出了一种智能手机与车载主机的互动方法。本系统的方案兼容性强, 能够适配多种型号的智能手机, 促进了车载电子多屏互动和Tele Matics的发展。
参考文献
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