1  引言

　　近幾年來，GPS導航定位技術在不斷發展，越來越多的車輛加裝了車載GPS終端。時至今日，車載GPS終端已經成為城市交通管理網絡的重要組成部分。但一直以來，用戶在加裝了車載GPS終端后，由于缺乏友好的人機交互設備，影響了用戶使用和車載GPS終端的普及，限制了車載GPS終端產品的功能擴展。通過加裝漢字顯示終端，能使用戶更便捷的使用車載GPS終端，方便中心進行調度管理，彌補以前產品的不足。

　　2  嵌入式漢顯的組成

　　嵌入式漢顯的作用主要是通過串口與GPS車載終端和計價器通信，接收處理GPS車載終端發送的GPS定位信號和計價器發送的相關運營數據，并通過紅外遙控器和按鍵讓用戶對漢顯進行設置和操作，然后在液晶模塊上顯示相應的內容，并能提供語音服務。

　　嵌入式漢顯由以下幾個部分組成：漢顯主板、液晶模塊、紅外接收頭、按鍵、喇叭、發光二極管以及連接器。

圖1  車載GPS系統結構圖

3  主板硬件部分

　　嵌入式漢顯的主板由以下幾個部分組成：并口Flash，供電電路，LCD模塊接口及驅動電路，串口通信電路，看門狗電路和語音芯片及功放電路。

圖2  漢顯結構圖

　　3.1 MSP430系列單片機

　　MSP430系列單片機是由TI公司開發的16位單片機，其突出特點是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場合，是目前業界所有內部集成閃速存儲器(Flash ROM)產品中功耗的，消耗的功率僅為其他閃速微處理器(Flash MCUs)的1/5。在3V工作電壓下其耗電電流低于350uA/MHz，待機模式僅為15 uA/MHz，具有五種節能模式。其64K的程序空間保證了可容納足夠的代碼長度，而程序執行中可寫的內部FLASH可用于存放中心號碼，電話號碼和GPS車載終端設置等重要數據。單片機內有抗ESD保護，有較強抗干擾能力。在線編程，程序更新方便。仿真器結構簡單，可自行制作。該系列工業級單片機工作溫度范圍為-40~+85攝氏度，可滿足車載設備應用要求。

　　3.2 供電電路

　　為了兼容不同的車載電瓶提供的12V和24V電壓，供電電路采用的電壓變換器應能滿足可輸入電壓在9V至36V之間。由于車載環境較為惡劣，電瓶供電波動大，為了防止外部干擾引起的大電流燒壞內部元器件，可在電源輸入端串聯自恢復保險絲。本設計思路主板的基本功耗大約在50mA左右，在LCD背光點亮時，功耗在180mA左右，因此可選取熔斷電流在350mA的自恢復保險絲可滿足要求。為了防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖，如靜電干擾，所導致的失靈或損壞，可在電源正極輸入端并聯一個TVS管，由于車載電瓶供電電壓為12V或24V，因此可根據實際情況選取。

圖3  供電電路

　　3.3 存儲器

　　Flash需要保存GPS定位信息、關鍵點、字庫、通話記錄、短信息、運營數據和其他數據。Flash容量需求分析如下：

　　3.3.1 字庫約需要800K字節。

　　3.3.2 GPS定位信息需要作為行車記錄加以保存，目前絕大多數GPS模塊都是每秒發送一次GPS定位數據，如果每一條都作為行車記錄保留沒有太大的實際意義，因此可每隔一至十分鐘保留一次定位數據，這樣的話10000條可至少保存大約一周的行車記錄，滿足實際應用需要。定位信息包括：時間、經度、經度標識、緯度、緯度標識、速度、方向、狀態以及附加信息等等。

　　定位信息量計算:10000條×48字節=480000字節

　　3.3.3 對于需要限速提示、路段提示、區域提示等特殊需求，可以通過預存這些關鍵點或多邊形的定位數據信息，車輛行駛過程中經過、到達、離開這些區域時，將收到的定位信息與之比對并配合語音播報即可判別并進行提示。關鍵點的信息包括：進入關鍵點時間、駛出關鍵點時間、左下角緯度、左下角經度、左上角緯度、左上角經度、右下角緯度、右下角經度、右上角緯度右上角經度以及其他標志位等等。

　　關鍵點信息量計算： 52字節×200個=10400字節(保存100個關鍵點，預留100個關鍵點容量)

　　多邊形信息包括：頂點的編號、頂點經度、頂點緯度等信息。

　　多邊形：10個×9個頂點×(2+10+11)=2070字節(保存10個9邊形)

　　因此容量應至少在1MB以上，采用并口通信的Flash以滿足與MSP430系列單片機的高速數據傳輸。

　　3.4 語音芯片及功放電路

　　為了縮短開發周期，可考慮采用處理器內部集成了完整的語音合成系統。以科大訊飛的語音芯片為例，該芯片支持任意中文文本的合成，中文編碼可以采用GB2312 或者Unicode 兩種編碼方式，電平邏輯為TTL 電平，通過串口(UART) 接收上位機發送的命令和數據，命令和數據以幀的方式進行封裝和發送，允許發送數據的長度為200個字節。語音芯片在接收到命令或文本合成完畢之后，通過串口TXD2向MCU發送反饋信息。MCU可以通過接收芯片的反饋，了解到芯片是否正確接收了命令，以及芯片是否完成了文本合成。當芯片READY信號腳處于低電平時，表明芯片處于待機就緒狀態；處于高電平時，表明芯片正處于文本合成狀態。語音通過10bit DAC 模擬音頻輸出，外圍功放電路采用常用的LM386的功放電路就能滿足要求。

圖4  語音芯片原理框圖

　　3.5 其它外圍電路

　　由于國內目前的車載GPS終端和計價器基本都是采用串口通信的方式連接漢字顯示終端，因此根據不同車載終端和計價器必須采用相應的串口通信方式，可考慮采用MAX202等轉換芯片電路、電流環電路或其他解決方案。電流環電路原理如下圖：

圖5  電流環電路原理圖

　　MCU和Flash采用3.3V供電的低功耗芯片，因此需要與LCD模塊通過3.3V~5V的電平轉換芯片為核心的驅動電路來連接，也可根據LCD模塊采用合適的解決方案。

　　4  結語

　　在車載GPS技術已經十分成熟的今天，車載GPS系統的發展趨勢是提供更友好的人機交互功能、更完善的服務。嵌入式漢字顯示終端通過串口即可實現對車載終端的擴展，為車載GPS終端提供友好的人機交互界面，以及個性化設置，大大方便用戶的使用，而且擴展了車載GPS終端的功能和資源，能為用戶提供更豐富的服務內容。因此，嵌入式漢字顯示終端必將極大地推動車載GPS系統的普及，促進車載GPS系統的發展。