基于ARM的智能语音车载终端技术开发及应用

2019-02-14李广垒

数字通信世界 2019年1期

李广垒

（安徽宝信信息科技有限公司，合肥 230088）

1 前言

我国的人口基数大，加之我国私家车保有量不断提升，对于公共交通带来较大的压力。为了改善公共交通系统的运行效率，部分城市尝试进行智能公交系统ITS（Intelligent Traf fi c System）的开发。目前全国大部分公交已经实行无人售票、系统语音报站的功能，这只是ITS功能的一部分，随着卫星导航技术的进步，不断缩小的定位误差，这为公交车信息化、数字化奠定了良好基础，它能够为出行民众提供实时的位置信息服务，有效缓解交通压力。

2 智能语音车载终端所采用的技术

2.1 嵌入式技术

随着计算机以及智能移动终端的普及和发展，当前人们的信息化利用方式呈现移动化、终端一体化的趋势，在此条件下嵌入式系统发挥的作用越来越大。

这种技术主要面向用户、产品和应用三个方面，结合最新的电子、信息技术，基于低成本、低功耗、高性能的目标开发的系统。它具有技术含量高的特点，相比传统PC，它的改进方向往小型化发展，其操作系统内核所占容量较小，基于Linux开发的系统内核，其容量仅有200KB左右。创新性也是嵌入式技术的亮点，通过集成创新，将原有的技术集成在统一模块中，实现功能最大化。嵌入式产品的专用性更强，对于设计工程师而言，能够根据任务需要修改和制定产品方案，更方便系统技术的升级。同时它的兼容性表现较为突出，软件和硬件的变动，对于嵌入式产品影响较小[1]。

2.2 短距无线通信技术

受益于射频技术、集成电路技术的进步，个人移动终端朝着无线通信连接的方向发展。常采用的短距无线通信技术有蓝牙、WiFi两种，其中蓝牙的通信距离只有10m，通信频段为2.4GHz，信号发射功率为1mW，对于微距连接设备而言，蓝牙更具优势。WiFi的通信距离通常在100m左右，相比起蓝牙技术其适用性更广，缺点是数据传输安全性较弱。

采用短距无线通信技术具有成本低、功耗低的优点，使人们对于电子产品的依赖程度加深，若是某一电子产品的成本降低，将会加大该产品的普及程度。其次人们使用电子产品的时间在不断增加，在电池技术没有大突破的前提下，通过控制产品的功耗变相延长该产品的续航时间。

2.3 GPRS技术

GPRS，是一种介乎于2G与3G通信技术之间的网络，又被称为“2.5G”移动网络。通过GSM网络的TDMA信道，实现快速数据传输。相比起传统的GSM数据传输速率，GPRS所能实现的数据传输容量是前者的20倍，它能够为用户提供实时的互联网连接，理论上将只要服务器保持运作，GPRS能够一直保持在线状态。

3 智能语音播报系统系统架构

通过在车辆装载此系统，利用点对点的通信方式，车载端利用GPRS技术将数据传输至车站端，在车站以语音和屏幕显示的形式提示候车人员即将到站的车辆信息，方便市民选择乘车车辆，有效分流公共交通压力，均衡公共交通工具的利用率。该系统融入了语音播报、无线射频、GPRS等技术，通过以上三项技术共同构成公交车——公交站台一体化的系统结构。

系统处理器采用STM32F103RBT6 Cortex-M3的信号，通过这个CPU装载语音播报、JTAG、无线射频、GPRS、SD卡存储、看门狗、电源模块。

首先是处理器，所有系统功能都是围绕此CPU展开，通过它来控制各功能模块。其次是无线射频模块，车载端发送信号的频率为868MHz，车站端发送信号频率为915MHz。GPRS模块，主要作为连接车辆、车站的数据传输支持，通过此模块将车辆信息传输至车站的LCD显示屏。SD卡存储模块，主要存储车站的线路信息，如各站台的地图，该存储模块设置为“只读”。看门狗模块，这是为了确保系统运行稳定，为了防止系统程序失控而死机，在设置时间内看门狗没有收到反馈信息，则自动执行复位程序，进行初始化系统操作[2]。

4 车载智能语音终端的软件设计

系统软件的设计框架，基本遵循语音播报系统的运行架构出发，其主要内容包括固件开发编译环境、系统初始化配置以及各功能模块的驱动程序。软件设计流程呈现以下几点：第一、建立固件开发编译环境，初始化系统；第二、功能模块软件设计，下分为四项设计内容，分别是SD卡驱动、NRF24L01软件、GPRS通信、VS1053软件设计；第三、以上四项设计内容组合在一起，进行应用程序设计；第四、进行软件测试。

利用C语言编写源文件，将其变为硬件开发平台，上位机将二级制码烧录进单片机内。初始化系统启动配置，采用主闪存FLASH、SYSTEM存储器、静态随机存储器三种启动方式。