文献标识码： A
文章编号： 0258-7998(2013)12-0034-03
城市的快速发展使得私家车的保有量不断提高，在给人们带来交通便捷的同时也造成了停车难和寻车难的问题[1]。驾驶员需要停车时盲目地在目的地附近寻找空车位，尤其在车位紧张的街区，即使花费大量时间也找不到空车位。现有的解决办法通常是在主要交通干道上用电子显示屏显示停车场空泊位的情况，这种方法虽然起到一定的辅助作用，但是仍需要驾驶员在目的地附近盲目寻找，所以并没有从根本上解决车主难以快捷地找到车位的问题。当车主返回取车时，由于地下车库非常大，而且地形复杂，寻车也十分困难。随着嵌入式、GPS以及GPRS和GSM技术的发展，为快速找到空车位并获知车位信息提供了有效的解决方法。
1 系统总体结构及功能
结合GPS定位技术、GPRS数据传输技术和GSM无线通信技术搭建了基于ARM11平台的停车场实时车位查询系统。该系统主要由3个部分组成，其结构如图1所示[2]。其中车载嵌入式设备主要由S3C6410微处理器及外围电路（RS-232接口、USB接口、LCD显示、A/D转换等）、GPS模块和GSM/GPRS收发模块组成。信息处理中心主要由服务器和GPRS模块组成。而分布在各个停车场的无线发射模块则主要由MCU控制器和GPRS无线模块组成。
系统的主要功能如下：
(1)各个停车场将实时空泊位信息通过GPRS无线网络传输到信息处理中心服务器，信息中心将空车位信息显示并存储到数据库中。
(2)车载系统向信息中心发出停车请求，同时将GPS定位信息发送过去，信息中心根据位置信息将附近几个停车场的泊位情况发送到车载终端供驾驶员择优选取。
(3)驾驶员将车停好后，车载终端将车位信息通过GSM无线通信模块发送短消息到驾驶员手机，以便回来时寻车。
2 系统硬件设计
2.1 S3C6410微处理器模块
S3C6410微处理器是三星公司推出的微处理器芯片，它基于ARM11架构，采用ARM1176JZF-S内核，包含16 KB的指令数据Cache和16 KB的指令数据TCM。ARM Core电压为1.1 V时，可以运行到553 MHz，在1.2 V时，最高可以达到667 MHz。通过AXI、AHB和APB组成的64/32 bit内部总线与外部模块相连，并且支持多种外部接口，是一个低成本、低功耗、高性能的应用处理器。
2.2 RS232接口模块
系统中嵌入式终端与GPS定位模块、GSM/GPRS模块之间采用RS-232串行通信接口连接，停车场的计算机也通过RS-232接口与GPRS模块连接[3]。所以采用MAX232芯片来实现TTL与RS-232电平的转换。MAX232典型工作电路如图2所示。
当PC或者嵌入式终端需要与外部设备进行通信时，将RS-232接口与无线设备直接相连，从而使用RS-232标准协议，将数据发送和接收端口交叉相连，其余的信号均未使用。最后通过软件实现握手功能，具体的硬件电路连接图如图3所示。
2.3 GPS定位模块
本系统使用的GPS模块是瑞士u-blox公司的NEO-5Q芯片，芯片的外围接口电路如图4所示，此芯片为多功能独立型 GPS 模组，以ROM 为基础架构，成本低，体积小，而且它采用最新的KickStart微弱信号攫取技术，能确保采用此模组的设备在任何可接收到信号的位置及任何天线尺寸都能够有最佳的初始定位性能并且能进行快速定位。
GPS模块用于接收GPS定位信息,它遵循NMEA-0183协议标准，这是一个常用的GPS 通信协议。该GPS模块接收机的硬件接口能够兼容开发板的RS-232C协议串口,通过串口与ARM芯片串口通信引脚相连接。最后通过程序解析GPS数据包中的GPRMC数据项，以获取GPS 的经度、纬度、方向和速度等方面的信息，然后将定位信息通过无线通信设备发送到信息处理中心的服务器。
2.4 MG323无线传输模块
MG323 模块是华为公司推出的工业GSM/GPRS模块[4]，它在内部嵌入了TCP/IP协议，具有丰富的AT指令集，它可工作在 GSM950、 EGSM900、 GSM1800、 GSM1900 4个频段，实现与 Internent 的无缝连接。MG323硬件上有电源接口、RS-232接口、SIM 卡接口等，通过串口与ARM芯片串口相连，其典型接口电路如图5所示。
MG323模块的工作电压范围为直流 3.3 V～4.8 V。在实际供电网络中，当MG323处于最大发射功率时会引起工作电压的跌落。一旦低于3.3 V则会使得MG323模块重启，所以不建议使用边缘值电压。外部供电电压推荐使用电流输出大于1.5 A的LDO或者是开关电源，并在电源的端口处并联一个大于470 μF的旁路电容和一个0.1 μF 的去耦电容，以保证电压的稳定提供。具体电路图如图6所示。
3 系统软件设计
系统主要是解决车载终端与信息处理中心以及车载终端与驾驶员手机的远程无线通信问题，分别采用GPRS无线模块和GSM通信模块实现它们之间的数据通信，且均通过AT命令来控制。
系统硬件采用S3C6410 主控芯片，操作系统则采用Linux2.6.38内核。先将制作好的uboot烧写到Nor Flash 中，然后再通过移植配置，烧录内核和文件系统，使之适合该硬件平台。应用软件使用C语言编写，在经过arm-linux-gcc交叉编译之后再移植到ARM平台运行。
3.1 系统主程序设计
当驾驶员需要查询附近停车位时，GPRS模块把GPS测算出的地理位置坐标和相关的定位数据发送给GPRS网络，GPRS网络提供通信链路，接入Internet后，把这些定位信息传送给信息处理中心[5]。信息中心的服务器具有Internet静态IP地址，它通过Socket接收机与GPRS网络建立连接，实时接收来自各个车载终端的信息，然后根据各个车载终端发送过来的车位信息将附近停车场空车位信息再发送到驾驶员的车载终端。
启动Linux系统后，通过GPRS来实现远程数据的传输，其应用程序流程图如图7所示。它主要包括以下几个步骤：(1)初始化串口，包括波特率、数据位、停止位等初始化工作。(2)配置参数，GPRS通信过程中要设置的配置项和AT指令有：AT#CGD CONT=１，“IP”，“CMNET”为接入网关；AT#APNSERV=“CMNET” 为设置网络接入点名称；AT # TCPSERV =“* ”为上位机IP 地址设置；A T # TCPPORT =“6800”为上位机侦听端口设置。设置好这些命令参数后，系统上电时即可自动从Flash中读取相应参数。(3)建立连接，AT指令“AT#CONNECTIONSTART”请求网络连接，然后再用连接命令“AT#OTCP”即可登录远程Internet。(4)数据传输，发送数据时，GPRS模块将接到的发送数据经过封装后直接发送到GPRS网络；接收数据时，将接收到的数据帧经过协议处理模块拆封后，提取数据，然后再传输给ARM终端的串口。(5)断开连接，使用“AT # CONNECTIONSTOP”来断开GPRS连接。
3.2 短消息发送程序设计
驾驶员按信息处理中心发送过来的停车位停好车之后，系统会将具体的车位信息通过GSM模块以短信
的方式发送到驾驶员的手机中[6]，短信内容为：“客户您好，您所在车位为A区域09号，在A通道处左转10米即可到达”，从而方便驾驶员回来时快速找到车位。
短信的发送也是通过AT命令来控制GSM模块实现的。首先向GSM模块发送AT#CONNECTIONSTART命令请求网络连接，再发送AT+CMGS=手机号码+回车键，然后等待GSM模块返回ASCII字符“>”后，将系统接收到的车位信息输入，PUD数据以<Z>作为结束符，短信发送到号码为“1585073XXXX”的手机后返回OK。
4 系统调试
整个系统在实验室环境下进行调试，将具有上网功能的SIM卡插入卡槽，将GPS 定位天线放到室外，然后将GPS和GPRS/GSM 2个模块通过串口线与开发板相连。将硬件开机，接着打开运用程序。首先将车载终端的GPRS模块与信息处理中心通信调试，在信息处理中心接收到车位信息之后，再通过GSM模块将车位信息发送到用户的手机上。
由于GPRS技术成熟，而且具有较强的数据纠错能力，能够实现数据远距离的准确传输，所以这里主要测试GPS的定位信息是否准确，因为这个数据才是快速找到停车场车位的关键[7]。取3个不同的点(D1、D2、D3)对定位精度进行测量，测量计算后的精度如表1所示。
由上述结果可以看出，定位时间越长，定位的精度越高，至少也能保持在15 m以内，这样的距离对于车载终端定位，实现附近停车场查找是足够的。而且GPS是全天候工作，极少有工作盲区，因此，该GPS模块用在车载定位上具有较高的可靠性。
提出一种基于ARM/GPS/GPRS/GSM的智能停车位查询系统实现方案[8]，结合ARM低功耗、高效率的处理技术以及GPS精确定位的优点，为驾驶员提供了一个快速找到停车位的方法，还从很大程度上提高了停车场的利用率，具有较高的市场推广价值。
参考文献
[1] 周先春，石兰芳，周杰.一种出租车调度中心系统的设计[J].电子技术应用，2012，38(3)：136-138.
[2] 朱红梅，惠晓威.基于物联网的智能瓦斯监测系统[J].仪表技术与传感器，2012(10)：70-72.
[3] 刘西秀，张民，刘勇.GSM技术在远程监测系统中的应用[J].仪表技术与传感器，2012(10)：79-81.
[4] 鲍玉军.基于ARM与GPRS技术的SCADA系统在风光电厂中的应用[J].电子技术应用，2011，37(6)：131-134.
[5] 孙德辉，卫革，杨扬.基于ARM的GPRS远程数据传输系统的设计[J].计算机应用，2010，29(7)：26-28.
[6] 韩淑芳，于洪彪，王佳美.基于车联网技术停车场管理系统的应用[J].交通科技，2013(2)：158-160.
[7] 王晓明，高平.提高手持GPS定位精度的方法研究[J].宁 夏工程技术，2009，8(4)：338-340.
[8] 霍淑珍.基于ARM11的车载信息娱乐模块的开发与研究[J].微型机与应用，2010，29(8)：66-68.