摘 要

本文是设计一个新能源汽车远程监控器的设计，是对针对新能源汽车物联网的一次尝试性设计，在本文中监控器要实现的功能为利用CAN模块采集汽车信息，并将这些信息利用GRRS系统进行线上实时传输。为实现这些功能本文采用了stm32系列的芯片作为主控制器进行嵌入式开发，来控制监控器的运行，在进行嵌入式开发过程中采用的软件平台为MDK平台。本文中监控器的硬件由GPRS模块、GPS模块、电源模块以及主控模块组成；软件部分则是包括协议以及程序。本文的尝试对远程监控器的研究具有重要的指导意义。

论文主要研究了远程监控器的设计以及对物联网的搭建进行了尝试。

研究结果表明构建物联网对于汽车是易于实现且相当有效的。

本文特色：对这些年新兴的物联网进行了研究利用stm32完成了物联网的构建。

关键词：物联网；stm32；监控器；GPRS

abstract

This paper is to design a new energy vehicle remote monitor design, is an attempt to the new energy automotive networking design, in this paper the monitor to achieve the function module for the use of CAN automobile information collecting, and will use the information system for online GRRS Shi Chuanshu. In order to realize these functions, the STM32 chip is used as the main controller for embedded development to control the operation of the monitor. In the process of embedded development, the software platform used is MDK platform. In this paper, the monitor hardware is composed of GPRS module, GPS module, power module and master module. The software part includes protocol and program. The attempt of this paper has important guiding significance for the research of remote monitor.

This paper mainly studies the design of remote monitor and the attempt to build the Internet of things.

Research results show that building networking is easy to implement and quite effective for automobiles.

This article features: the new Internet of things has been studied in recent years, the use of STM32 completed the construction of Internet of things.

Keywords: Internet of things; STM32; monitor; GPRS

目录

第一章 绪论 1

1.1 本文的背景及其目的 1

1.2 物联网的国内外发展现状 2

1.2.1 物联网的起源及其发展 2

1.2.2 物联网国内外发展现状 3

第二章 总体设计 6

2.1 硬件总体设计 7

2.1.1 stm32子系统 7

2.1.2 GPRS模块 7

2.1.3 GPS模块 8

2.1.4 CAN模块 8

2.1.5 电源模块 8

2.2 软件总体设计 8

2.2.1 协议 8

2.2.2 程序 8

第三章 硬件设计 9

3.1 stm32f207微处理器概述 9

3.1.1 stm32简介 9

3.2 复位电路及时钟电路设计 10

3.2.1 时钟电路设计 10

3.2.2 复位电路设计 12

3.3 GPRS模块设计 13

3.3.1 GPRS简介 13

3.3.2 GPRS的特点： 13

3.3.4 本文GPRS模块 15

3.3.5模块设计 16

SIM800C模块供电 16

3.4 GPS模块设计 18

3.4.1 GPS简介 18

3.4.1 本文GPS模块简介 20

3.5 CAN模块设计 20

3.5.1 CAN简介 20

3.5.2 CAN总线模块设计 21

3.6 电源模块设计 22

4.1 通信协议设计 25

4.1.1 CAN协议 25

4.1.2 GPRS协议 27

4.2 程序部分 30

4.2.1 程序具体描述 31

第五章 总结 34

第一章 绪论

1.1 本文的背景及其目的

新能源汽车是汽车领域的一大新兴模块，新能源汽车是指使用不同于传统汽车使用的的燃料如汽油的燃料为汽车提供动力，或者是使用与传统汽车不同且更加先进的动力设备的汽车。新能源汽车拥有更先进的技术、异于传统汽车的结构新的控制策略。

我国的新能源汽车于2001年开始发展，新能源汽车在这一年成为“十五”中的重点发展项目，并定下了新能源汽车发展方向为以氢气为燃料的汽车。经过五年的发展过后，新能源汽车的发展也逐渐加速，在下一个五年计划期间，新能源汽车开始了腾飞，2008年新能源汽车逐渐在乘用车方面投入使用，在这之后国家又对新能源汽车的发展投入了大量资源。

发展新能源汽车是建设生态文明的需要：

汽车作为交通工具被人们大量使用，进些年来私家车的发展更是将汽车的使用推到了历史的顶峰，不可否认汽车对于人类社会的重要性以及必要性，但是传统汽车大量使用石油作为燃料加速了石油资源的枯竭，同时燃烧石油所产生的二氧化碳也是全球变暖的主要原因之一，因此开发使用纯电动、燃料电池技术的新能源汽车以满足人们对交通工具的需求的同时减少石油资源的使用，进一步减少二氧化碳的排放，可以推进生态文明的建设。

也是为了建设汽车强国的需要：

虽然我国从汽车的拥有数量来看已经成为了世界上的汽车大国之一。但是这个“大国”仅仅是使用大国，我国在汽车工业的发展上于西方发达国家有着不可忽视的差距，这个差距很大程度上是由于我国汽车工业起步太晚造成的，起步太晚使得我国汽车工业输在了起跑线上，但是现在新能源汽车的开发上，我国于其他国家被拉到了同一起跑线上，这个在很大程度上给了我国的汽车工业赶超他们的机会。给了我国从新能源汽车开始建设汽车生产开发强国的机会。

本文希望利用stm32对新能源汽车车联网的建设进行尝试。车联网在汽车领域有着不可忽视的作用，车联网建设是发展智能交通的前提。而在如今社会智能交通成为交通行业发展的趋势，因此在开放新能源汽车的同时必须加强建设新能源汽车的车联网。本文中的监控器正是车联网的组成成分，或者说是一个功能较为单一的车联网。

车联网是物联网的分支，自从1999年物联网的概念被第一次提出，物联网越来越被世界各国所关注，而在2009年世界经济的发展开始停滞后物联网更是被赋予促进世界经济发展的期望。而车联网是物联网在汽车方面的使用。

车联网是通过监控器等检测设备对汽车的位置、速度等信息进行收集，然后上传给计算机中心，从而计算机中心可以根据这些数据完成如缓解交通压力等目的。

本文的目的是利用stm32设计一个检测收集新能源汽车的车联网，而收集新能源汽车的信息是实现对新能源汽车调度、了解新能源汽车运行中的弊端以及建设新能源汽车数据平台的基础。

1.2 物联网的国内外发展现状

1.2.1 物联网的起源及其发展

物联网是指物与物之间通过网络相互联系构成的网络^【[1]】。物联网从本质来说还是互联网，它是在互联网基础上的发展出来的网络，它与传统互联网的差别是其用户变成了物体，物联网是在物体与物体之间进行通讯。物联网通过传感器技术、嵌入式系统等技术使得网络技术的运用得到了极大的扩展，因此物联网也被称为信息行业的第三次发展动力。

物联网起源于1990年施乐公司的可乐售卖机^【[2]】。施乐公司通过互联网将售卖机连接成了网络即互联网。1999年物联网的概念被第一次提出，美国麻省理工学院提出了“任何物都可以通过网络联系”，这是物联网的基本意义。早期物联网是通过射频识别技术而发展起来的网络，随着技术的发展，物联网的发展逐渐发生了变化。在2003年物联网开始得到了重视，被《技术生活》评为未来对人们生活影响最大的技术，此后物联网技术开始得到了各国的关注。物联网技术在社会中得到了极广泛的运用。在2004年时，我国的邻国——日本开始了对物联网的开发，提出了U-Japan计划，力图把日本打造成一个被网络连接成的一体化国家，在日本的计划中全国的每个人、每个物都成了日本这个总体的一个零件，网络将这些零件联系起来。日本的这个计划便是以构成一个大型的物联网为目标的，也是物联网早期被国家级别的应用。而在这个时期，物联网的定义较为狭隘，它仅仅被定义为由射频识别而建立的网络。在2005年，世界信息峰会被召开，物联网的概念得以扩展。在认识到物联网的种种优势后，世界各国开始纷纷出台了发展物联网的计划，于2006年，韩国提出了与日本极为相似的U-Korea计划，其目的与日本类似，也是以建设一个覆盖全国的物联网为目标，使得国民能够充分享受科技所创造的种种成果，并且在3年后，韩国将物联网确定为了新的推动经济发展的助力，在同一年美国的“智慧地球”计划出台，在这个计划中，美国希望构建物联网的行业标准，在这一年，物联网被列为美国经济发展的重点。同年，我国将物联网列为战略产业，并给予了政策的倾斜以促进我国物联网产业的发展。随着物联网的发展，物联网市场也在高速的增长中，

图1.1 全球物联网市场的规模变化

如图，全球物联网市场规模得到了极大的发展，在图中可以看到物联网市场持续以较大的增长速度扩大。

1.2.2 物联网国内外发展现状

国外发展现状：在国外物联网受到了主要国家极大的重视,在2009年经济的发展开始停滞，各国都制定了政策以激励物联网的发展，希望以物联网为新的发展推力。

美国：在2008年智慧地球计划被提出。在这一计划中，认为人类在接下来的发展中，会把智能基础设施和物理基础设施进行综合发展，从而将网络的运用与所有的行业结合，实现社会系统与自然系统的智能化。““智慧地球”的核心是用一个更加智能的方式，通过新一代信息通信技术去改进人们的交互方式。该计划认为，“智慧地球”计划可以带来优良的效益。特别是在当前的形势，智慧地球会极大推动美国乃至全球的经济发展。在对短期经济的提升方面，这个计划需要政府对公共设施，例如智能交通等，可以在短期内推动经济发展，从而得到许多就业岗位；另外，这些设施可以为以后的科技的发展提供很大的空间，这可以提高国家的国力;同时“智慧地球”可以使得资源和环境的被使用的更加充分。同年，美国总统对智慧地球开始了关注，同时研究了这一计划对于经济推动的效果。次年”TheDigitalRoadtoRecoverAStimulusPlantoCreateJobs，BoostProductivtyandRevitalizeAm erica”被提交给了美国政府，提出通过信息通信技术（ICT）投资可在短期内创造就业机会^【[3]】。而且还可以促进经济的繁荣欧盟：欧盟在物联网方面进行了许多的创新。2009年，欧盟提出了《欧盟物联网行动计划》，希望成为物联网发展的领头者。在欧盟中的各大运营商与设备制造商更是对M2M的发展做出了极大的贡献。现如今，欧盟在许多方面应用了物联网如药物的打假方面，在这一方向主要是给药物进行编码，在使用药物时可以进行联网查询。

日本和韩国：日本和韩国在2004年都推出了基于物联网的国家信息化战略，分别称作u-Japan和u-Korea。这两个战略意义相似都是希望建立一个全国性质的物联网将全国变成一个整体。U-japan战略希望实现日本国内一切人和物的连接。日本希望通过这一战略改善日本国内的种种社会问题。现如今在日本物联网已经有了极大的运用，在人们的日常生活中物联网无处不在。

韩国在2004年组建了“u-Korea”小组，两年后提出了相关的政策^【[4]】。2009年，韩国决定开始物联网基础设施构建。韩国政府将这一措施作为推动物联网市场发展的动力。