引言

　　伴隨著國內(nèi)公共交通事業(yè)的發(fā)展，公交車報站的方式已經(jīng)有了很大的改變。它由傳統(tǒng)的售票員喊話報站逐漸變?yōu)轳{駛員使用報站器手動報站，這在一定程度上節(jié)約了人力和物力。但由于駕駛員既要保證安全駕駛又要兼顧報站，所以經(jīng)常出現(xiàn)報站不及時，甚至出現(xiàn)錯報、漏報的現(xiàn)象，而且讓駕駛員在駕駛過程中進行報站，也存在安全隱患。

　　鑒于目前大部分城市公交系統(tǒng)均采用一人一車、自動投幣、手動報站的實際情況，本文提出了一種利用GPS信號實現(xiàn)對站點自動播報的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以大大減輕駕駛員的工作量，并能夠杜絕駕駛員在駕駛過程中由于兼顧報站器帶來的安全隱患。

　　1　硬件系統(tǒng)設計

　　1.1　系統(tǒng)硬件結構

　　基于GPS的公交車智能報站系統(tǒng)是無線通信技術和GPS技術的結合，整個系統(tǒng)由SPCE061A開發(fā)板、GPS接收模塊NAVMANJupiter30、NANDFlash存儲器K9F1208和SPLC501液晶顯示模組等組成。智能報站系統(tǒng)硬件電路的基本結構如圖1所示。

　　本設計選用SPCE061A作為系統(tǒng)的核心芯片。

　　SPCE061A是凌陽科技公司開發(fā)的采用μ′nSPTM（mi2crocontrollerandsignalprocessor）內(nèi)核的16位微控制器，內(nèi)嵌32kB的FlashROM。在2.6～3.6V工作電壓下，其工作速度范圍為0.320～49.152MHz。高速μ′nSPTM內(nèi)核能夠非常容易而且快速地處理各種復雜的數(shù)字信號。SPCE061A芯片具有的特點還包括PLCC84封裝、極低的功耗、32位可編程的多功能I/O端口、2個16位定時器/計數(shù)器、低電壓復位/監(jiān)測功能、8通道10位模/數(shù)轉換輸入功能、內(nèi)置自動增益控制功能的麥克風輸入方式以及雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能等，這使得它非常適合用作智能報站系統(tǒng)的核心芯片。此外，SPCE061A還內(nèi)置在線仿真接口，可方便地完成程序下載和數(shù)據(jù)寫入等工作。

　　1.2　關鍵技術分析

　　系統(tǒng)的接口電路如圖2所示，其中，主要的關鍵技術包括單片機與GPS模塊Jupiter30的通信、單片機讀寫NANDFlash大容量存儲器K9F1208以及3V/5V混合電源的轉換。

　　1.2.1　單片機與GPS模塊的接口

　　由于Jupiter30GPS模塊工作電壓為3.0～3.6V，串口輸出的CMOS信號電平與TTL電平基本兼容，故可直接與單片機的串口連接。默認情況下，通信采用異步串行模式，速率為9600bit/s，每個數(shù)據(jù)幀包括8個數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗位、1位停止位，GPS接收機的協(xié)議為NMEA，以1幀/s的速率依次輸出＄GPGGA、＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、＄GPZDA數(shù)據(jù)幀，所有數(shù)據(jù)幀都帶有校驗和。

　　1.2.2　單片機與NANDFlash接口

　　K9F1280是Samsung公司生產(chǎn)的采用NAND技術的大容量、高可靠Flash存儲器，存儲容量為64MB，除此之外還有2048kB的空閑存儲區(qū)。該器件采用TSSOP48封裝，工作電壓為2.7～3.6V。該芯片可以很好地與凌陽SPCE061A開發(fā)板協(xié)同工作，而且64MB的空間也足以使報站所需的語音信息能夠全部得以保存。

　　1.2.3　混合電壓供電系統(tǒng)

　　便攜式數(shù)字產(chǎn)品的發(fā)展使得體積小、功耗低的器件得到廣泛應用。數(shù)字系統(tǒng)的工作電壓已經(jīng)從5V降至3V，甚至更低（例如2.5V和1.8V），但是目前仍存在許多5V電源的邏輯器件和數(shù)字器件。因此，在許多設計中3V（含3.3V）邏輯系統(tǒng)和5V邏輯系統(tǒng)共存，出現(xiàn)了不同的電源電壓在同一電路板中混用的現(xiàn)象。

　　本系統(tǒng)的開發(fā)板內(nèi)核電壓通過芯片SPY0029穩(wěn)定在3.3V，而I/O端口的電壓可以選擇3.3V，也可以選擇5V。所以在開發(fā)板上存在5V和3.3V這2種工作電壓，用戶可以通過跳線J5對這2種電壓進行選擇，本系統(tǒng)選擇使用3.3V電壓。

　　1.3　LCD顯示模塊

　　SPLC501液晶顯示模組為128×64點陣，面板采用STN超扭曲向列技術制成，并且由128Segment和64Common組成，液晶顯示模塊LCM（liquidcrystalmodule）非常容易通過接口被訪問。模組上的液晶顯示器采用凌陽科技公司的SPLC501芯片作為LCD驅動和控制器，該液晶顯示器為128×64點陣圖形。

　　2　軟件系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)主程序主要包括各個模塊的初始化、設置異步通信參數(shù)并啟動通信、根據(jù)狀態(tài)讀取UART緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)處理以及語言播報程序調(diào)用等。語音播報程序中使用的文件格式為凌陽SACM-A2000，采用該格式只需在程序中直接調(diào)用語音播放函數(shù)即可。播放初始化程序完成初始化A/D和音量，播放程序從存儲器中取出語音數(shù)據(jù)，然后對其進行解壓，再經(jīng)過D/A轉換驅動揚聲器發(fā)聲。整個系統(tǒng)的軟件開發(fā)工作主要是在μ′nSPTMIDE2.0.0開發(fā)環(huán)境下完成的。

　　2.1　系統(tǒng)主程序設計

　　整個系統(tǒng)的軟件設計流程如圖3所示。

　　軟件主要采用C語言編寫，系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，CPU將GPS接收器的信息串行讀入，同存放在NANDFlash芯片中的車站位置信息相比較，選擇需要播放的內(nèi)容。鍵盤接口主要用來實現(xiàn)系統(tǒng)的手動/自動模式切換等設置。LCD顯示屏則可以讓駕駛員實時掌握機器的工作狀況。

　　2.2　GPS接收模塊的軟件設計

　　Jupiter30GPS接收模塊主要負責GPS數(shù)據(jù)的接收和解析。由于GPS輸出數(shù)據(jù)遵循NMEA20183協(xié)議，輸出的數(shù)據(jù)幀具有多種格式，如“＄GPGGA”、“＄G2PGSA”等。本系統(tǒng)僅選擇了其中的一種數(shù)據(jù)幀格式，即“＄GPRMC”（推薦最小數(shù)據(jù)量的GPS信息）。

　　CPU通過串行口得到定位數(shù)據(jù)幀后，通過搜尋ASCII碼“＄GPRMC”來判斷是否是數(shù)據(jù)幀頭部，然后再對數(shù)據(jù)幀內(nèi)容進行處理。由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號分割，因此，再通過對所經(jīng)歷逗號個數(shù)的計數(shù)來判斷當前正在處理的是哪一種定位導航參數(shù)，并作出相應的處理。

　　3　結語

　　GPS是近年來興起的一種新技術，現(xiàn)已廣泛應用于各個領域，并逐漸成為人們生活中不可或缺的組成部分。單片機與NANDFlash存儲器的結合是該系統(tǒng)的一個特色，與ARM系列的GPS系統(tǒng)相比，它可以進一步降低成本。本文設計開發(fā)的公交車智能報站系統(tǒng)基于當前城市公交的現(xiàn)狀，利用新的技術解決了城市公交系統(tǒng)中存在的部分問題，調(diào)試運行效果良好，定位準確，達到了預期效果。