【应用】基于RJM8L151K8Q6超低功耗MCU的GPS定位器方案，支持市面上绝大部分车型

时间： 2020-08-29 来源：瑞纳捷

技术问答

GPS定位器集成了GPS定位、GSM/GPRS无线通信、CAN总线、USB接口，还配置了加速度传感器、光传感器、拾音器等车辆行驶数据采集设备。定位器将采集到的信息通过无线网络发送到监控中心，实现对汽车、电动车、宠物等的定位追踪、防盗及GPS通讯等功能。

1、基于RJM8L151K8Q6的GPS定位器方案概述

GPS定位器由低功耗MCU、传感器、电源模块和通信定位一体化模块组成。定位器通过GPS或北斗卫星导航获得三维地理位置信息（经度、纬度、高度）和速度信息等。低功耗MCU主要负责定位器的电源管理、定时唤醒等功能，以降低定位一体化模块的整机功耗，延长电池使用寿命。GPS定位器的硬件框图如下所示。

图1 GPS定位器的硬件框图

2、RJM8L151K8Q6的GPS定位器功能描述

· 定位器自动识别车辆诊断协议，能支持市面上绝大部分车型；

· 定位器内置GPS、北斗定位模块，可精准定位车辆位置；

· 定位器每次唤醒或者休眠，都会向服务器上传唤醒和休眠报告。并把唤醒的方式(光电、电平电压跳变、震动、电话/短信、RTC定时唤醒、上电唤醒)报告给服务器；

· 定位器自带RTC实时时钟，定位器只需要正确地获取一次时间(GPS或者网络获取)，就会初始化内部的实时时钟；

· 报警功能，定位器提供十几种的报警(超速、疲劳、电瓶欠电、充电电路异常，发动机故障，冷却液温度过高、冷却液温度过低、保养提醒，节气门清理提醒，震动报警，急转弯，急加速，急减速、快速变道、急加油、长时间怠速)；

· GPS/OBD数据实时上传，可以自由配置上传间隔时间，也可以自由配置GPS和OBD数据一起传输，也可以单独传输。实现GPS轨迹回放和OBD数据实时显示；

· 定位器内置3D加速度传感器，实现自动转弯补偿、高速补偿，保证轨迹平滑顺畅；

· 定位器内置大容量FALSH存储，能保存多达20000条的数据，保证设备长时间的掉线也不会丢失数据，实现盲区数据自动补传；

· 定位器支持远程OTA升级、USB接口升级。

3、RJM8L151系列低功耗MCU

鉴于物联网终端设备对功耗和安全问题的迫切需求，瑞纳捷电子推出了RJM8L151系列是超低功耗安全MCU，非常适用于电池供电的物联网终端设备。RJM8L151系列不仅具备出色的运行和待机功耗表现，还内置了硬件真随机数发生器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道的多功能比较器，对物联网传感器的高精度、实时检测极为有益。RJM8L151丰富的外围接口使扩展各种通信模块、功能模块更加方便。RJM8L151基于增强型哈佛架构的CPU内核和多级流水线指令系统，相同时钟频率的处理性能是传统8051的3倍，采用Keil uVision或IAR集成开发环境开发调试应用代码。RJM8L151系列安全MCU的硬件框图如图2所示。

RJM8L151的正常工作电压范围是1.62V到5.5V,非常适合2节、3节干电池直接供电，省掉额外的LDO电路，另外RJM8L151低至0.35uA的待机电流，既能保持内部RTC的正常计时，又能保持SRAM数据不变，该性能可大大减小系统对电池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6种电源管理模式，通过裁剪时钟树的方式关闭时钟来实现不同需求的功耗。一般情况下使用内部低速时钟就可以完成对外部中断的响应，同时又可以保持很低的功耗，这是同类MCU无法做到的。另外，RJM8L151从低功耗状态唤醒小于5us，可以实现快速睡眠快速唤醒低占空比工作，这又极大的降低了系统功耗。

图2 RJM8L151硬件框图

RJM8L151有4个时钟源：内部高速时钟、内部低速时钟、外部高速时钟和外部低速时钟。RJM8L151的时钟控制模块将这几个时钟源通过灵活的配置分频实现不同的功耗和性能需求。辅助系统时钟可以使用内部低速时钟或外部低速时钟实现低功耗的要求，主系统时钟提供给RJM8L151的CPU，子系统时钟为外设提供给时钟源。多样的时钟资源可以降低系统消耗，辅助系统时钟在保持低功耗的同时也可以接受外部中断，响应外部环境的变化。使用内部高速RC振荡器作为主系统时钟，不仅可以省去一个外部的高速晶振，同时可以快速唤醒MCU来降低功耗。

模拟电路方面，RJM8L151有7通道12位逐次逼近型ADC，采样转换速率高达1MSPS，支持外部参考电压输入。

RJM8L151设计了丰富的定时模块，包括2个16位基本定时器，1个16位通用定时器支持输入捕获/输出比较/PWM输出功能。2个16位高级定时器除了支持输入捕获/输出比较/PWM输出功能，还支持12对互补PWM输出。1个实时时钟RTC模块，产生年、月、日、时、分、秒，并有自动闰年补偿功能，采用外部32.768kHz晶振提供时钟可使计时误差更小。RJM8L151内嵌15位窗口看门狗定时器，采用系统时钟计时，溢出时可产生中断或复位信号，待机模式下停止计数。

RJM8L151单片机的开发环境是Keil uVision。Keil是全球领先的嵌入式系统开发工具供应商，uVision是C/C++编译器和调试器的集成开发环境（IDE），其中的Keil C51支持RJM8L151的开发调试，该环境集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编和C语言的程序设计。

RJM8L151系列MCU配备了高效的在线仿真器和下载器，既可以方便前期开发调试又为后期生产安装提供了方便。RJM8L151支持标准JTAG下载和调试，可以不使用仿真器，用离线编程器就可以实现对内存Flash的修改，提高了批量烧录的效率，也为程序升级维护提供了方便。

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全部评论（2）

Jerrfy Lv9. 科学家 2020-09-28

防水防尘效果看得不错
FENT Lv8. 研究员 2020-09-14

支持

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