基于GPRS和GPS的汽車防盜系統設計

隨著中國經濟的迅猛發展，購車的家庭越來越多，但隨之而來的是盜車案件的增加。雖然目前大多數車輛都裝有防盜系統，但一般為聲光警告，一旦人與車距離過遠，車主將不能及時得知車輛被盜消息，因而失去很多報警的機會。如果車主有一部收發短消息的GSM手機，防盜系統就可以實現實時報警，并且GPS可確定具體車輛的方位信息，便于查找丟失的汽車。

1 核心控制器部分

1.1 STR710F微控制器介紹

　　STR71X是片上集成Flash和RAM的微控制器。它基于高性能的ARM7TDMI內核，擁有豐富的外設和增強的I／O功能。該系列的所有器件都包含片上高速單電壓Flash存儲器和高速RAM存儲器。由于內嵌ARM內核，所以STR71X與ARM的所有工具和軟件兼容。

1.2 STR710F微控制器總體結構

　　STR710F微控制器總體結構如圖1所示，內部總線和2條APB總線將片上系統和外設資源緊密地連接起來。其中，內部總線是主系統總線，連接CPU、存儲器和系統時鐘等；APB1總線接高速外設，APB2總線連接系統通用外設和中斷控制。I／O端口包括P0、P1、P2三個16位端口，其他的外設接口引腳都與I／O端口的引腳功能復用。此款處理器支持CAN總線功能，這在汽車電子中有著很重要的應用。

2 GPRS Modem介紹

　　開發系統選用了Wavecom公司的pj_q2403新一代GSM／GPRS雙模模塊，采用緊湊型設計，完全兼容上一代的TC35產品，為用戶提供了簡單、內嵌式的無線GPRS連接。該模塊的GPRS永久在線功能提供了最高的數據傳輸速率，且體積小、功耗低，能提供數據、語音、短信、傳真功能，可廣泛用于遙感測量記錄傳輸、遠程信息處理、電話。該模塊作為理想解決方案的高速數據傳輸，廣泛應用于POS終端機和掃描器、安全系統、遠程遙測和信息處理系統、跟蹤管理系統、交通控制和導航系統、便攜式控制裝置、GPRS；支持EGSM900／GSM1800雙頻，支持GPRSClass8／GPRSClassB、AT指令直接控制；CSD狀態下最高速率為14.4 kbps，GPRS狀態下最高速率為86.5 kbps。

2.1 GPRS業務

　　GPRS是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+規范實現的內容之一。它是一種基于GSM的移動分組數據業務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。GPRS在現有的GSM網絡基礎上疊加了一個新的網絡，同時在網絡上增加一些硬件設備和軟件升級，形成了一個新的網絡邏輯實體，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項高速數據處理的科技，它以分組交換為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態下使用各種高速數據業務，包括E-mail進行Internet瀏覽等。GPRS是一種新的GSM數據業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25服務；由于采用分組交換技術，每個用戶可同時占有多個無線信道，同一無線信道可以由多個用戶共享，資源被有效地利用。GPRS技術160 kbps的極速傳送幾乎能讓無線上網達到公司ISDN的效果，實現隨身攜帶互聯網。

2.2 GPRS連接GPRS原理

　　GPRS提供的指令接口符合GSM07.05(短消息服務和小區廣播服務數據終端設備與數據電路終端設備之間的接口)和GSM07.07(GSM移動設備的AT指令系統)規范。ARM7處理器通過串口發出的AT指令建立通信鏈路。AT指令集的指令格式都以AT開頭，下面是幾個常用連接GPRS業務的AT指令。

以上命令成功后，即建立了與GPRS的通信業務，并與數據中心建立了通信鏈路，可隨時收發用戶數據設備的數據。

3 汽車防盜系統組成結構及功能

　　汽車防盜系統主要由基于ARM7的開發板、GPRS模塊、GPS模塊和檢測電路組成。

3.1 信號采集

　　信號采集系統是利用傳感器檢測電路感受外界對汽車的作用，并對有效信號進行采集與檢測。通常車輛損壞和被盜有以下幾種形式：①車身、車門、車窗遇到碰撞或是敲擊；②車門、發動機蓋、后貨箱門遭到非正常的開啟；③電器線路受損；④盜車者侵入車內，或用偷配的鑰匙開啟車輛；⑤未解除防盜功能時拖動車輛或使車輛升離地面。

　　本系統主要針對非正常形式的開門(例如利用假鑰匙打開車門，或者強行的敲開車門等狀況)對車體產生的震動進行檢測，之后對系統產生電信號。這時由GPS確定的方位信號可通過GPRS模塊向車主或者中心控制臺傳送具體的車輛位置信息，有利于失主找到丟失的車輛。同時，通過遙控器控制可實現開關車門，設防、撤防、控制開啟后備箱、控制尋車、控制震動報警功能，并且車主離車時可沒置溫馨的提示音。當非法開動或者遭受破壞時，車控CPU向車主和服務中心發送短信及打電話，汽車報警器發出語音報警，且4個轉向燈不斷地閃，同時可實現汽車的自動熄火。

3.2 監控中心

　　監控中心設計為一個網站，其汁算機可通過GPRSModem與因特網相連，作為服務器或數據終端。關于IP地址問題的解決，可以申請專用IP地址，也可在網上取得IP地址后通過短消息發給對方。防盜裝置發現緊急情況后，通過GPRS網絡連接到Internet網絡上數據中心的計算機上。在數據傳輸的過程中，雙方必須知道對方的IP地址才能進行數據交換，并且雙方的IP地址都應該在因特網可以直接訪問。這就要求控制中心計算機的IP地址在因特網上是獨立的，而不是局域網的IP地址。

　　一般情況下，控制中心計算機與因特網連接有很多種，通過撥號上網時獲得的IP是動態的，每次都不一樣，這就要求在通信前將數據中心計算機的IP告知防盜裝置系統。可以利用短消息業務，將數據中心計算機的IP以約定形式發送給SIM卡，系統從SIM卡讀取IP值。如果數據中心計算機的IP是固定的，在防盜裝置系統初始化時寫入就可以了。

3.3 振動檢測

　　振動檢測傳感器接口電路如圖3所示。STR710FZ2T控制器的定時器具有捕捉功能。使用TimerA的捕獲腳(該引腳連接到R2上)，首先設置為下降沿捕捉；進入下降沿捕捉中斷后，記錄下降沿的捕捉時間作為計算低電平時間起始；然后設置為上升沿捕捉，再次進入捕捉中斷即可計算出低電平持續時間。由于該時間可能會超過時鐘溢出的時間，因此需要在溢出中斷中記錄溢出次數，在計算低電平時間寬度時計算入內即可。

當求得低電平時間寬度后，就可根據時間寬度判斷是否需要報警。如果時間寬度過窄，則不予理會；如果低電平時間寬度進入報警范圍，則進行加權，并不馬上報警，而是將加權后的值進行累加，若加權和達到報警限度就報警，并關閉捕捉中斷。經過這樣處理，以往防盜系統經常出現的誤報情況會大大減少。

3.4 霍爾傳感器檢測

　　單個霍爾開關器件的應用原理圖如圖4所示．由于A3210ELH的功耗極低，最大工作電流小于3 mA，可以由微處理器的I／O口直接驅動。在輸入端靠近芯片A3210ELH的位置處，應設置旁路電容C1為0.1μF，可以減小外部噪聲和內部斬波對傳感器信號的影響。輸出旁路電容C2為輸出的跳變信號提供能量，R1用于其間的保護。

4 系統軟件設計

　　軟件部分采用微控制器嵌入式C語言進行編寫，如圖5所示。軟件流程圖重點在于振動(防盜)檢測部分和GPRS通信的編寫。

5 結 論

　　綜上所述，基于GPRS、GPS的汽車智能防盜監測系統是利用日益完善的全球移動通信網絡和ARM控制技術的一種全新汽車防盜裝置。掌握了這項技術后，很容易將其推廣應用到樓宇設備安全監控、車輛監控調度、野外數據采集及監控、水利水情監控、環境遠程監測、供熱系統監測、自來水管網監測與管道煤氣監測等對現場數據實時性要求不高的地方。它的最大優點是利用了公用的移動通信網，能快速建網，通信可靠，投資少。隨著我國移動通信網的發展，其應用前景良好。