1 引言

　　目前，車載信息系統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（ITS）中必不可少的部分。

　　車載信息系統在統一的硬件平臺上集成了汽車儀表、防盜監控、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集成相比，節省了材料成本及通信成本，有利于汽車信息的數字化，也有利于提高整車性價比。[1]

　　汽車監控系統，是車載信息系統的一個重要組成部分，為汽車的防盜提供重要的保障。目前，汽車監控器的原理主要分為如下三類：短程監控和無線遠程監控和GPS定位監控。常用的近距離聲音監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。該監控方式缺點是監控距離短、對環境產生噪音污染、誤報率高、監控器易被拆卸或遭破壞。普通無線監控器則是利用專有的無線電頻率進行信息的監控，具有傳輸距離短、易受障礙物干擾等缺點。GPS定位報警器[1]利用現代電子信息技術、航天技術和網絡技術，實現汽車與車主的實時信息反饋，也具有存在“盲區”，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。GSM系統集中了現代信源編碼技術、信道編碼、交織、均衡技術、數字調制技術、話音編碼技術以及慢調頻技術，同時在系統中引入了大量計算機控制和管理，因而保證了數據傳輸的正確性、安全性和可靠性。[2]

　　ARM處理器是目前嵌入式系統中普遍采用的處理器，作為車載信息系統的硬件平臺，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遠程監控系統，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，實現汽車狀態的自動監測與及時控制。

　　2 系統分析

　　基于ARM的GSM汽車監控系統是一種新型的汽車監控系統，內部嵌入了專用通信模塊。該監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動機開啟信號時，經過A／D轉換模塊將信號轉換成數字信號并傳送給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送到預定的車主手機中。車主根據收到的報警信息回復相應的短信，實現對汽車的控制如強迫關閉發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，克服了現有技術報警信號傳送距離有限和噪音污染的缺陷。

　　監控器還應具有修改系統密碼、動態設置監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。

　　3 硬件設計

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

　　1） 監測部分 車門開關傳感器、發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送或接收車主發送過來的控制指令及系統配置指令。通信模塊中有一張SIM卡，以實現對短信發送者或接收者身份的確定。

　　4） 電源部分 監控系統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。整個電源系統可來自于汽車蓄電池，這樣汽車熄火后也可以正常監控。

　　監控程序存儲在目標板存儲器中，監控程序是利用計算機進行交叉開發，下載固化到目標板中。

 　 4 軟件設計

       遠程監控系統在嵌入式Linux平臺下，利用C語言進行開發。遠程監控系統主要分為如下模塊：

       1）無線通信模塊 主要負責通信短信的發送與接收。短信的收發是通過向串口發送AT指令集來實現的。AT指令集是GSM 模塊與嵌入式計算機之間的通信協議。AT指令是以AT作首，\r\n字符結束的字符串。每個指令執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’這些數字和字母組成，它們是8位字節的十六進制數。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，并且發送和接收的PDU串的結構也不完全一樣。發送短消息的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發送短信息PDU串格式

分段	含義	說明
08	SMSC地址信息的長度	共8個八位字節(包括91)
91	SMSC地址格式(TON/NPI)	用國際格式號碼(在前面加‘+’)
68 31 08 20 08 05 F0	SMSC地址	8613800280500，補‘F’湊成偶數個
11	基本參數(TP-MTI/VFP)	發送，TP-VP用相對格式
00	消息基準值(TP-MR)	0
0D	目標地址數字個數	共13個十進制數(不包括91和‘F’)
91	目標地址格式(TON/NPI)	用國際格式號碼(在前面加‘+’)
68 31 58 81 27 F8	目標地址(TP-DA)	8613851872468，補‘F’湊成偶數個
00	協議標識(TP-PID)	是普通GSM類型，點到點方式
00	用戶信息編碼方式(TP-DCS)	7-bit編碼
00	有效期(TP-VP)	5分鐘
06	用戶信息長度(TP-UDL)	實際長度6個字節
C8 32 9B FD 0E 01	用戶信息(TP-UD)	“Hello!”

        短信PDU編碼的生成與解碼都按照GSM07.05規范寫成相應的函數以供監控模塊和系統設置等模塊調用。

       2）監測與控制模塊  監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送短信函數將報警信息發送給車主手機中。控制模塊根據接收到的短信內容，發送相應的控件信號給控制器。

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

       表2 遠程監控系統應用層指令

指令	功能
SET CTR	設置短信中心號碼
SET USR	設置車主手機號碼
SET MSG	設置報警短信的文本內容
SET LCK	設置鎖定控制指令的內容
SET ULK	設置解鎖控制指令的內容

 

       有關系統設置的信息以數據文件的方式存放在系統存儲器中。當修改設置時，就會修改該文件中的內容。

       整個系統的程序流程如圖3所示。整個監控系統一上電后就開始運行，只要有檢測的中斷事件發生，就處理中斷。當有新短信到達時，也會向串口發送一指定信息，因此對串口數據的接受也應采用中斷方式。這樣系統的效率較高，避免程序的不斷循環而浪費處理器資源。

　　5 結束語

　　基于ARM的GSM遠程監控器是目前較為先進的汽車監控系統，它具有如下特點：1）利用短信作為傳輸手段，可以實現汽車狀態信息的“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為基礎的汽車監控系統作為車載信息系統的一部分，在整體上具有“高性價比”；4)使用手機作為監控器的操作終端，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遠程監控系統不光是在汽車防盜系統中有著廣泛應用，同時它也提供了一種現代遠程監控系統的新模式，在鐵路、交通、電力、工業、環保、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[J]．微計算機信息，2006．3-2：209-211.

　　[2] 楊利娟，魯周迅．基于GSM線路檢修監控系統的設計與實現[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控系統的設計[J]．微計算機信息， 2006．12-2：226-228

　　[4] 中國電子技術信息網. 通過串口收發短消息[EB/OL].