引言

　　伴隨著國內公共交通事業的發展，公交車報站的方式已經有了很大的改變。它由傳統的售票員喊話報站逐漸變為駕駛員使用報站器手動報站，這在一定程度上節約了人力和物力。但由于駕駛員既要保證安全駕駛又要兼顧報站，所以經常出現報站不及時，甚至出現錯報、漏報的現象，而且讓駕駛員在駕駛過程中進行報站，也存在安全隱患。

　　鑒于目前大部分城市公交系統均采用一人一車、自動投幣、手動報站的實際情況，本文提出了一種利用GPS信號實現對站點自動播報的系統。該系統可以大大減輕駕駛員的工作量，并能夠杜絕駕駛員在駕駛過程中由于兼顧報站器帶來的安全隱患。

　　1　硬件系統設計

　　1.1　系統硬件結構

　　基于GPS的公交車智能報站系統是無線通信技術和GPS技術的結合，整個系統由SPCE061A開發板、GPS接收模塊NAVMANJupiter30、NANDFlash存儲器K9F1208和SPLC501液晶顯示模組等組成。智能報站系統硬件電路的基本結構如圖1所示。

　　本設計選用SPCE061A作為系統的核心芯片。

　　SPCE061A是凌陽科技公司開發的采用μ′nSPTM（mi2crocontrollerandsignalprocessor）內核的16位微控制器，內嵌32kB的FlashROM。在2.6～3.6V工作電壓下，其工作速度范圍為0.320～49.152MHz。高速μ′nSPTM內核能夠非常容易而且快速地處理各種復雜的數字信號。SPCE061A芯片具有的特點還包括PLCC84封裝、極低的功耗、32位可編程的多功能I/O端口、2個16位定時器/計數器、低電壓復位/監測功能、8通道10位模/數轉換輸入功能、內置自動增益控制功能的麥克風輸入方式以及雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能等，這使得它非常適合用作智能報站系統的核心芯片。此外，SPCE061A還內置在線仿真接口，可方便地完成程序下載和數據寫入等工作。

　　1.2　關鍵技術分析

　　系統的接口電路如圖2所示，其中，主要的關鍵技術包括單片機與GPS模塊Jupiter30的通信、單片機讀寫NANDFlash大容量存儲器K9F1208以及3V/5V混合電源的轉換。

　　1.2.1　單片機與GPS模塊的接口

　　由于Jupiter30GPS模塊工作電壓為3.0～3.6V，串口輸出的CMOS信號電平與TTL電平基本兼容，故可直接與單片機的串口連接。默認情況下，通信采用異步串行模式，速率為9600bit/s，每個數據幀包括8個數據位、無奇偶校驗位、1位停止位，GPS接收機的協議為NMEA，以1幀/s的速率依次輸出＄GPGGA、＄GPGLL、＄GPGSA、＄GPGSV、＄GPRMC、＄GPVTG、＄GPZDA數據幀，所有數據幀都帶有校驗和。

　　1.2.2　單片機與NANDFlash接口

　　K9F1280是Samsung公司生產的采用NAND技術的大容量、高可靠Flash存儲器，存儲容量為64MB，除此之外還有2048kB的空閑存儲區。該器件采用TSSOP48封裝，工作電壓為2.7～3.6V。該芯片可以很好地與凌陽SPCE061A開發板協同工作，而且64MB的空間也足以使報站所需的語音信息能夠全部得以保存。

　　1.2.3　混合電壓供電系統

　　便攜式數字產品的發展使得體積小、功耗低的器件得到廣泛應用。數字系統的工作電壓已經從5V降至3V，甚至更低（例如2.5V和1.8V），但是目前仍存在許多5V電源的邏輯器件和數字器件。因此，在許多設計中3V（含3.3V）邏輯系統和5V邏輯系統共存，出現了不同的電源電壓在同一電路板中混用的現象。

　　本系統的開發板內核電壓通過芯片SPY0029穩定在3.3V，而I/O端口的電壓可以選擇3.3V，也可以選擇5V。所以在開發板上存在5V和3.3V這2種工作電壓，用戶可以通過跳線J5對這2種電壓進行選擇，本系統選擇使用3.3V電壓。

　　1.3　LCD顯示模塊

　　SPLC501液晶顯示模組為128×64點陣，面板采用STN超扭曲向列技術制成，并且由128Segment和64Common組成，液晶顯示模塊LCM（liquidcrystalmodule）非常容易通過接口被訪問。模組上的液晶顯示器采用凌陽科技公司的SPLC501芯片作為LCD驅動和控制器，該液晶顯示器為128×64點陣圖形。

　　2　軟件系統設計

　　系統主程序主要包括各個模塊的初始化、設置異步通信參數并啟動通信、根據狀態讀取UART緩沖區數據、GPS數據處理以及語言播報程序調用等。語音播報程序中使用的文件格式為凌陽SACM-A2000，采用該格式只需在程序中直接調用語音播放函數即可。播放初始化程序完成初始化A/D和音量，播放程序從存儲器中取出語音數據，然后對其進行解壓，再經過D/A轉換驅動揚聲器發聲。整個系統的軟件開發工作主要是在μ′nSPTMIDE2.0.0開發環境下完成的。

　　2.1　系統主程序設計

　　整個系統的軟件設計流程如圖3所示。

　　軟件主要采用C語言編寫，系統處于工作狀態時，CPU將GPS接收器的信息串行讀入，同存放在NANDFlash芯片中的車站位置信息相比較，選擇需要播放的內容。鍵盤接口主要用來實現系統的手動/自動模式切換等設置。LCD顯示屏則可以讓駕駛員實時掌握機器的工作狀況。

　　2.2　GPS接收模塊的軟件設計

　　Jupiter30GPS接收模塊主要負責GPS數據的接收和解析。由于GPS輸出數據遵循NMEA20183協議，輸出的數據幀具有多種格式，如“＄GPGGA”、“＄G2PGSA”等。本系統僅選擇了其中的一種數據幀格式，即“＄GPRMC”（推薦最小數據量的GPS信息）。

　　CPU通過串行口得到定位數據幀后，通過搜尋ASCII碼“＄GPRMC”來判斷是否是數據幀頭部，然后再對數據幀內容進行處理。由于幀內各數據段由逗號分割，因此，再通過對所經歷逗號個數的計數來判斷當前正在處理的是哪一種定位導航參數，并作出相應的處理。

　　3　結語

　　GPS是近年來興起的一種新技術，現已廣泛應用于各個領域，并逐漸成為人們生活中不可或缺的組成部分。單片機與NANDFlash存儲器的結合是該系統的一個特色，與ARM系列的GPS系統相比，它可以進一步降低成本。本文設計開發的公交車智能報站系統基于當前城市公交的現狀，利用新的技術解決了城市公交系統中存在的部分問題，調試運行效果良好，定位準確，達到了預期效果。