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摘 要：提出一种基于嵌入式技术的货车车载终端设计方法。采用主从式结构设计，主机基于S3C2440和操作系统Linux2.6.26内核，主要完成与司机的人机交互、GPS定位以及与GSM无线通信等功能；从机CPU采用STC90C51，控制RFID、nRF24L01以及门禁系统；并采用Qt/embedded技术开发嵌入式系统界面以及SQLite开发系统后台数据库。
关键词：车载终端系统；嵌入式技术；S3C2440；STC90C51；Qt/embedded
中图分类号：TP391
近年来我国货运物流行业发展迅速，但由于技术管理等因素，货运车辆在运输途中无法对货运车辆实时监控，对司机对货车的操作状态无法实时获取[1]。本文在研究货运公司的实际需求和嵌入式技术的基础上，结合GPS、GSM以及无线射频技术[2]，提出一种新的车载终端系统，货运公司为每辆货运车辆搭载本车载终端，只需通过VPN通道即可在公司管理中心完成对每辆货车的实时监控以及信息化管理。
1 系统组成
本货车车载终端结构图如图1所示。每辆货运车搭载一个车载终端，具备GPS定位，RFID射频读卡以及GSM无线通信等功能。终端采用主从式设计方式，主机CPU采用S3C2440，操作系统Linux2.6.26内核，主要完成与司机的人机交互、GPS信号接收以及与管理中心无线通信等功能；从机CPU采用STC90C51，控制读取RFID射频读卡器读取司机卡内信息，以及控制nRF24L01模块与门禁系统的无线通信功能。
图1 车载终端结构图
2 车载终端硬件设计
从机采用单片机STC90C51作为主控芯片，并连接nRF24L01射频收发器和RFID射频读卡器芯片。nRF24L01需通过SPI接口与外界进行数据交换[3]，从机通过定义STC90C51芯片P2口的部分引脚功能并编程模拟SPI通信实现与nRF24L01通信，实现了从机对门禁系统的无线远程控制。从机将RFID射频读卡器读取持卡司机的基本信息传送给主机，并发送给管理中心认证。
车载终端主机系统采用三星公司的S3C2440 ARM9处理器，操作系统采用Linux2.6.26内核，控制MC37i模块与管理中心GPRS/GSM通信，以及控制GSTAR GS-92M GPS模块实现车辆的定位，并将定位信息发送给管理中心。从机与主机的数据传送采用中断方式，将主机CPU的S3C2440_GPG10引脚作为中断引脚连接从机CPU的P2.7，将从机的P1.0-P1.7作为数据线连接主机的GPIO口进行数据的传送。
3 车载终端软件设计
3.1 nRF24L01通信代码实现
nRF24L01是一款新型高倍无线射频芯片，由于其低功耗高性能低价格等特点被广泛运用于无线数据的传输。nRF24L01通过SPI接口即同步串行通信接口与外界进行数据交换，所以，实现nRF24L01无线通信最重要的是实现SPI接口的数据交换。
通过编写STC90C51单片机程序来模拟SPI通信实现nRF24L01与单片机进行数据交换[4]，系统设计中，CE为控制RX或TX模式选择，CSN为SPI片选信号，SCK为SPI时钟，MOSI为从SPI数据输入引脚，MISO为从SPI数据输出引脚，系统通过控制上面的引脚实现模拟SPI通信。
nRF24L01芯片还支持4种模式转换，它们分别是接收模式、发送模式、待机模式和掉电模式。它的地址最多可以达到5字节，本系统采用5字节地址，然后对nRF24L01芯片的地址进行配置。另外nRF24L01对数据包的处理应用增强型模式功耗低，发送数据可靠性高，本系统选择增强型模式来对地址进行配置。从机上的nRF24L01地址的配置，由于需要使用到发送、接收和掉电3种模式，所以本系统配置了nRF24L01作为发送端时的本地地址为：TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]，做为接收端时接收来自地址TX_ADDRESS0[RX_ADR_WIDTH]的数据。地址配置完毕后，还需要初始化模式来完成配置，之后即可实现通信。
3.2 终端主机应用程序设计
使用Qt设计器设计车载终端主机应用程序及人机交互界面，编写代码遵循QT/embedded编程一般规则，并添加国际化和中文支持[5]。应用程序功能通过LCD触摸屏界面上的三个选项卡实现：车辆的实时信息；终端系统信息；终端的操作。这样司机可通过LCD触摸屏来完成对车载终端的设置以及信息的查询。应用软件设计完成后，最后实现内核的配置与编译、根文件系统的制作以及系统的自启动。
主机应用程序设计中共定义了六个核心类。第五个核心类Widget类为主窗体类，其中包括信号函数和很多的公有槽函数，这些槽函数接收来自不同对象发出的信号，使得程序实时响应用户的操作。
3.3 终端主机数据库设计
由于车载终端还需要记录路途和车辆等信息，选择QT自带的SQLite轻量级数据库为车载终端后台数据库，建立数据表wayINF将其插入到数据库中。数据表设计如表1 所示。
最后通过SQL语句使用类Operator中的函数insertLog将其插入到数据库中。
4 结束语
本文根据货运车辆管理公司的实际需求，设计了一种基于嵌入式技术车载终端，可完成门禁管理、车辆定位以及车辆日志管理等功能。本终端工作稳定，功能丰富，具有良好的移植性、通用性以及广阔的应用前景。
参考文献：
[1]陈彩华，龙卫兵.基于ARM-3S的物流监控系统研究与设计[J].计算机测量与控制，2011（06）：1361-1363.
[2]姚振强，王建.基于RFID/GPRS/GPS/GIS 的危险品物流智能监管系统[J].公路交通科技，2013（02）：147-151.
[3]赵志华，段志伟.基于无线通信技术的温室环境参数监测系统[J].化工自动化及仪表，2014（06）：724-727.
[4]谭先俊，金燕.I/O Port软件模拟三线SPI通信时序[J].浙江工业大学学报，2011（05）：571-573.
[5]Jasmin Blanchette.C++ GUI Qt4編程（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2008.
作者简介：张光南（1981-），男，陕西宝鸡人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用。
作者单位：宝鸡文理学院 计算机科学系，陕西宝鸡 721016
基金项目：陕西省教育厅科学研究计划项目（项目编号：14JK1046）。
关键词：车载终端系统；嵌入式技术；S3C2440；STC90C51；Qt/embedded
中图分类号：TP391
近年来我国货运物流行业发展迅速，但由于技术管理等因素，货运车辆在运输途中无法对货运车辆实时监控，对司机对货车的操作状态无法实时获取[1]。本文在研究货运公司的实际需求和嵌入式技术的基础上，结合GPS、GSM以及无线射频技术[2]，提出一种新的车载终端系统，货运公司为每辆货运车辆搭载本车载终端，只需通过VPN通道即可在公司管理中心完成对每辆货车的实时监控以及信息化管理。
1 系统组成
本货车车载终端结构图如图1所示。每辆货运车搭载一个车载终端，具备GPS定位，RFID射频读卡以及GSM无线通信等功能。终端采用主从式设计方式，主机CPU采用S3C2440，操作系统Linux2.6.26内核，主要完成与司机的人机交互、GPS信号接收以及与管理中心无线通信等功能；从机CPU采用STC90C51，控制读取RFID射频读卡器读取司机卡内信息，以及控制nRF24L01模块与门禁系统的无线通信功能。
图1 车载终端结构图
2 车载终端硬件设计
从机采用单片机STC90C51作为主控芯片，并连接nRF24L01射频收发器和RFID射频读卡器芯片。nRF24L01需通过SPI接口与外界进行数据交换[3]，从机通过定义STC90C51芯片P2口的部分引脚功能并编程模拟SPI通信实现与nRF24L01通信，实现了从机对门禁系统的无线远程控制。从机将RFID射频读卡器读取持卡司机的基本信息传送给主机，并发送给管理中心认证。
车载终端主机系统采用三星公司的S3C2440 ARM9处理器，操作系统采用Linux2.6.26内核，控制MC37i模块与管理中心GPRS/GSM通信，以及控制GSTAR GS-92M GPS模块实现车辆的定位，并将定位信息发送给管理中心。从机与主机的数据传送采用中断方式，将主机CPU的S3C2440_GPG10引脚作为中断引脚连接从机CPU的P2.7，将从机的P1.0-P1.7作为数据线连接主机的GPIO口进行数据的传送。
3 车载终端软件设计
3.1 nRF24L01通信代码实现
nRF24L01是一款新型高倍无线射频芯片，由于其低功耗高性能低价格等特点被广泛运用于无线数据的传输。nRF24L01通过SPI接口即同步串行通信接口与外界进行数据交换，所以，实现nRF24L01无线通信最重要的是实现SPI接口的数据交换。
通过编写STC90C51单片机程序来模拟SPI通信实现nRF24L01与单片机进行数据交换[4]，系统设计中，CE为控制RX或TX模式选择，CSN为SPI片选信号，SCK为SPI时钟，MOSI为从SPI数据输入引脚，MISO为从SPI数据输出引脚，系统通过控制上面的引脚实现模拟SPI通信。
nRF24L01芯片还支持4种模式转换，它们分别是接收模式、发送模式、待机模式和掉电模式。它的地址最多可以达到5字节，本系统采用5字节地址，然后对nRF24L01芯片的地址进行配置。另外nRF24L01对数据包的处理应用增强型模式功耗低，发送数据可靠性高，本系统选择增强型模式来对地址进行配置。从机上的nRF24L01地址的配置，由于需要使用到发送、接收和掉电3种模式，所以本系统配置了nRF24L01作为发送端时的本地地址为：TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]，做为接收端时接收来自地址TX_ADDRESS0[RX_ADR_WIDTH]的数据。地址配置完毕后，还需要初始化模式来完成配置，之后即可实现通信。
3.2 终端主机应用程序设计
使用Qt设计器设计车载终端主机应用程序及人机交互界面，编写代码遵循QT/embedded编程一般规则，并添加国际化和中文支持[5]。应用程序功能通过LCD触摸屏界面上的三个选项卡实现：车辆的实时信息；终端系统信息；终端的操作。这样司机可通过LCD触摸屏来完成对车载终端的设置以及信息的查询。应用软件设计完成后，最后实现内核的配置与编译、根文件系统的制作以及系统的自启动。
主机应用程序设计中共定义了六个核心类。第五个核心类Widget类为主窗体类，其中包括信号函数和很多的公有槽函数，这些槽函数接收来自不同对象发出的信号，使得程序实时响应用户的操作。
3.3 终端主机数据库设计
由于车载终端还需要记录路途和车辆等信息，选择QT自带的SQLite轻量级数据库为车载终端后台数据库，建立数据表wayINF将其插入到数据库中。数据表设计如表1 所示。
最后通过SQL语句使用类Operator中的函数insertLog将其插入到数据库中。
4 结束语
本文根据货运车辆管理公司的实际需求，设计了一种基于嵌入式技术车载终端，可完成门禁管理、车辆定位以及车辆日志管理等功能。本终端工作稳定，功能丰富，具有良好的移植性、通用性以及广阔的应用前景。
参考文献：
[1]陈彩华，龙卫兵.基于ARM-3S的物流监控系统研究与设计[J].计算机测量与控制，2011（06）：1361-1363.
[2]姚振强，王建.基于RFID/GPRS/GPS/GIS 的危险品物流智能监管系统[J].公路交通科技，2013（02）：147-151.
[3]赵志华，段志伟.基于无线通信技术的温室环境参数监测系统[J].化工自动化及仪表，2014（06）：724-727.
[4]谭先俊，金燕.I/O Port软件模拟三线SPI通信时序[J].浙江工业大学学报，2011（05）：571-573.
[5]Jasmin Blanchette.C++ GUI Qt4編程（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2008.
作者简介：张光南（1981-），男，陕西宝鸡人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用。
作者单位：宝鸡文理学院 计算机科学系，陕西宝鸡 721016
基金项目：陕西省教育厅科学研究计划项目（项目编号：14JK1046）。