1.4 CAN總線節點硬件設計

　　CAN總線節點采用微處理器+CAN控制器+CAN收發器的設計方案，這種方案雖然外部電路設計較為復雜，但是可以根據應用情況靈活地選擇控制芯片，成本比較低。本次設計采用的微處理器是高性能、低功耗STC89C52，其內部資源完全可以滿足系統的需要，CAN控制器和收發器分別是SJA1000和TJA1050T，為了提高節點的抗干擾性，在SJA1000和TJA1050T之間增加了2個光電耦合器6N137進行電氣隔離。STC89C52與SJA1000主要通過數據I/O口相連^[6]。SJA1000的片選引腳CS與STC89C52的P2.7相連。圖2為CAN總線控制器和收發器的原理圖。

　　2 車載終端的軟件設計

　　論文設計的車載終端主要包括3個功能模塊，分別是：(1)進行GPS數據的接收與解析;(2)車載終端與GPRS SIM900模塊進行通信，實現上位機和車載終端之間的交互;(3)車載終端與汽車上的CAN總線節點進行數據交換，實現CAN總線協議與串口協議之間通信網關的功能。下面將詳細介紹這幾個功能模塊的具體實現。

　　2.1 GPS和GPRS軟件設計

　　2.1.1 GPS信息的提取

　　STM32有多個串口資源，使用串口1與SIM900通信，串口2與CAN總線進行數據交互。GPS輸出數據遵循NMEA0183協議，其格式是數據中的經度、緯度和時間等信息都是用“，”隔開，通過判斷“，”的個數就可以提取經度和緯度信息。同時還要判斷GPS輸出的數據是否有效，數據以“$GPRMC”開頭并且第18位為“A”才代表數據有效，通過語句Compare_String(GPS_RxBuf, "$GPRMC", 0, 0, 6) == 1)&&(GPS_RxBuf[18]=='A'))來判斷，在驗證GPS輸出信息有效之后才進行下一步的提取經緯度信息操作，否則直接過濾^[7]。GPS信息處理流程如圖3所示。

　　2.1.2 GPRS無線通信軟件設計

　　SIM900可以工作在透明傳輸模式，也就是說不需要對數據進行復雜的封裝，SIM900可以將接收到的數據直接通過網絡發送出去。對SIM900的控制是通過AT指令來實現的，比較常用的透明傳輸AT指令有"AT+CIPMODE=1rn"、AT+CGATT=1rn"、"AT+CIPCCFG=5,2,1024,1rn"等等。

　　為了保證數據的安全性和解析的方便，通信雙方之間定義了一個應用層協議，協議內容包括幀頭、VIN號、幀類型、數據內容、校驗和、幀尾等。幀頭使用“$$”字符表示數據的開始，幀尾使用“&&”表示數據的結束。車載終端與監控中心之間的協議規定了幀類型及其對應的編碼，車載終端所發送的數據包格式如下：

　　2.2 車載終端CAN通信設計

　　2.2.1 CAN總線節點軟件設計

　　CAN總線節點的軟件設計，主要包括初始化函數、查詢發送函數和中斷接收函數三部分，SJA1000初始化是在復位模式下進行的，主要設置時鐘分頻寄存器(CDR)、輸出控制寄存器(OCR)等參數，然后查詢狀態寄存器的值，若發送緩沖區被釋放，則可以進行數據的發送。接收過程是使CPU中斷，若接收中斷，CPU讀取出接收緩沖區的數據，根據這三個函數可以實現CAN總線接點的數據收發功能^[8]。