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原文传递基于扩频通信的车载路况提示系统

论文题名：	基于扩频通信的车载路况提示系统
关键词：	路况提示系统;扩频通信;无线传输;SPI接口;SD卡
摘要：	随着汽车工业越来越紧密的贴近人们的生活，技术也愈来愈先进，车载控制系统、GPS、车载收音机以及车载蓝牙等电子设备已经成为一辆车的标准配置。路况信息和汽车电子系统的结合近几年也开始向实际应用发展，车载系统大多是嵌入式系统，它们各自有特定的功能，包括监视、辅助等。嵌入式系统在弱电领域的应用广泛而且多样，嵌入式的概念里说明了它是为某种特定应用而设计的，本系统就是为路况提示而开发的系统。系统运用到了电子电路、计算机技术、信号处理、软件开发等学科知识，这些学科的发展，为路况提示系统的开发提供理论依据。　　安全是每个司机驾驶时考虑的第一要素，观察行车环境和了解路况信息对安全驾驶来说至关重要，特别是对于车队行车，领头的驾驶员所发出的信息会影响整个车队的行车安全。目前来说车队大多使用对讲机来进行信息交流，但存在串台或者频带占用的情况，只要其中一台使用信道，那么其余对讲机就不能使用，是半双工的工作模式，这会影响头车播报路况和行车信息。针对这一问题，提出了基于扩频通信的路况提示系统，主要对山区行车和高速行车进行路况播报，除了提示路况信息，还能传输驾驶员命令与请求，最大可能涵盖行车过程中遇到的各种问题。系统以按键模式触发信息发送，免去单手掌握方向盘的不安全因素，也避免驾驶员注意力分散的情况。　　路况提示系统采用LoRa扩频通信技术进行无线传输，LoRa技术标准于2013年发布，其应用目标直指物联网方案。LoRa不同于直接扩频系统和跳频系统需要插入伪随机码（PN码）来扩展频带，而是通过线性调频信号频率随时间变化的特点，将一个单一频率的信号扩展，使能量分散到更广泛的频段。而目前市面上的LoRa无线芯片大多采用SemTech公司提供的射频芯片，型号为SX1276和SX1278。所以本系统选用的无线传输模块是搭载了SX1278的AS62-DUT2模块。传输频率为免申请频率段410MHz-441MHz，，传输有效距离为3km，因为其超高的灵敏度和超强信噪比，信号抗干扰能力强于其他扩频通信。　　本文所研究的是LoRa扩频技术在车载产品中的应用，以STM32为核心微处理器，完成了对系统的搭建。电路图的设计主要依靠电路设计软件AltiumDesigne10来完成，而软件设计与调试工作在KEIL MDK平台中完成。主要的研究工作如下:首先确定系统方案，采用无线方式传输数据，制定了外围模块。数据传输方面选择了数据传输模块AS62-DUT2，数据存储方面使用SD卡，同时开发板还外接一个语音播放模块用作语音提示。　　其次，设计硬件模块与开发板的接口，数据传输模块通过串口与开发板上的MCU进行数据交换，MCU通过SPI通信模式连接SD卡。在接收端没有设置SD卡，接收端传输给发送端的信息会记录在发送端的SD卡中。而语音播放模块通过IO口扩展连接MCU，按键系统是MCU的IO口直接控制，都是低电平有效。整个系统的流程就是驾驶员根据行车环境选择模式，通过按键发送路况或者命令，这些信息通过串口传输到数据传输模块，由天线发送出去，接收端通过识别接收到的数据判断该将低电平传输给哪一个IO口，从而播放对应的语音提示。　　最后是系统的软件设计工作，发送端与接收端的流程不同，其他包括系统模块初始化，实时时钟，DMA配置等。发送端硬件设置了SD卡，当中还要植入FATFS文件系统，避免难以记录有效数据位置和无法确定SD卡剩余空间。主程序主要完成数据发送和接收工作，发送数据通过按键识别来完成，接收端通过设置串口中断来实现数据接收。只是接收端的主流程里没有写入SD卡这一项。发送端发出的数据和接收端的请求都会通过SPI接口写入SD卡，以当日的日期为文件名，记录当天的数据发送与接收的信息。　　测试结果表明，STM32丰富的外设使系统设计简便，通过软件设置，实现了在“高速模式”下的数据接收和发送功能，并成功的将发送端的发出的信息写入到SD卡中。测试过程中发送端与接收端相距3km以上，也验证了数据传输模块准确而高效的信息传输功能。由此表明，该系统具有广泛的实际应用意义，能为安全驾驶提供保障。
作者：	周姝颖
专业：	通信与信息系统
导师：	郭亚莎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文