我国车载视频监控系统应用范围扩大 未来引爆无限商机
- 来源：eechina
- 2015/6/23 10:26:502005
我们来看看四川省，全省将在10月31日前，将全部旅游包车客运车辆安装使用车载视频终端；12月31日前，全省省际、市际班线客运车辆将全部安装使用车载视频终端；2016年12月31日前，全省所有班车客运和包车客运车辆将全部安装使用车载视频终端。视线转到湖北省，该省西陵区将在2015年在全市建成全区校车车载监控网络体系。校车车载网络能够实现报警、监控、取证等功能，大幅提升校车安全管理效能，实现校车安全管理由传统方法向信息化管理的跨越。再来看看杭州，近日市车管局区处开展教练车车载视频监控业务交流，请专人从车载视频监控使用前的准备、GPS实时监控、车载录音的收听、车载监控证据保存等方面进行了详细地讲述。这一举措，是为了监控在夏季高温天气，驾校教练员离岗现象，车载视频监控的全面使用为提升一线执法效率提供了有力保障。
本文将gps定位技术应用于气车，与现有定位技术组合起来共同完成定位监控任务，将大大提高定位准确性及安全性，同时能够降低资金投入，具有很广阔的发展空间。
系统硬件的结构设计
车辆监控系统由车载端（包括arm工控机、触摸屏、gps接收模块和电源等）、通信系统（gprs）、监控中心三大部分组成。车载端的gps模块实时接收定位卫星的位置、时间等数据，一方面发送给车内的arm微型工控机，得到车辆的当前位置并且在电子地图上显示：另一方面，数据将通过gprs终端模块发送到远程监控中心服务器，使得监控中心能实时得到所有车辆的位置信息，给车辆的安全监控以及远程凋度提供了基础。通过spi接口与can总线相连，利用can总线挂接传感器，检测汽车主要技术参数，can总线模块可以使本系统与其他车载模块的连接，完成收集车辆的状态信息以及进一步控制。can总线模块主要包括can总线的控制器和收发器，在这里分别选用的是microchip公司的mcp2510和飞利浦公司的pca82c250。其中，can总线控制器mcp2510实现了can总线的协议，can总线收发器pca82c250提供协议控制器和物理传输线路之间的接口。由于can总线控制器mcp2510具有spi接口，因此，系统中将其与s3c2440的spi0相连。故障检测模块主要是对汽车的主要技术参数进行检测，并显示到lcd显示器上，如果检测到故障，会发出报警信号。本文主要检测的技术参数包括燃油消耗量、制动力、转向力、发动机温度、冷却液温度、前照灯，以及车内噪声和尾气等方面。该模块主要是通过各种传感器把各种信号转换为电信号，再利用信号处理电路把电信号进行相应的处理，使其能与can总线模块进行数据传输。车载端的硬件组成框图，如图1所示。
车载端的硬件组成框图
应用程序总结构
应用程序的总体流程图如图2所示。由于gprs模块和gps模块都是通过串口和监控终端连接的，程序系统初始化的工作就是对串口进行初始化，使串口按gprs及gps模块的要求工作。之后创建共享内存是为gprs通信子进程与gps子进程之间的通信做准备。gps子进程负责从串口接收gps信息并把这些信息写入共享内存内，gprs子进程则将共享内存内的gps信息通过网络送到远方的监控服务器。
应用程序的总体流程图
gps驱动程序的编写
为了使arm上的应用程序能够处理gps接收到的导航信号，要编写gps的驱动程序。
这个gps驱动程序也是属于字符型驱动程序，首先了解嵌入式开发中应用程序、库、内核、驱动程序的关系：应用程序调用应用程序库函数完成功能；应用程序以文件形式访问各种资源；应用程序函数库的一部分直接完成功能，一部分函数通过系统调用由内核完成，内核处理系统调用，调用设备驱动程序，设备驱动程序直接与硬件通信。如图3所示
驱动程序和应用程序的关系
一般linux的设备驱动有三种类型，字符设备、块设备、网络设备。而我要讲的gps模块的驱动程序是属于字符设备。对于字符设备发出读/写请求时，实际的硬件i/o操作一般紧接着发生。在设备管理中，除了设备类型外，内核还需要一对被称为主从设备号的参数，才能标识一个设备。主设备号相同的设备使用相同的驱动程序，从设备号用于区分具体设备的实例。用命令cat/proc/devices可以查看系统中所有设备对应的主设备号。所以在gps驱动程序的开始定义设备名称#definedevice_name“s3c2440-gps”再定义主设备号，我是让系统自动分配的，以防主设备号已被占用，staticintgps_major=0;驱动程序以一个模块初始化函数作为入口，如module_init（s3c2440_gps_init）向内核声明当前模块的初始化函数;再写gps的初始化函数：staticint__inits3c2440_gps_init（void）函数，在这个函数里面注册一个设备，返回主设备号，可以写成：gps_major=register_chrdev（0，device_name，&s3c2440_gps_fops），s3c2440_gps_fops是定义了的结构体，规定了驱动程序向应用程序提供的操作接口。如：staticstructfile_operationss3c2440_gps_fops={.owner=this_module，。
open=s3c2440_gps_open，.release=s3c2440_gps_release=s3c2440_gps_release，.ioctl=s3c2440_gps_ioctl}；继续向下写，gps_class=class_create（this_module，device_name）;在/sysfs目录下创建这个设备的类。再是注册这个设备的类，如device_create（gps_class，null，mkdev（gps_major，0），null，device_name）。
gps应用程序即定位功能的实现
要实现gps的定位必须先要对gps数据包进行解析，gps上电后，每隔一定的时间就会返回一定格式的数据，数据格式为$信息类型，每行开头的字符都是$，接着是信息类型，后面的是数据，以逗号分开，完整的数据类型如下：$gprmc，080655.00，a，4546.40891，n，12639.65641，e，1.045，328.42，170809，，，a*60信息类型为：gpgsv：可见卫星信息、gpgll：地理定位信息、gprmc：推荐小定位信息、gpvtg：地面速度信息、gpgga：gps定位信息、gpgsa：当前卫星信息、这里我只解析gprmc和gpgga的信息。一.gprmc数据详解：$gprmc，《1》，《2》，《3》，《4》，《5》，《6》，《7》，《8》，《9》，《10》，《11》，《12》*hh《1》utc时间，hhmmss（时分秒）格式《2》定位状态，a=有效定位，v=无效定位《3》纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）《4》纬度半球n（北半球）或s（南半球）《5》经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）《6》经度半球e（东经）或w（西经）……。
后编写代码，把经/纬度解析出来，对于gpgga类型数据，也是一样，先了解每一位的含义，再写代码把海平面高度和大地水平面高度等数据解析并显示出来。
gprs通信模块实现
gprs模块是借助gprs无线网络实现数据的无线传输，从而在不同的车辆或车辆与控制中心之间架起沟通的桥梁，所以软件的功能主要是建立无线连接，按照gprs通信协议传输数据。gprs模块的通信主要是通过串口驱动实现，在嵌入式linux内核中已经提供了对串设备的支持，因此在配置内核编译选项时，只需要选中对串口设备的支持，就可以实现对gprs模块的串口数据通信功能。为了实现与internet的通信，还需要在配置内核编译选项时选中ppp和tcp/ip协议。这样一旦网络连接建立，就可以使用应用程序来实现网络数据的通信。本系统数据链路层采用ppp协议，它是一种面向字符的协议，是为在两个对等实体间传输数据包连接而设计的，使用可扩展的链路控制协议lcp来建立、配置和测试数据链路。用网络控制协议族ncp来建立和配置不同的网络层协议，并且允许采用多种网络层协议。一个ppp会话分四个步骤：建立连接、连接质量控制、网络层协议配置和连接终止。
嵌入式linux系统内核源自于linux内核，并保留了对tcp/ip以及其他的网络协议的支持。在嵌入式linux系统上编写网络应用程序与在linux上编写网络应用程序没什么大区别，通常只需要做很小的修改就可以移植到嵌入式linux系统上。至此，gprs模块完整地集成到嵌入式终端中。
gps导航地图
can模块实现
can总线驱动程序要完成的报文发送、接收等任务都是围绕can总线控制器展开的，因此驱动程序主要是对控制器mcp2510内部寄存器进行操作。can总线控制器mcp2510的初始化按照以下步骤进行：（1）软件复位，进入配置模式；（2）设置can总线波特率；（3）关闭中断，设置id过滤器；（4）切换mcp2510到正常状态；（5）清空接收和发送缓冲区；（6）开启接收缓冲区，开启中断。
实验结果
本实验结果能达到基本的要求，参见图4，图的右上角是经/纬度。本系统还不完善，还有很多实用的功能有待进一步开发。
结论
该系统能够通过gps和gprs实现车辆定位以及车辆与控制中心之间的数据通信，还能够通过can总线检测汽车主要技术参数，为交通道路的智能管理以及汽车的安全驾驶提供了可靠。