基于扩频通信的车载路况提示系统

发布时间：2018-04-11 23:33

本文选题：扩频通信 + STM32单片机　；参考：《成都理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着汽车工业越来越紧密的贴近人们的生活,技术也愈来愈先进,车载控制系统、GPS、车载收音机以及车载蓝牙等电子设备已经成为一辆车的标准配置。路况信息和汽车电子系统的结合近几年也开始向实际应用发展,车载系统大多是嵌入式系统,它们各自有特定的功能,包括监视、辅助等。嵌入式系统在弱电领域的应用广泛而且多样,嵌入式的概念里说明了它是为某种特定应用而设计的,本系统就是为路况提示而开发的系统。系统运用到了电子电路、计算机技术、信号处理、软件开发等学科知识,这些学科的发展,为路况提示系统的开发提供理论依据。安全是每个司机驾驶时考虑的第一要素,观察行车环境和了解路况信息对安全驾驶来说至关重要,特别是对于车队行车,领头的驾驶员所发出的信息会影响整个车队的行车安全。目前来说车队大多使用对讲机来进行信息交流,但存在串台或者频带占用的情况,只要其中一台使用信道,那么其余对讲机就不能使用,是半双工的工作模式,这会影响头车播报路况和行车信息。针对这一问题,提出了基于扩频通信的路况提示系统,主要对山区行车和高速行车进行路况播报,除了提示路况信息,还能传输驾驶员命令与请求,最大可能涵盖行车过程中遇到的各种问题。系统以按键模式触发信息发送,免去单手掌握方向盘的不安全因素,也避免驾驶员注意力分散的情况。路况提示系统采用LoRa扩频通信技术进行无线传输,LoRa技术标准于2013年发布,其应用目标直指物联网方案。LoRa不同于直接扩频系统和跳频系统需要插入伪随机码(PN码)来扩展频带,而是通过线性调频信号频率随时间变化的特点,将一个单一频率的信号扩展,使能量分散到更广泛的频段。而目前市面上的LoRa无线芯片大多采用SemTech公司提供的射频芯片,型号为SX1276和SX1278。所以本系统选用的无线传输模块是搭载了SX1278的AS62-DUT2模块。传输频率为免申请频率段410MHz-441MHz,,传输有效距离为3km,因为其超高的灵敏度和超强信噪比,信号抗干扰能力强于其他扩频通信。本文所研究的是LoRa扩频技术在车载产品中的应用,以STM32为核心微处理器,完成了对系统的搭建。电路图的设计主要依靠电路设计软件Altium Designe 10来完成,而软件设计与调试工作在KEIL MDK平台中完成。主要的研究工作如下:首先确定系统方案,采用无线方式传输数据,制定了外围模块。数据传输方面选择了数据传输模块AS62-DUT2,数据存储方面使用SD卡,同时开发板还外接一个语音播放模块用作语音提示。其次,设计硬件模块与开发板的接口,数据传输模块通过串口与开发板上的MCU进行数据交换,MCU通过SPI通信模式连接SD卡。在接收端没有设置SD卡,接收端传输给发送端的信息会记录在发送端的SD卡中。而语音播放模块通过IO口扩展连接MCU,按键系统是MCU的IO口直接控制,都是低电平有效。整个系统的流程就是驾驶员根据行车环境选择模式,通过按键发送路况或者命令,这些信息通过串口传输到数据传输模块,由天线发送出去,接收端通过识别接收到的数据判断该将低电平传输给哪一个IO口,从而播放对应的语音提示。最后是系统的软件设计工作,发送端与接收端的流程不同,其他包括系统模块初始化,实时时钟,DMA配置等。发送端硬件设置了SD卡,当中还要植入FATFS文件系统,避免难以记录有效数据位置和无法确定SD卡剩余空间。主程序主要完成数据发送和接收工作,发送数据通过按键识别来完成,接收端通过设置串口中断来实现数据接收。只是接收端的主流程里没有写入SD卡这一项。发送端发出的数据和接收端的请求都会通过SPI接口写入SD卡,以当日的日期为文件名,记录当天的数据发送与接收的信息。测试结果表明,STM32丰富的外设使系统设计简便,通过软件设置,实现了在“高速模式”下的数据接收和发送功能,并成功的将发送端的发出的信息写入到SD卡中。测试过程中发送端与接收端相距3km以上,也验证了数据传输模块准确而高效的信息传输功能。由此表明,该系统具有广泛的实际应用意义,能为安全驾驶提供保障。
[Abstract]:This system uses LoRa spread spectrum communication technology to carry out wireless transmission . The system uses LoRa spread spectrum communication technology for wireless transmission . The system is a half - duplex operation mode . The main research work is as follows : firstly , the system scheme is determined , the data is transmitted through the wireless mode , and the peripheral module is established . The data transmission module is connected with the data transmission module through the serial port , and the data transmission module is connected with the SD card through the serial port .

【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U463.6;TN914.42

【参考文献】