引言

　　伴隨著國(guó)內(nèi)公共交通事業(yè)的發(fā)展，公交車報(bào)站的方式已經(jīng)有了很大的改變。它由傳統(tǒng)的售票員喊話報(bào)站逐漸變?yōu)轳{駛員使用報(bào)站器手動(dòng)報(bào)站，這在一定程度上節(jié)約了人力和物力。但由于駕駛員既要保證安全駕駛又要兼顧報(bào)站，所以經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)站不及時(shí)，甚至出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)的現(xiàn)象，而且讓駕駛員在駕駛過(guò)程中進(jìn)行報(bào)站，也存在安全隱患。

　　鑒于目前大部分城市公交系統(tǒng)均采用一人一車、自動(dòng)投幣、手動(dòng)報(bào)站的實(shí)際情況，本文提出了一種利用GPS信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)自動(dòng)播報(bào)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以大大減輕駕駛員的工作量，并能夠杜絕駕駛員在駕駛過(guò)程中由于兼顧報(bào)站器帶來(lái)的安全隱患。

　　1　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　基于GPS的公交車智能報(bào)站系統(tǒng)是無(wú)線通信技術(shù)和GPS技術(shù)的結(jié)合，整個(gè)系統(tǒng)由SPCE061A開發(fā)板、GPS接收模塊NAVMANJupiter30、NANDFlash存儲(chǔ)器K9F1208和SPLC501液晶顯示模組等組成。智能報(bào)站系統(tǒng)硬件電路的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　本設(shè)計(jì)選用SPCE061A作為系統(tǒng)的核心芯片。

　　SPCE061A是凌陽(yáng)科技公司開發(fā)的采用μ′nSPTM（mi2crocontrollerandsignalprocessor）內(nèi)核的16位微控制器，內(nèi)嵌32kB的FlashROM。在2.6～3.6V工作電壓下，其工作速度范圍為0.320～49.152MHz。高速μ′nSPTM內(nèi)核能夠非常容易而且快速地處理各種復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。SPCE061A芯片具有的特點(diǎn)還包括PLCC84封裝、極低的功耗、32位可編程的多功能I/O端口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、低電壓復(fù)位/監(jiān)測(cè)功能、8通道10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能、內(nèi)置自動(dòng)增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式以及雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能等，這使得它非常適合用作智能報(bào)站系統(tǒng)的核心芯片。此外，SPCE061A還內(nèi)置在線仿真接口，可方便地完成程序下載和數(shù)據(jù)寫入等工作。

　　1.2　關(guān)鍵技術(shù)分析

　　系統(tǒng)的接口電路如圖2所示，其中，主要的關(guān)鍵技術(shù)包括單片機(jī)與GPS模塊Jupiter30的通信、單片機(jī)讀寫NANDFlash大容量存儲(chǔ)器K9F1208以及3V/5V混合電源的轉(zhuǎn)換。

　　1.2.1　單片機(jī)與GPS模塊的接口

　　由于Jupiter30GPS模塊工作電壓為3.0～3.6V，串口輸出的CMOS信號(hào)電平與TTL電平基本兼容，故可直接與單片機(jī)的串口連接。默認(rèn)情況下，通信采用異步串行模式，速率為9600bit/s，每個(gè)數(shù)據(jù)幀包括8個(gè)數(shù)據(jù)位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位、1位停止位，GPS接收機(jī)的協(xié)議為NMEA，以1幀/s的速率依次輸出＄GPGGA、＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、＄GPZDA數(shù)據(jù)幀，所有數(shù)據(jù)幀都帶有校驗(yàn)和。

　　1.2.2　單片機(jī)與NANDFlash接口

　　K9F1280是Samsung公司生產(chǎn)的采用NAND技術(shù)的大容量、高可靠Flash存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量為64MB，除此之外還有2048kB的空閑存儲(chǔ)區(qū)。該器件采用TSSOP48封裝，工作電壓為2.7～3.6V。該芯片可以很好地與凌陽(yáng)SPCE061A開發(fā)板協(xié)同工作，而且64MB的空間也足以使報(bào)站所需的語(yǔ)音信息能夠全部得以保存。

　　1.2.3　混合電壓供電系統(tǒng)

　　便攜式數(shù)字產(chǎn)品的發(fā)展使得體積小、功耗低的器件得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字系統(tǒng)的工作電壓已經(jīng)從5V降至3V，甚至更低（例如2.5V和1.8V），但是目前仍存在許多5V電源的邏輯器件和數(shù)字器件。因此，在許多設(shè)計(jì)中3V（含3.3V）邏輯系統(tǒng)和5V邏輯系統(tǒng)共存，出現(xiàn)了不同的電源電壓在同一電路板中混用的現(xiàn)象。

　　本系統(tǒng)的開發(fā)板內(nèi)核電壓通過(guò)芯片SPY0029穩(wěn)定在3.3V，而I/O端口的電壓可以選擇3.3V，也可以選擇5V。所以在開發(fā)板上存在5V和3.3V這2種工作電壓，用戶可以通過(guò)跳線J5對(duì)這2種電壓進(jìn)行選擇，本系統(tǒng)選擇使用3.3V電壓。

　　1.3　LCD顯示模塊

　　SPLC501液晶顯示模組為128×64點(diǎn)陣，面板采用STN超扭曲向列技術(shù)制成，并且由128Segment和64Common組成，液晶顯示模塊LCM（liquidcrystalmodule）非常容易通過(guò)接口被訪問(wèn)。模組上的液晶顯示器采用凌陽(yáng)科技公司的SPLC501芯片作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)和控制器，該液晶顯示器為128×64點(diǎn)陣圖形。

　　2　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主程序主要包括各個(gè)模塊的初始化、設(shè)置異步通信參數(shù)并啟動(dòng)通信、根據(jù)狀態(tài)讀取UART緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)處理以及語(yǔ)言播報(bào)程序調(diào)用等。語(yǔ)音播報(bào)程序中使用的文件格式為凌陽(yáng)SACM-A2000，采用該格式只需在程序中直接調(diào)用語(yǔ)音播放函數(shù)即可。播放初始化程序完成初始化A/D和音量，播放程序從存儲(chǔ)器中取出語(yǔ)音數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行解壓，再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。整個(gè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)工作主要是在μ′nSPTMIDE2.0.0開發(fā)環(huán)境下完成的。

　　2.1　系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

　　軟件主要采用C語(yǔ)言編寫，系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，CPU將GPS接收器的信息串行讀入，同存放在NANDFlash芯片中的車站位置信息相比較，選擇需要播放的內(nèi)容。鍵盤接口主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)模式切換等設(shè)置。LCD顯示屏則可以讓駕駛員實(shí)時(shí)掌握機(jī)器的工作狀況。

　　2.2　GPS接收模塊的軟件設(shè)計(jì)

　　Jupiter30GPS接收模塊主要負(fù)責(zé)GPS數(shù)據(jù)的接收和解析。由于GPS輸出數(shù)據(jù)遵循NMEA20183協(xié)議，輸出的數(shù)據(jù)幀具有多種格式，如“＄GPGGA”、“＄G2PGSA”等。本系統(tǒng)僅選擇了其中的一種數(shù)據(jù)幀格式，即“＄GPRMC”（推薦最小數(shù)據(jù)量的GPS信息）。

　　CPU通過(guò)串行口得到定位數(shù)據(jù)幀后，通過(guò)搜尋ASCII碼“＄GPRMC”來(lái)判斷是否是數(shù)據(jù)幀頭部，然后再對(duì)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容進(jìn)行處理。由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號(hào)分割，因此，再通過(guò)對(duì)所經(jīng)歷逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)來(lái)判斷當(dāng)前正在處理的是哪一種定位導(dǎo)航參數(shù)，并作出相應(yīng)的處理。

　　3　結(jié)語(yǔ)

　　GPS是近年來(lái)興起的一種新技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，并逐漸成為人們生活中不可或缺的組成部分。單片機(jī)與NANDFlash存儲(chǔ)器的結(jié)合是該系統(tǒng)的一個(gè)特色，與ARM系列的GPS系統(tǒng)相比，它可以進(jìn)一步降低成本。本文設(shè)計(jì)開發(fā)的公交車智能報(bào)站系統(tǒng)基于當(dāng)前城市公交的現(xiàn)狀，利用新的技術(shù)解決了城市公交系統(tǒng)中存在的部分問(wèn)題，調(diào)試運(yùn)行效果良好，定位準(zhǔn)確，達(dá)到了預(yù)期效果。