1 引言

目前，車載信息系統(tǒng)逐漸成為融合先進的電子、計算機、通信技術的智能交通系統(tǒng)（ITS）中必不可少的部分。車載信息系統(tǒng)在統(tǒng)一的硬件平臺上集成了汽車儀表、防盜監(jiān)控、自動導航、媒體播放、瀏覽網絡等多種信息服務，與車內多個部件的單獨開發(fā)集成相比，節(jié)省了材料成本及通信成本，有利于汽車信息的數(shù)字化，也有利于提高整車性價比。^[1]

汽車監(jiān)控系統(tǒng)，是車載信息系統(tǒng)的一個重要組成部分，為汽車的防盜提供重要的保障。目前，汽車監(jiān)控器的原理主要分為如下三類：短程監(jiān)控和無線遠程監(jiān)控和GPS定位監(jiān)控。常用的近距離聲音監(jiān)控器一般通過振動傳感器感知被保護物體（如汽車或保險箱）的異常振動，然后驅動大功率聲音報警。該監(jiān)控方式缺點是監(jiān)控距離短、對環(huán)境產生噪音污染、誤報率高、監(jiān)控器易被拆卸或遭破壞。普通無線監(jiān)控器則是利用專有的無線電頻率進行信息的監(jiān)控，具有傳輸距離短、易受障礙物干擾等缺點。GPS定位報警器[1]利用現(xiàn)代電子信息技術、航天技術和網絡技術，實現(xiàn)汽車與車主的實時信息反饋，也具有存在“盲區(qū)”，費用較高等缺陷。

GSM是目前基于時分多址技術的移動通信體制中較為成熟、完善、應用廣泛的一種系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)集中了現(xiàn)代信源編碼技術、信道編碼、交織、均衡技術、數(shù)字調制技術、話音編碼技術以及慢調頻技術，同時在系統(tǒng)中引入了大量計算機控制和管理，因而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、安全性和可靠性。[2]

ARM處理器是目前嵌入式系統(tǒng)中普遍采用的處理器，作為車載信息系統(tǒng)的硬件平臺，具有體積小、成本低、性能高、內嵌資源豐富等特點。

為此，設計了一款基于ARM的GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)，它以GSM網絡作為通信載體，以ARM 處理器S3C2410作為基本硬件平臺，實現(xiàn)汽車狀態(tài)的自動監(jiān)測與及時控制。

2 系統(tǒng)分析

基于ARM的GSM汽車監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，內部嵌入了專用通信模塊。該監(jiān)控器的工作原理如圖1所示：當傳感器檢測到車門開啟或是發(fā)動機開啟信號時，經過A／D轉換模塊將信號轉換成數(shù)字信號并傳送給ARM處理器，ARM處理器分析并處理該信息，將處理的結果（報警信息）以AT命令的形式發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊將報警信號以短信的方式發(fā)送到預定的車主手機中。車主根據(jù)收到的報警信息回復相應的短信，實現(xiàn)對汽車的控制如強迫關閉發(fā)動機或車門死鎖等操作。利用GSM網絡，可以將報警信息傳送到移動通訊覆蓋的任何地方，克服了現(xiàn)有技術報警信號傳送距離有限和噪音污染的缺陷。

監(jiān)控器還應具有修改系統(tǒng)密碼、動態(tài)設置監(jiān)控器的控制與解鎖指令、設置車主手機號碼等指令，在進行這些設置時需要用戶在短信中提供密碼以進行身份校驗。

圖1  遠程監(jiān)控器硬件結構示意圖

3 硬件設計

基于ARM的GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要包含S3C2410目標板、TC35i通信模塊、SIM卡模塊、光電耦合器、傳感器、控制器、電源系統(tǒng)等部分組成，如圖2所示。整個系統(tǒng)可分為三個部分：

1）  監(jiān)測部分  車門開關傳感器、發(fā)動機振動傳感器通過光電耦合器與S3C2410目標板的GPIO端口相連，對連接傳感器的端口將其配置為輸入模式。可以將相應的GPIO端口與外部中斷源進行綁定，當有相應信號產生時，觸發(fā)中斷，進行相應報警事件的處理。

2）  控制部分 控制器通過光電耦合器與目標板的GPIO端口連接，對連接控制器的端口配置為輸出端口。目標板發(fā)出的控制信號經控制器放大后去控制鎖定／開啟車門，或者控制發(fā)動機的熄火與啟動

3）  通信部分 目標板通過串口與GSM移動通信模塊相連接，以進行報警信息的發(fā)送或接收車主發(fā)送過來的控制指令及系統(tǒng)配置指令。通信模塊中有一張SIM卡，以實現(xiàn)對短信發(fā)送者或接收者身份的確定。

4）  電源部分 監(jiān)控系統(tǒng)的電源部分包括目標板供電、控制器及傳感器的供電，由于兩者電壓及電流的不同，這里用光電耦合器進行隔斷，以避免控制器中較大的電流對目標板損壞。整個電源系統(tǒng)可來自于汽車蓄電池，這樣汽車熄火后也可以正常監(jiān)控。

監(jiān)控程序存儲在目標板存儲器中，監(jiān)控程序是利用計算機進行交叉開發(fā)，最后下載固化到目標板中。

   圖2 遠程監(jiān)控器硬件連接圖

4 軟件設計

遠程監(jiān)控系統(tǒng)在嵌入式Linux平臺下，利用C語言進行開發(fā)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要分為如下模塊：

1）無線通信模塊 主要負責通信短信的發(fā)送與接收。短信的收發(fā)是通過向串口發(fā)送AT指令集來實現(xiàn)的。AT指令集是GSM 模塊與嵌入式計算機之間的通信協(xié)議。AT指令是以AT作首， 字符結束的字符串。每個指令執(zhí)行成功與否都有相應的返回。其他的一些非預期的信息(如有人撥號進來、線路無信號等)，模塊也將有對應的一些信息提示，接收端可做相應的處理。

所使用的短信息規(guī)范為GSM07.05，方式為PDU模式^[4]。PDU串表面上是一串ASCII碼，由’0’-’9’和’A’-’F’這些數(shù)字和字母組成，它們是8位字節(jié)的十六進制數(shù)。PDU串不僅包含可顯示的消息本身，還包含很多其他的附加信息，并且發(fā)送和接收的PDU串的結構也不完全一樣。發(fā)送短消息的PDU串的格式如表1所示，接受短消息格式與此略有不同，這里不再贅述。

表1發(fā)送短信息PDU串格式

短信PDU編碼的生成與解碼都按照GSM07.05規(guī)范寫成相應的函數(shù)以供監(jiān)控模塊和系統(tǒng)設置等模塊調用。

2）監(jiān)測與控制模塊  監(jiān)測模塊主要完成對傳感器信息的檢測，在滿足條件時產生中斷，在中斷服務程序中，生成報警短信并調用發(fā)送短信函數(shù)將報警信息發(fā)送給車主手機中?？刂颇K根據(jù)接收到的短信內容，發(fā)送相應的控件信號給控制器。

3）系統(tǒng)設置模塊    主要完成對車主手機號碼、短信中心號碼、系統(tǒng)密碼、報警信息內容、回復指令內容等內容的修改，以增加系統(tǒng)的安全性。設置短信內容格式如表2所示。

表2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用層指令

有關系統(tǒng)設置的信息以數(shù)據(jù)文件的方式存放在系統(tǒng)存儲器中。當修改設置時，就會修改該文件中的內容。

整個系統(tǒng)的程序流程如圖3所示。整個監(jiān)控系統(tǒng)一上電后就開始運行，只要有檢測的中斷事件發(fā)生，就處理中斷。當有新短信到達時，也會向串口發(fā)送一指定信息，因此對串口數(shù)據(jù)的接受也應采用中斷方式。這樣系統(tǒng)的效率較高，避免程序的不斷循環(huán)而浪費處理器資源。

圖3  遠程監(jiān)控系統(tǒng)程序流程圖

5 結束語

基于ARM的GSM遠程監(jiān)控器是目前較為先進的汽車監(jiān)控系統(tǒng)，它具有如下特點：1）利用短信作為傳輸手段，可以實現(xiàn)汽車狀態(tài)信息的“零時間報警”；2)借助于全球化的GSM網絡，無論車主身在何處，都可以“長距離報警”；3)以ARM為基礎的汽車監(jiān)控系統(tǒng)作為車載信息系統(tǒng)的一部分，在整體上具有“高性價比”；4)使用手機作為監(jiān)控器的操作終端，手機短信作為控制指令載體，具有操作方便的特點。

基于ARM的GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)不光是在汽車防盜系統(tǒng)中有著廣泛應用，同時它也提供了一種現(xiàn)代遠程監(jiān)控系統(tǒng)的新模式，在鐵路、交通、電力、工業(yè)、環(huán)保、水文等多種領域有著廣泛的應用前景。

參考文獻

[1] 湯志偉，陸亨立．基于嵌入式Linux的汽車信息服務系統(tǒng)[J]．微計算機信息，2006．3-2：209-211.

[2] 楊利娟，魯周迅．基于GSM線路檢修監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．微計算機信息， 2005．7-1:149-150

[3] 黃賢英，陳緩．基于Linux的嵌入式汽車智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計[J]．微計算機信息， 2006．12-2：226-228

[4] 中國電子技術信息網. 通過串口收發(fā)短消息[EB/OL].