TT Nội dung Yêu cầu kỹ thuật
A Chỉ tiêu kỹ thuật chung
2 Tần số hoạt động Đảm bảo khảnăng hoạt động tối thiểu ở các tần số 2G.
3 Kết nối GPRS, GSM
B GPS
4 Sai số vị trí ≤ 10m tại vị trí thông thoáng không có mây mù,
mưa
5 Sai số vận tốc ≤ 5 km/h với tốc độ 60 km/h tại vị trí thông
thoáng không có mây mù, mưa
6 Hỗ trợ APGS Có
C Phần cứng
7 Phụ kiện
Đảm bảo đầy đủ các phụ kiện phục vụ việc lắp
đặt bu lông, ốc vít theo thiết kế lắp đặt của sản phẩm.
8 Cầu chì dự phòng Cầu chì chống quá dòng 2A x 2 cái dự phòng ngoài
9
Pin dự phòng
Đảm bảo thời gian hoạt động tối thiểu 01 ngày không có nguồn cấp
Số lần phóng nạp ≥ 1000 lần với dung lượng ≥ 60% dung lượng định mức
10 Cấp bảo vệ IP IP66
11 Dây cáp nguồn, jack tín hiệu, jack nắm
Các tín hiệu phải được thu nhận, điều khiển bằng các dây riêng biệt
Có tối thiểu 01 dây tín hiệu dự phòng cho các
tính năng mở rộng
Các jack cắm phải được cố định chặt bằng lẫy, hoặc ngàm khóa, hoặc bằng ren vặn
Không bịđứt với lực kéo 20N.
Bán kính uốn cong không gãy, đứt 3mm
Các dây tín hiệu được đánh dấu bằng màu khác nhau.
12 Khe cắm SIM Tương thích với mini Sim
13 Cổng kết nối dữ liệu Cổng DB9 kết nối theo chuẩn RS232
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
thiểu 1 Camera 15 Hỗ trợ bộ nhớ mở rộng ≥ 2 GB
16 Thông tin trên vỏ tối thiểu phải có các thông
tin như sau
Tên của nhà sản xuất Model thiết bị
Dấu chứng nhận hợp quy của thiết bị
Serial/ID
17 Quy cách hiển thị In, sơn, khắc trực tiếp hoặc dán đề-can
Chữ in rõ ràng, không nhòe, không mờ.
D Tính năng + Phần mềm
18 Tần suất gửi tin về
server Có thể cấu hình: 10 - 999 giây
19 Điều khiển thiết bị qua GPRS từ server
Người quản trị có thể thực hiện cập nhật firmware.
Thiết bị gửi thông tin trạng thái và hành trình của thiết bị lên server. Chức năng này có thể
bật/tắt qua SMS, và tắt qua GPRS.
20 Cấu hình thiết bị
Người dùng có thể thực hiện cấu hình và tương
tác với thiết bị thông qua SMS
• Cho phép khôi phục cài đặt gốc bằng SMS. • Cho phép khởi động lại thiết bị bằng SMS.
21 Gửi bù dữ liệu sau khi mất GPRS
• Lưu trữ và gửi bù các thông tin dữ liệu trong tối đa 30 ngày với thông tin vị trí khi mất GPRS ngay sau khi có lại GPRS.
• Việc gửi bù thông tin không ảnh hưởng tới việc gửi dữ liệu định kỳ
22 Cập nhật Firmware
Thiết bị cho phép cập nhật firmware qua các kết nối trực tiếp thông qua cáp tín hiệu hoặc qua GPRS hoặc thẻ nhớ
23 Cơ chế Update
Firmware từ xa
Có cơ chế Retry khi xảy ra gián đoạn trong quá trình update (Mất kết nối với server): thiết bị tự
thực hiện cập nhật lại ngay khi có kết nối trở lại Việc cập nhật firmware không gây ảnh hưởng
đến hoạt động của thiết bị, dữ liệu lưu trữ trên thiết bị và các thông tin cấu hình của thiết bị
Hỗ trợđiều khiển update Firmware từ xa
24 Tiết kiệm điện
Có các chếđộ hoạt động:
• Chế độ 1: Chế độ xe bật khóa điện. Thiết bị
gửi các bản tin dữ liệu định kỳ với tần suất 10s/bản tin(mặc định) tới Server. Tần suất gửi dữ liệu cấu hình được.
• Chế độ 2: Chế độ tắt khóa điện. Thiết bị gửi các bản tin dữ liệu định kỳ với tần suất 120s/bản tin(mặc định) tới Server. Tần suất gửi dữ liệu cấu hình được. Dòng điện tiêu thụ thấp
hơn chếđộ 1.
Khoảng thời gian ở chế độ 2 có thể đặt được (mặc định là 90 phút).
25 Cảnh báo mở khóa
Chức năng bật cảnh báo mở khóa: Khi chưa tắt chức năng này mà xe được khởi động sẽ có tin nhắn cảnh báo gửi đến điện thoại chủ xe.
26 Cảnh báo chuyển động Chức năng bật cảnh báo chuyển động: Tự động báo SMS khi xe bị dịch chuyển
E Điều kiện hoạt động 27 Điện áp hoạt động Điện áp hoạt động 6-16V. 28 Nhiệt độ hoạt động 0o C ~ 70o C 29 Độẩm hoạt động 20% ~ 95% 30 Nhiệt độlưu trữ -10o C ~ 70o C 31 Độẩm lưu trữ 10% ~ 95% 32 Bảo vệ điện áp ngắn mạch
Hoạt động trong 60s với điện áp lần lượt vào các dây tín hiệu vào ra là Usmax và 0V.
Sau khi thử nghiệm thiết bị hoạt động lại được
bình thường.
F Độ tin cậy cơ lý sản phẩm
33 Độ bền khe cắm sim 1.000 lần rút ra và cắm vào
34 Độ bền rung xóc
Thử nghiệm chịu rung:
• Chịu rung với tần số 5 – 100Hz
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
• Gia tốc 1g
• Thời gian thử nghiệm: 1 giờ x 2 lần
35 Độ bền jack cắm 1.000 lần rút ra và cắm vào
36 Khảnăng chịu rơi tự do
Chịu thảrơi với độ cao 1m với các điều kiện: • Thả 2 lần cho 10 vị trí (4 cạnh, 4 góc, 2 mặt) • Sốlượng mẫu: 3 mẫu
• Mặt sàn: Thép cứng hoặc bê tông
• Điều kiện đạt: Thiết bị không bị ảnh hưởng
các tính năng hoạt động.
Tác giả lựa chọn phương án giao tiếp với người sử dụng, server thông qua mạng GPRS. Tổng quan dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp, General Packet Radio Service (GPRS), là một dịch vụ dữ liệu di động trên nền GSM (2G), có khả năng
cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ56 đến 114 kbps.
Sởdĩ tác giảđưa ra lựa chọn truyền dữ liệu trên mạng 2G vì các lý do sau: - Các bản tin gửi vềcó dung lượng thấp (không có hình ảnh, media). - Vùng phủ mạng 2G rộng khắp cảnước, có chất lượng ổn định.
- Các lựa chọn gửi dữ liệu qua mạng dây hoặc wifi là không khả thi vì thiết bị liên tục di chuyển.
2.4. Tổng quan hệ thống định vị
Để thực hiện chức năng định vị, theo dõi vị trí thiết bị và gửi thông tin đến
người dùng. Hệ thống phải được xây dựng bao gồm từ thiết bị đầu cuối đến mạng di
động và hệ thống máy chủ xử lý thông tin gửi đến di động người dùng hoặc máy tính cá nhân, tùy theo cách thức truy cập.
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý tổng thể của hệ thống giám sát thiết bị
Các thành phần chính và chức năng trong hệ thống: 1. Hệ thống mạng viễn thông:
a. Chuyển thông tin giữa thiết bị đầu cuối đến tổng đài xử lý dữ
liệu.
b. Chuyển thông tin giữa thiết bị đầu cuối và di động người dùng khi có yêu cầu.
2. Hệ thống tổng đài: Xử lý dữ liệu do thiết bị đầu cuối gửi đến, tính toán
xác định các thông tin theo yêu cầu khách hàng. 3. Thiết bị định vị:
a. Xác định vị trí của đối tượng dựa trên thông tin thu thập từ hệ
thống vị tinh GPS.
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
c. Gửi dữ liệu về vị trí lên tổng đài của hệ thống qua đường GPRS.
d. Gửi dữ liệu qua đường SMS cho di động của người dùng trong
các trường hợp đặc biệt như báo động hoặc khi nhận được yêu cầu từphía người dùng.
Hình 2.4 Vị trí dự kiến lắp đặt thiết bị.
2.5. Sơ đồ khối của sản phẩm
Vềcơ bản hệ thống sẽ gồm các khối:
1. Khối xử lý trung tâm: Chức năng xửlý điều khiển chung cho hệ thống. 2. Khối GPS có chức năng nhận tín hiệu và tính toán vị trí gửi về khối xử lý
trung tâm.
3. Khối truyền thông RF có chức năng truyền dữ liệu về server qua mạng GSM.
4. Khối giao tiếp thẻ nhớ T-Flash: Giúp gia tăng dữ liệu có thể thu thập
Xuất phát từ yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật, thiết bị cần ghi nhớ dữ liệu về vị trí thiết bị trong trường hợp mất kết nối trong vòng ít nhất 30 ngày. Do đó các bộ nhớ ROM, RAM khoảng 32 Mb trong các vi xử lý không đảm bảo được yêu cầu trên, dẫn đến nhu cầu cần sử dụng thẻ nhớ tích hợp thêm với dung lượng 2Gb (mức dung lượng thấp nhất trên thị trường)
5. Khối giao tiếp SIM card: Phục vụ việc truy cập mạng di động. 6. Cảm biến rung: Nhận dạng tác động bất thường lên thiết bị
7. Khối nguồn cấp: Nguồn nuôi thiết bị và nguồn dự phòng (pin) cho các
trường hợp mất nguồn.
Mô tả cơ bản hoạt động hệ thống, về cơ bản các chức năng của thiết bị sẽ
hoạt động theo chu trình sau:
- Với việc thu thập dữ liệu vị trí, vận tốc: Dữ liệu về vị trí và vận tốc được ghi nhận thông qua khối GPS và truyền thông tin cho khối xử lý trung tâm. Tại đây khối xử lý trung tâm thu nhận tín hiệu và tiến hành một số
hiệu chỉnh đểxác định được vị trí, vận tốc của thiết bị.
- Với chức năng cảnh báo rung: Tín hiệu cảnh báo rung được nhận dạng từ
khối cảm biến rung sẽ được gửi lên khối xử lý. Tại đây khối xử lý ghi nhận thông tin và gửi ra bên ngoài.
- Với chức năng giao tiếp với mạng viễn thông: Khối xử lý trung tâm sẽ
lấy thông tin nhận dạng từ SIM và giao tiếp với mạng viễn thông qua khối truyền thông RF bao gồm cả 02 hình thức qua SMS (GSM) để gửi dữ liệu đến điện thoại người dùng và GPRS đến server và server sẽ xử lý thông tin gửi đến người dùng qua web, ứng dụng hoặc SMS với luồng
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
2.6. Khối điều khiển
2.6.1. Lựa chọn chip điều khiển.
Với cấu trúc thiết bị định vị đã xây dựng ở mục trên, khối vi điều khiển phải
đảm nhiệm các nhiệm vụ:
- Nhận thông tin về vị trí và tốc độ từ khối GPS.
- Nhận biết cảnh báo rung lắc qua tín hiệu nhận về từ cảm biến.
- Giao tiếp, truyền thông về máy chủ và thiết bịngười dùng qua mạng 2G. - Giao tiếp với máy tính thông qua cổng truyền thông phục vụđiều khiển,
cấu hình thiết bị.
- Lưu dữ liệu vào bộ nhớ.
Vềcơ bản chip điều khiển sẽđóng vai trò là khối xử lý trung tâm, điều khiển và giao tiếp với các thành phần khác trong mạch điện, là bộ não xử lý mọi hoạt
động, với các chức năng trên, xác định được yêu cầu đối với vi điều khiển như sau:
1. Vi điều khiển có giá thành thấp, dễ mua bán hoặc sẵn có trong kho.
2. Hỗ trợ các chuẩn truyền thông khác nhau để phục vụ việc kết nối nhiều module chức năng như SPI hoặc UART để giao tiếp với máy tính.
3. Đủ các chân chức năng cho các nhiệm vụ khác nhau. 4. Có sẵn các công cụ phát triển.
Với các yêu cầu trên, đề tài chọn vi điều khiển SC6531DA của Spectrum.
SC6531DA[11]là chip thuộc dòng SC6531 được tích hợp các hệ thống nhúng, PSRAM và chức năng thu phát RF phục vụ cho các ứng dụng trên GPRS/GSM, với
các ưu điểm về giá cả, tiêu thụnăng lượng thấp và hiệu suất cao trong hoạt động. Dòng SC6531 có chứa chip vi xử lý 32-bit và vi xử lý tín hiệu số 16-bit với kiến trúc hệ thống được tối ưu và tốc độ xử lý cao.
Ngoài ra cùng với bộ phận thu phát RF được tích hợp sẵn trong chip có khả năng thu phát tín hiệu RF, đây cũng là giải pháp tối ưu và thường được ứng dụng cho việc sản xuất các dòng điện thoại feature phone.
Một số thông số của chip SC6531DA: - CPU : 32 bit.
- Tần số hoạt động: 312 MHz.
- Bộ nhớ ROM 32 MB và RAM: 32 MB. - Sốlượng GPIO:100 chân.
- Hỗ trợ các chuẩn truyền thông SPI , UART, IIS, PCM, I2C, SIM card, giao tiếp với bộ nhớ Flash, giao diện USB.
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
2.6.2. Các chuẩn truyền thông được sử dụng
Nhằm thực hiện các tác vụ theo yêu cầu, khối điều khiển cần kết nối, giao tiếp với các khối chức năng khác, sử dụng các chuẩn truyền thông khác nhau.
a. Chuẩn giao tiếp I2C
Sử dụng chuẩn I2C trong giao tiếp với cảm biến chuyển động để cảnh báo các chuyển động bất thường của thiết bị.
Đầu năm 1980 Phillips đã phát triển một chuẩn giao tiếp nối tiếp 2 dây được gọi là I2C. I2C là tên viết tắt của cụm từ Inter-Intergrated Circuit. Đây là đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau. I2C mặc dù được phát triển bới Philips, nhưng nó đã được rất nhiều nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng. I2C trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển, có thể kể ra đây một vài tên tuổi ngoài Philips
như: Texas Intrument(TI), MaximDallas, Analog Device, National Semiconductor
... Bus I2C được sử dụng làm bus giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều loại IC khác nhau
như các loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM... chip nhớ như: RAM tĩnh
(Static Ram), EEPROM, bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự (DAC), IC
điểu khiển LCD, LED...
Cấu trúc của một bus I2C.
Chương 3. Thiết kế bộđịnh vị
Giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL). SDA
là đường truyền dữ liệu 2 hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ để đồng bộ và chỉ theo một hướng.
Mỗi dây SDA hay SCL đều được nối với điện áp dương của nguồn cấp thông
qua điện trở. Giá trị của các điện trở này khác nhau tùy vào từng thiết bị và chuẩn giao tiếp, thường dao động trong khoảng 1 kΩ đến 4.7 kΩ.
Mỗi thiết bị kết nối với bus I2C sẽđược cấu hình với một địa chỉ duy nhất và
được cấu hình hoặc là một master hoặc là một slave, mối quan hệ master-slave tồn tại trong suốt thời gian kết nối. Mỗi thiết bị có thể hoạt đông như là thiết bị nhận dữ
liệu hay có thể vừa truyền vừa nhận.
Xung đồng hồ trên bus I2C chỉ có một hướng từ master đến slave, còn luồng dữ liệu có thể đi theo hai hướng, từ master đến slave hay ngược lại. Master giữ vai trò chủ động trong giao tiếp, tạo xung đồng hồ và quản lý địa chỉ của slave trong suốt quá trình giao tiếp.
Các bus I2C có thể hoạt động ở ba chếđộ:
- Chếđộ tiêu chuẩn (Standard mode) : tốc độ dữ liệu tối đa 100kbps. - Chếđộ nhanh (Fast mode) : tốc độ dữ liệu tối đa 400 kbps.
- Chếđộ cao tốc (High-Speed mode): tốc độ dữ liệu tối đa 3.4 Mbps. Một bus I2C có thể hoạt động ở nhiều chếđộ khác nhau:
- Một chủ một tớ (one master - one slave) - Một chủ nhiều tớ (one master - multi slave) - Nhiều chủ nhiều tớ (multi master - multi slave)
Dù ở chế độ nào, một giao tiếp I2C đều dựa vào quan hệ chủ/tớ. Giả thiết một thiết bị A muốn gửi dữ liệu đến thiết bịB, quá trình được thực hiện như sau:
- Thiết bị A (chủ) xác định đúng địa chỉ của thiết bị B (tớ), cùng với việc
xác định địa chỉ, thiết bị A sẽ quyết định việc đọc hay ghi vào thiết bị tớ. Thiết bị A gửi dữ liệu tới thiết bị B.
Khi A muốn nhận dữ liệu từ B, quá trình diễn ra như trên, chỉ khác là A sẽ
nhận dữ liệu từ B. Trong giao tiếp này, A là chủ còn B vẫn là tớ
b. Chuẩn giao tiếp SPI
Sử dụng chuẩn SPI trong giao tiếp với các bộ nhớ Flash.
SPI (Serial Peripheral Bus) giao diện Ngoại vi Nối tiếp là chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do Motorola giới thiệu ở giữa những năm 1980. Ngày nay giao tiếp SPI được sử dụng phổ biến để giao tiếp với các vi điều khiển, EEPROM, IC