跟着社会经济的开展，轿车已成为人们作业和日子不行短少的一种交通工具，给人们日子带来便利的一起交通安全也成为人们日益重视的焦点问题。研讨标明驾驭员的违章操作是导致交通事端频发首要原因之一，所以怎么有用遏止交通违章、束缚驾驭员不良驾驭习气，进步车辆的运营安全已经成为一个亟待处理的严重课题。而车载电子设备与轿车自身关系不大，其开发条件要求相对较低，而且其适用环境愈加广泛，因而车载电子设备的开发正在成为一个新的热门。
1 车载安全预警体系功用
本文中的车载安全预警体系规划依据ARM Cortex—M3内核的STM32系列处理器，交融了蓝牙无线、定位导航、惯性导航、GSM无线通讯等多种高科技技能。首要完结功用有：
（1）超时、超速的实时检测：经过GPS对车辆的行进状况实时盯梢定位，获取行进的时刻和速度信息，判别驾驭员是否超劳，车辆是否超速。
（2）GPS／加快度计组合测速：运用惯性灵敏器材加快度计处理GPS使在涵道、山谷内等，呈现弱信号或无信号的定位问题，经过自适应卡尔曼滤波数据交融算法获取更准确的定位信息。
（3）车载电话功用：完结蓝牙免提功用，使驾驭员能够专心于驾驭，确保车主在通话过程中的驾驭安全。
（4）行进状况检测：经过加快度传感器，对行车三维方向上的加快度值进行丈量，判别车辆行进是否超出加快度安全阈值。
（5）长途监控功用：依据无线移动通讯技能，完结对车辆的长途动态监控办理，当存在驾驭安全隐患或事端产生时经过无线网络将当时状况音讯（方位、速度、加快度、时刻）及时上报，以便车辆监管部门采纳相应的办理调度或急救办法。
（6）监控报警：当驾驭员超速或疲惫驾驭时经过声光报警及时纠正驾驭者的不规范操作。
2 体系的硬件规划
依据体系规划的功用要求，安全预警体系的全体结构框如图1所示。
2．1 微处理器MCU
规划中选用的主控芯片为STM32增强型系列的STM32F103RE，STM32系列是意法半导体推出的专为高要求、低成本、低功耗的嵌入式运用规划的Cortex-M3内核的ARM操控器。2．0～3．6 V的作业电压，时钟频率可到达72 MHz，内置512 KB FLASH和64 KB SRAM，带片选的静态存储器操控器，支撑CF卡、SRAM、NAND存储器。片上集成有三路16位数模转换器、两路I2C、五路UART和三路SPI端口等，其便利的扩展性及丰厚的通讯接口十分适用于本体系完结与多个外部功用模块的通讯操控。
2．2 定位、测速电路规划
GPS是完结车辆定位及测速功用的中心模块，这儿选用的是瑞士u-blox公司出产的LEA-5S类型的GPS模块，其具有22．4 mmx17 mm超小封装，4 Hz定位更新速率，65 mW的低功耗以及-160 dBm的高追寻灵敏度。模块的串口。TTL电平是3 V，与STM32的通讯电平共同，因而运用中直接将模块的Pin3 TxD，Pin4 RxD与主控芯片PA3 USART2_RX和PA2 USART2_TX相连。
通讯协议遵从NMEA-0183规范，协议的句子格局以“$”开端，以“”完毕，主控芯片能够经过串口读取模块上传的数据帧$GP GGA（全球定位信息）和$GPVTG（地上速度信息）句子，从中提取需求的经纬度、航向、速度、时刻等信息。
体系规划中选用Analog Device公司出产的类型为ADXL345三轴重力加快度计，首要完结的功用有：辅佐测速，因其不受地理方位和周围修建的影响，运用扩展的Kalman滤波算法，处理GPS在动态环境中信号失锁和周跳问题，确保体系测速功用的实时性；对轿车行进过程中的加快度检测，经过检测的数据判别车辆是否行进在安全的加快度阈值内。ADXL345是一款超低功耗，细巧纤薄的3轴加快计，能够对高达±16g的加快度进行高分辨率（13位）丈量，车载体系中运用了芯片上的I2C通讯接口。
2．3 蓝牙免提模块规划
规划中选用了一款集成度较高的BC05MM-EXT蓝牙模块，其内核芯片是英国CSR公司的BC05 Bluecore芯片，履行规范Bluetooth 2．1+ED R，模块内嵌的通讯协议支撑HS／HF、A2DP，可完结免提和高质量的音频播映功用，内置噪声消除和回音处理电路。
该模块的外围电路首要包含通讯电路、音频输出电路、MIC滤波电路、状况指示电路、按键输入电路。STM32经过串口与蓝牙模块相连，首要完结的使命是与带蓝牙功用的手机之间进行通讯；依照模块支撑的A2DP协议，音频输出电路调试阶段选用的是100 mW的立体声耳机放大器TS482，匹配32 Ω的扬声器；MIC输入电路首要是对音频信号的滤波处理，选用了差分输入规划进步抗干扰功用，确保免提的音频效果；状况指示和按键输入部分由主控芯片外接发光二级管和独立按键完结。
规划中运用结构简略的倒F天线，可直接在PCB板上依照适用蓝牙体系的倒F天线尺度在恰当的布板方位制作天线。
2．4 GSM模块规划
常用的GSM短信模块有TC35，TC35I。因前者电压规模略微大一些，考虑到GSM模块对电源的灵敏性，所以规划中选用的是西门子公司推出的无线通讯GSM模块（双频900／1 800 MHz）TC35，支撑Text和PDU格局的SMS（Short Message Service，短音讯），可经过AT指令或关断信号完结重启和毛病康复。
TC35外围电路首要由电源电路、数据通讯电路、IGT发动电路和SIM卡电路组成。在发动电路规划中完结牢靠的发动脉冲十分要害，依照TC35的规划要求，上电后需求给模块的IGT脚加一个延时大于100 ms的低电平脉冲，而且电平下降时刻要小于1 ms，供电电压大于3．3 V才能使TC35进入作业状况，规划中经过STM32的I／O引脚推挽输出方法完结TC35的发动。模块对电源的安稳性要求十分高，在通讯时网络衔接时的瞬间电流峰值可达2 A，尤其是在信号不良时，这种状况在电源电路规划时增加了必要的电容滤波部分。通讯接口为模块的18脚RXD，19脚TXD与主控芯片USART3串口通讯。
2．5 电源规划
轿车上电子设备较多，使得车内的电磁环境也较杂乱，在这种环境中轿车电子产品电源功用的好坏直接影响到电子设备的牢靠性。依据各模块的供电需求，体系选用车内点烟器供给的12 V电源，经LM2596为中心的开关稳压电源芯片为体系供给5 V和3．3 V的车载体系作业电压，LM2596其输入规模可达40 V，输出电流可达3 A，而且功耗小、效率高、具有很好的线性和负载特性，十分合适该运用体系。选用LM259 6-3．3将车内电源转化成车载体系内主控芯片STM32、加快度传感器和GPS运用的3．3 V电源；一起选用LM2596．5．0为GSM供给5 V作业电压。LM2596—5．0运用电路如图2所示，LM2596—3．3的运用电路和LM2596-5．0原理根本相同。
如图2所示，电源电路规划考虑到运用环境，采纳了相应的抗干扰和过流保护办法。为了避免电流过大，输入端串接自康复保险丝F1保护体系的安全性；D1，D2构成电源极性反接保护电路；C1，C2，C3电容并接电路去除车内电源信号的纹波和高频噪声；输出端L1能够按捺纹波，使LM2596输出安稳的电压；电源输出端对地衔接的C4，C5旁路电容也起到安稳环路的效果。
3 体系的软件规划
STM32开发工具选用的是ARM公司4．22版的KeilMDK，选用μVision 4开发环境，经过片上集成的JTAG调试接口经过JLINK V8仿真器与PC相连。
3．1 μC／OS-Ⅱ的简介与移植
为了便于体系的晋级与保护，规划中选用了嵌入式实时操作体系μC／OS-Ⅱ。该操作体系具有履行效率高、占用空间小实时功用优秀和可扩展性强等特色，最小内核可编译至2 KB，十分合适FLASH容量较小的体系运用。
μC／OS-Ⅱ的文件体系结构如图3所示。
由图3中能够看出，μC／OS-Ⅱ的绝大部分是与处理器和其他硬件无关的代码，大大降低了移植的作业量，移植过程中需求修正的源代码文件有：
（1）在内核头文件OS_CPU．H中设置与处理器和编译器相关的代码，针对详细处理器的字长从头界说一系列数据类型，声明用于开关中止、仓库的增加方向和使命切换的宏。
（2）在OS_CPU_A．ASM中完结与处理器相关的函数，关中止函数OS_CPU_SR_Save（）；康复中止函数OS_CPU_SR_Restore（）；发动最高优先级使命运转OSStartHighRdy（）；使命切换OSCtxSw（）和中止切换OSIntCtxSw（）。
（3）在OS_CPU_C．C顶用C言语编写与CPU相关的函数。首要是使命仓库初始化函数OSTaskStkInit（）和体系HooK函数。
整个移植的代码都在上面三个文件中，实践只要在发动文件中修正使命调度函数以及节拍函数的中止进口就完结了操作体系的移植。
3．2 μC／OS-Ⅱ的使命规划
操作体系依照功用模块划分为多个使命，并依据各个使命实时性的要求设置相应的运转优先级。分别是：振和内核时钟的界说和初始化，对功用I／O端口的功用界说，初始化中止向量表和仓库以及各模块的全局变量和数据结构，完结体系的初始化后永久挂起；AppTask_GSM担任与TC35模块有关的操控功用如模块的初始化、短信的发送；AppTask_GPS担任对LEA-5S模块的数据读取和解析；AppTask_Blue担任蓝牙语音模块的操控功用，包含接听、拒接、回拨、完毕通话等功用；AppTask_ADXL担任ADXL345模块的数据读取和解析；AppTask_IED为作业状况指示；AppTask_Key为按键操控；监控体系安稳的看门狗使命AppTask_Dog；以及体系运转自带的闲暇使命OSTaskldle。
体系全体的使命调度流程图如图4所示。
4 测验
关于该车载体系下面给出依据LabVIEW的GPS实车行进速度测验，测验界面如图5所示。
5 结语
本文详细描述了依据STM32车载安全预警体系硬件和软件的规划方案。对整个车载体系进行了实车测验，测验结果标明整个体系契合预期的方针，能够完结对车辆的定位、超时、超速、加快度超值、并经过GSM将行车反常状况参数和定位信息发送至长途监控中心，移植的μC ／OS-Ⅱ使得该体系具有杰出的安稳性和实时性，能满意现代车辆安全长途监管的功用需求。
