Ứng dụng vi mạch tích hợp của SIMCOM và kỹ thuật triệt áp quá độ vào thiết bị giám sát xe máy

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm
hiểu, nghiên cứu và viết ra. Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận, có sự định
hướng và sửa chữa của giáo viên hướng dẫn. Nội dung của luận văn có tham khảo
và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong
danh mục các tài liệu tham khảo.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này.
Tác giả

NGUYỄN CÔNG CHỨC

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô hướng dẫn luận văn của tôi, Tiến sĩ
Phạm Nguyễn Thanh Loan, đã tạo mọi điều kiện, và giúp đỡ tôi hoàn thành
tốt luận văn này. Trong suốt quá trình nghiên cứu, cô đã kiên nhẫn hướng dẫn, trợ
giúp và động viên tôi rất nhiều. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học, cũng như kinh
nghiệm của cô chính là tiền đề giúp tôi đạt được những thành tựu và kinh nghiệm
quý báu.
Xin cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong Viện Điện Tử Viễn
Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trường tốt để em học
tập và nghiên cứu. Và tôi xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học đã
quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện thuận lợi cho các học viên học tập và
nghiên cứu.
Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn bên tôi, cổ vũ và động viên
tôi những lúc khó khăn để có thể vượt qua và hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .......................................................................................v
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... vi
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
NỘI DUNG .................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT XE MÁY ..........................3
1.1.

Giời thiệu chung về hệ thống giám sát xe máy: ...................................................... 3

1.2.

Chức năng chính của hệ thống giám sát hành trình xe máy:................................... 5

1.3.

Tính năng của thiết bị giám sát xe máy................................................................... 8

1.4.

Đánh giá chung các thiết bị giám sát hành trình xe máy ...................................... 12

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VI MẠCH SIMCOM VÀ KỸ THUẬT TRIỆT ÁP
QUÁ ĐỘ ...................................................................................................................16
2.1.

Vi mạch nhúng SIMCOM[1] .................................................................................. 16

2.2.

Kỹ thuật triệt áp quá độ ......................................................................................... 27

CHƯƠNG 3. TRIỂN KHAI THỰC THI NHỮNG CẢI TIẾN TRÊN THIẾT BỊ
LẮP LÊN XE ............................................................................................................42
3.1.

Sơ đồ khối thiết bị giám sát hành trình ................................................................. 42

3.2.

Sơ đồ nguyên lý thiết bị giám sát hành trình......................................................... 43

3.3.

Sơ đồ layout thiết bị giám sát hành trình .............................................................. 45

3.4.

Mạch thực tế thu được........................................................................................... 46

3.5.

Phần mềm điều khiển sử dụng Embedded AT cho module SIM928A[8] .............. 47

CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC CẢI TIẾN ................................55

KẾT LUẬN ...............................................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................63

iii


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Giới thiệu thành phần hệ thống giám sát xe máy thông thường .................3
Hình 1.2. Giám sát thiết bị trực tuyến trên webserver ................................................6
Hình 1.3. Giám sát thiết bị thông qua các trạm BTS ..................................................7
Hình 2.1. Hệ thống sạc điện cho bình acquy trên xe máy.........................................28
Hình 2.2. Ảnh hưởng của mobin đánh lửa đến các thiết bị trên xe ..........................29
Hình 2.3. Những điện áp trên xe 12V .......................................................................30
Hình 2.4. Điện áp đột biến theo chuẩn xung 5a ........................................................31
Hình 2.5. Mạch ví dụ về thiết bị triệt áp cơ bản[2] ....................................................34
Hình 2.6. Ví dụ về dạng triệt áp khi lên quá mức điện áp cho phép .........................35
Hình 2.7. Hình dạng 2 kiểu dáng diode TVS ............................................................37
Hình 2.8. Đặc tuyến TVS diode[6] .............................................................................38
Hình 2.9. Dòng xung qua diode ở các nhiệt độ khác nhau .......................................39
Hình 2.10. Điện áp đột biến kiểm tra ở 334A theo chuẩn IEC61000-4-5, R = 2
sOhm[6] ......................................................................................................................40
Hình 3.1. Sơ đồ khối thiết bị .....................................................................................42
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................43
Hình 3.3. Khối nguồn xung cung cấp năng lượng cho mạch ....................................44
Hình 3.4. Khối điều khiển điện áp ra cho xe máy .....................................................44
Hình 3.5. Mạch layout lớp bottom ............................................................................45
Hình 3.6. Mạch layout lớp bottom ............................................................................46
Hình 3.7. Mạch thực tế nhìn từ trên xuống ...............................................................46
Hình 3.8. Mạch thực tế nhìn từ dưới lên ...................................................................47
Hình 3.9. Luồng thông tin hoạt động của module SIM928A ...................................48

Hình 4.1. Máy dao động ký .......................................................................................55
Hình 4.2. Bộ nguồn điện AC-DC điều chỉnh được ...................................................56
Hình 4.3. Đồng hồ đa năng Multimeter Pro's Kit .....................................................56

iv


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1: Đặc điểm chung của module SIM928A ......................................................20
Bảng 2: Hiệu năng của module GPS .........................................................................22
Bảng 3: Bảng tốc độ truyền dữ liệu ..........................................................................24
Bảng 4: Giới thiệu các chế độ hoạt động ..................................................................24
Bảng 5: Dòng tiêu thụ của module GSM ..................................................................26
Bảng 6: Năng lượng xung lớn nhất theo chuẩn xung 5a, 12V cat IV .......................34
Bảng 7: Năng lượng giải phóng bởi TS1 cho xung 5a, 12V, Cat IV (Vclamp = 45 V,
Rline=0.1 Ohm) ...........................................................................................................35
Bảng 8: Mức điện áp cho phép của TVS diode ........................................................39
Bảng 9: Tổng kết tính năng thiết bị ...........................................................................59
Bảng 10: Tính năng phần mềm của thiết bị ..............................................................60

v


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
MCU

Micro Controller Unit

GPS

Global Positioning System

GSM

Global System for Mobile communications

APN

Access Point Namce

IP

Internet Protocol

GPRS

General Package Radio Service

BS

Base Station

MIPS

Milion Instruction Per Second

VBAT

Voltage of Battery

RF

Radio Frequency

ESD

Electrostatic Sensitive Device

TVS

Transient Voltage Suppression

UART

Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

SPI

Serial Peripheral Interface

I2C

Intergrated Circuit Communications

RAM

Random Access Memory

ROM

Read Only Memmory

LDO

Low Drop Out regulator

ADC

Analog to Digital Converter

GPIO

General Purpose Input/Output

USB

Universal Serial Bus

VDC

Voltage of Direct Current

VAC

Voltage of Alternating Current

ECU

Engine Control Unit

1

vi


LỜI MỞ ĐẦU
Thiết bị giám sát nói chung và giám sát xe máy nói riêng đang phát triển hết
sức mạnh mẽ. Nhờ có thiết bị giám sát, người sử dụng xe máy có thể yên tâm tránh
được những vụ cướp xe, kiểm tra được trạng thái xe kể cả khi không ở gần xe, tìm
lại xe dễ dàng khi bị mất cắp, tìm xe trong bãi,... Vì thế, nhiều hãng trong và ngoài
nước đã cho ra đời nhiều phiên bản với nhiều chức năng cho người sử dụng lựa
chọn.
Tuy nhiên, trong quá trình kiểm tra và triển khai, hầu hết thiết bị không thực
sự tối ưu về độ ổn định của tính năng, kích thước và độ bền được như mong đợi.
Những thiết bị lắp trên xe máy khi hoạt động sẽ phải chịu nhiều yếu tố như: nhiệt
độ, độ ẩm, rung lắc và đặc biệt là điện áp đột biến từ hệ thống điện của xe. Riêng
phần bảo vệ chống điện áp đột biến thì nhiều thiết bị không có. Bên cạnh đó, các
thiết bị trên thị trường dùng công thức chung gồm 3 phần riêng biệt là GSM, GPS
và vi điều khiển. Điều này có ít lợi ích nhưng rất nhiều hạn chế. Những hạn chế này
sẽ được làm rõ trong luận văn.
Luận văn tập trung nghiên cứu đề tài “Ứng dụng vi mạch tích hợp
SIMCOM và kỹ thuật triệt áp quá độ vào thiết bị giám sát xe máy” nhằm mục
đích nâng cao độ ổn định về tính năng, độ bền, giảm kích thước, giảm năng lượng
tiêu thụ của thiết bị lắp lên xe. Để đạt được mục đích nêu trên, luận văn sẽ tập trung
chủ yếu vào các vấn đề chính sau đây:
1) Giới thiệu, phân tích các thiết bị xe máy hiện tại và nguyên nhân chính
dẫn đến tuổi thọ thiết bị thấp, thiết bị hoạt động không ổn định, tiêu hao
năng lượng ở các thiết kế cũ.
2) Đề xuất vi mạch SIMCOM và kỹ thuật triệt áp quá độ vào thiết kế nhằm
tăng độ bền, giảm điện năng tiêu thụ và giảm kích thước của thiết bị.

3) Triển khai thực thi các cải tiến trên thiết bị lắp lên xe máy.
4) Đánh giá hiệu quả của các cải tiến đã đề xuất.

1


NỘI DUNG
Nội dung của luân văn bao gồm 5 chương.
 Chương 1: Tổng quan về thiết bị giám sát xe máy
Chương này sẽ trình bày chức năng và những thiết bị giám sát xe máy đã có
trên thị trường. Qua đó, chương này cũng đưa ra ưu nhược điểm của thiết bị và đề ra
một số hướng giải quyết cho những vấn đề này.
 Chương 2: Giới thiệu vi mạch SIMCOM và áp dụng kỹ thuật triệt áp
quá độ.
Chương này sẽ trình bày hướng giải quyết những vấn đề đã nêu ở chương 1
bằng cách sử dụng những ưu điểm, lưu đồ trạng thái xử lý, đặc tả kỹ thuật của vi
mạch SIMCOM, và tính toán từ lý thuyết đến thực tế về kỹ thuật triệt áp quá độ của
điện áp đột biến, những gai này sinh ra từ hệ thống điện của xe.
 Chương 3: Triển khai thực thi các cải tiến trên thiết bị lắp lên xe.
Chương này giới thiệu về phần thiết kế chi tiết từ mạch nguyên lý đến layout,
nguyên lý hoạt động và từ chức năng mới của thiết bị giám sát đến phần mềm điều
khiển viết cho module SIMCOM.
 Chương 4: Đánh giá hiệu quả của các cải tiến.
Chương này trình bày các kết quả thu được khi thực hiện những cải tiến.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT
XE MÁY

Chương này giới thiệu về các thiết bị giám sát hành trình xe máy đang có trên
thị trường và đặc điểm chung của chúng. Qua đó, chương này cũng đưa ra những
nguyên nhân, ưu nhược điểm của thiết bị và đề ra một số hướng giải quyết cho
những vấn đề này.
1.1.

Giời thiệu chung về hệ thống giám sát xe máy:
Trên thị trường trong và ngoài nước hiện này, có nhiều hãng cung câp các hệ

thống giám sát trên web, điện thoại khác nhau. Nhưng về cơ bản, một hệ thống
giám sát sẽ bao gồm những thành phần sau:

Hình 1.1. Giới thiệu thành phần hệ thống giám sát xe máy thông thường

3


Trong hình vẽ trên, hệ thống giám sát gồm các thành phần chính (đi từ trên
xuống dưới và từ trái qua phải) là hệ thống vệ tinh GPS, phương tiện có gắn thiết bị
định vị, hạ tầng mạng viễn thông, hệ thống máy chủ lưu trữ dữ liệu, hệ thống truyền
dẫn internet, và hệ thống máy tính cá nhân, điện thoại. Thừ nhất là hệ thống vệ tinh
GPS (gồm 27 vệ tinh, 24 vệ tinh sử dụng và 3 vệ tinh để dự bị). Hệ thống này có
chức năng phủ sóng GPS để thiết bị thu nhận và chuyển thành các thông tin về tọa
độ, tốc độ, độ cao,..
Thừ hai là phương tiện được gắn thiết bị giám sát hành trình (hay còn gọi là
hộp đen hoặc thiết bị đầu cuối). Thiết bị này có 3 thành phần chính là: GPS, GSM
module, khối xử lý trung tâm. Đầu tiên, GPS module trong hộp đen là thành phần
nhận tín hiệu GPS phát ra từ các vệ tinh và trả về các tham số liên quan đến vị trí,
tốc độ, hướng di chuyển. Tiếp đến là GSM module (Có gắn SIM điện thoại) có chức
năng chính là để truyền tải các thông số của xe, các thông số toạ độ về hệ thống

servers thông qua hạ tầng viễn thông với công nghệ truyền dẫn GPRS hoặc SMS
đến chủ xe. Cuối cùng là khối xử lý trung tâm. Khối này nhận nhiệm vụ quản lý,
điều khiển thiết bị dựa vào tín hiệu thu thập được từ GPS, tín hiệu vào ra, …Tín
hiệu điều khiển được nhận qua đường GPRS hoặc GSM, điều khiển từ xa.
Thứ ba là nhà cung cấp dịch vụ viễn thông như: Viettel, Mobifone,
Vinaphone… Các thiết bị sẽ được gắn SIM card của các nhà mạng này. Những tin
nhắn hay dữ liệu mà thiết bị thu thấp được hay cần phải trao đổi, nhận lệnh điều
khiển từ người chủ được truyền dẫn thông qua sóng di động của các mạng.
Thứ tư là hệ thống server có cài đặt hệ thống phần mềm giám sát xe máy
dùng để cập nhật, xử lý, lưu trữ dữ liệu liên quan đến các thông số của xe và các
thông số tọa độ… Từ đó, điều khiển thiết bị gắn trên xe cũng như cung cấp các dịch
vụ cho người sử dụng.
Thứ năm là máy tính và thứ sáu là điện thoại ở văn phòng hay ở nhà, của
người dùng hay tổ chức có nhu cầu giám sát xe máy (Phần mềm được tích hợp với

4


bản đồ chi tiết đầy đủ 64 tỉnh thành Việt Nam) để kết nối tới hệ thống server thông
qua internet, người quản lý có thể theo dõi, giám sát, điều khiển xe máy của họ. Bản
đồ số chi tiết của hệ thống dữ liệu Viettel Map hoặc bản đồ số Google Map cung
cấp cho hệ thống server hoặc máy tính văn phòng và người sử dụng. Người dùng có
thể dùng điện thoại di động có kết nối GPRS, GSM để ra lệnh điều khiển thiết bị
bằng SMS, GPRS, đầu số.
1.2.

Chức năng chính của hệ thống giám sát hành trình xe máy:
Hệ thống giám sát hành trình xe máy có rất nhiều chức năng. Mỗi hãng có

những thế mạnh riêng cung cấp cho người sử dụng. Phần này của luận văn sẽ liệt kê

hết những tính năng mà các hệ thống giám sát đang phát triển.
Đầu tiên, khi người sử dụng mua thiết bị giám sát hành trình về, người sử
dụng phải nhắn tin kích hoạt đến cho thiết bị. Sau khi nhận được tin nhắn này, thiết
bị bắt đầu khởi tạo các thông số mặc định như: sử dụng remote, sử dụng còi hú, sử
dụng xi nhan trong cảnh báo, … Đặc biệt là thông số máy chủ để gửi bản tin về.
Thông số này sẽ tồn tại đến khi nào người sử dụng thay đổi không sử dụng máy chủ
này nữa. Nó cũng là chỗ cung cấp thông tin cho web hay điện thoại, để người sử
dụng quản lý xe của mình trên đó. Kết thực quá trình kích hoạt, thiết bị sẽ khởi
động lại để đảm bảo các thiết lập hoạt động một cách trơn chu. Tin nhắn kích hoạt
thiết bị thường là : KICHHOAT <mật khẩu người dung>. Việc sử dụng mật khẩu
người dùng là để thiết bị có tính cá thể hóa. Người khác sẽ không thể giành quyền
điều khiển thiết bị khi không có mật khẩu người dùng. Trong trường hợp không
may bị mất mật khẩu, người sử dụng có thể liên hệ trực tiếp với nhà cung cấp dịch
vụ để tìm lại mật khẩu. Mọi thông tin trong thiết bị, các thay đổi đều được máy chủ
lưu lại. Khi người sử dụng muốn thay đổi mật khẩu của mình, tin nhắn:
MATKHAU,<mật khẩu cũ>,<mật khẩu mới> là cái người sử dụng cần thực hiện.
Thứ hai là tính năng giám sát trực tuyến trên website của hãng cũng cấp thiết
bị. Khi xe máy mở khóa điện, thiết bị sẽ gửi dữ liệu định kỳ (mặc định là 10s) lần.

5


Các thiết lập để vào mạng viettel như APN, User, Pass, đã được thiết lập mặc định.
Nếu có yêu cầu là APN,User, Pass này cần được thay đổi thì sẽ cập nhật trong bản
firmware tiếp theo. Nếu người sử dụng ở nước ngoài, có thể dùng lệnh qua tin nhắn
để thay đổi thông số APN này. Thời gian gửi bản tin và cấu hình IP, Port của thiết
bị bằng tin nhắn: GPRS <tần suất gửi bản tin>,<Số gói>,<địa chỉ IP>,<cổng>.
Trong đó, tần suất gửi bản tin định kỳ (mặc định là 10s) là chu kỳ gửi dữ liệu về
server khi xe hoạt động, số gói: mặc định hiện thời là 1, địa chỉ IP, cổng là địa chỉ
server mà thiết bị sẽ gửi đến. Người dùng có thể lấy thông tin cấu hình GPRS này

bằng cách tin nhắn GETIP. Chờ một thời gian sẽ có tin nhắn phản hồi từ thiết bị
như là: Lay Mau: 10s So goi: 1 goi IP: 103.1.210.167 PORT: 8009. Trong thời gian
xe của người sử dụng trong trại thái ngắt khóa điện, thiết bị sẽ đi vào trạng thái tiết
kiệm năng lượng. Gửi mặc định 30p/ lần. Thông số này sẽ thay đổi được trong bản
firmware tiếp theo. Khi thời gian ngắt khóa điện lâu hơn 2 ngày, thiết bị sẽ đi vào
trạng thái ngủ sâu và tắt hết các chức năng phụ để tiết kiệm acquy cho xe máy. Dưới
đây là hình ảnh quãng đường thiết bị đi trên web:

Hình 1.2. Giám sát thiết bị trực tuyến trên webserver

6


Thứ ba là tính năng xác định tọa độ xe bằng thông tin từ các trạm BTS
(CELL ID). Chức năng này sẽ phát huy tác dụng khi người sử dụng không nhận
được thông tin về tọa độ GPS hoặc module GPS bị hỏng. Nhược điểm là độ chính
xác tương đối kém, sai số từ 100 mét - 2Km tùy mật độ trạm BTS xung quanh thiết
bị. Để kiểm tra tọa độ bằng tính năng này, người sử dụng nhắn tin: CELLID. Sau
khi nhận được lệnh nhắn đến. Thiết bị sẽ xử lý một 15s để tìm các trạm xung quanh.
Sau đó, thiết bị sẽ trả lời bằng tin nhắn tới số người sử dụng. Tuy từng thông tin thu
thập được dài hoặc ngắn mà thiết bị sẽ nhắn 2 tin hoặc 1 tin. Về cơ bản thiết bị sẽ
nhắn 2 tin, và người sử dụng cần ghép 2 tin này lại như bản tin mẫu này: {"token":
"5176610696","radio":"gsm","mcc":310,"mnc":410,"cells":[{"lac":7033,"cid":1781
1},{"lac":7033,"cid":17812,"signal":-60,"tA":13},{"lac":7033,"cid":18513},{"lac":
7033,"cid":16383},{"lac":7033,"cid":12812},{"lac":7033,"cid":12811}],"address":1
}. Sau khi nhận được tin trả lời, người sử dụng copy thông tin này và paste vào
trang web: Hình ảnh trang web:

Hình 1.3. Giám sát thiết bị thông qua các trạm BTS

7


Thứ tư là tính năng cập nhật firmware từ xa. Trong quá trình phát triển phần
mềm, những lỗi nhỏ gây giảm hiệu năng hoạt động thiết bị là rất dễ gặp phải. Với
tính năng này, người sử dụng sẽ yên tâm hơn khi thiết bị của mình nếu xảy ra lỗi,
hãng sản xuất có thể giúp người sử dụng sửa chữa từ xa. Hoặc, khi có bản firmware
mới để thiết bị chạy ổn định hơn, máy chủ sẽ tự động tải firmware mới này xuống
để nâng cấp bản hiện tại. Tính năng này người sử dụng sẽ thấy giống với tính năng
cập nhật của window. Microsoft sau khi phát hành các bản window, mỗi lần có lỗi
xảy ra, họ sẽ phát hành các bản vá. Bản vá này được tải qua window update và được
cài đặt tự động. Qua đó, hệ thống máy tính sẽ hoạt động được ổn định và tránh được
các tấn công của hacker vào lỗi đó.
1.3.

Tính năng của thiết bị giám sát xe máy
Phần trên của luận văn đã đề cập đến những tính năng chính của hệ thống

giám sát xe máy. Tuy nhiên, để hệ thống vận hành, thiết bị giám sát mới là thứ đầu
tiên cần được nhắc đến. Đơn giản là vì thiết bị là nơi sẽ cung cấp thông tin cho
server hoạt động, thiết bị được lắp lên xe của người sử dụng, thiết bị sẽ can thiệp
trực tiếp vào hệ thống điện xe để có thể điều khiển, tìm kiếm xe ,… Dưới đây, luận
văn sẽ liệt kê các tính năng phổ biến của các thiết bị trên thị trường.
Thứ nhất phải kể đến đầu tiên đó là tính năng thu thập dữ liệu GPS. Trên
thiết bị có module để bắt các tín hiệu từ vệ tinh GPS. Từ đó, tọa độ, thời gian, vận
tốc được tính toán và gửi về server dưới dạng các bản tin định kỳ. Tần xuất gửi tin,
người sử dụng có thể thay đổi thông qua tin nhắn hoặc lệnh từ server xuống. Nhưng
thông tin này sẽ được server lưu lại trong database. Mỗi lần muốn xem lại hành
trình đã đi hay kiểm tra trạng thái xe, ra lệnh cho xe, người sử dụng chỉ việc vào
trang web, đăng nhập bằng tải khoản của mình đã được cấp và xem.

Thứ hai là tính năng tìm xe trong bãi. Tính năng này giúp người sử dụng có
thể dễ dàng tìm thấy xe mình, nhất là khi để xe ở những bãi để xe lớn như royal city
hay mỹ đình park. Người sự dụng có nhiều cách để tìm vị trí của xe như soạn tin
nhắn MOKHOA để xe nháy đèn và hú còi 2 tiếng. Qua đó, người sử dụng sẽ biết

8


được vị trí của xe mình. Cách thứ hai là sử dụng cuộc gọi đến thiết bị. Người sử
dụng đơn giản chỉ việc nháy máy. Thiết bị sẽ nháy đèn hú còi liên tục để báo cho
người sử dụng biết vị trí. Tuy nhiên, khi để xe dưới hầm hay những chỗ không có
sóng di động, người sử dụng sẽ không thể dùng 2 cách trên. Cách cuối cùng để để
tìm xe sẽ loại bỏ được nhược điểm của 2 cách trên, đó là tìm xe bằng remote. Tuy
nhiên, với cách này cũng phát sinh một nhược điểm đó là tiêu thụ năng lượng acquy
và khả năng phủ sóng chỉ trong bán kính 50 m đổ lại. Nhưng do bãi đỗ xe hiện tại
cũng ko quá lớn nên hoàn toàn có thể đáp ứng được phần lớn nhu cầu của người sử
dụng.
Tính năng thứ ba liên quan đến an toàn của xe, đó là tính năng khóa và mở
khóa xe máy. Tính năng an toàn này giành cho chủ xe. Khi bị mở khóa trái phép
(đang để khóa mà xe bị mở khóa điện), xe sẽ nháy đèn, hú còi liên tục và xe sẽ
không thể mở khóa chạy nếu không có lệnh mở khóa xe. Sau khoảng 5 lần hú còi,
thiết bị sẽ gọi điện đến cho người sử dụng để cảnh bảo. Nếu người sử dụng không
bắt máy, thiết bị sẽ gửi tin nhắn cảnh bảo. Để kích hoạt tính năng này, người sử
dụng có nhiều cách như khóa/ mở khóa bằng remote: bấm nút khóa thiết bị sẽ khóa
xe và bật tính năng cảnh bảo; để tắt tính năng này chúng ta bấm nút mở khóa trên
remote. Hoặc người sử dụng có thể sử dụng tin nhắn nếu như không ở gần xe. Cú
pháp tín nhắn đơn giản để bật tính năng an toàn này là KHOAXE. Để sử dụng bình
thường, người sử dụng nhắn tin MOKHOA. Cách cuối cùng để thuận tiện hơn cho
người sử dụng đó là dùng nháy máy để khóa và mở khóa.
Tính năng thứ tư là cảnh báo rung lắc. Xe máy sau khi tắt máy sẽ tự động

kích hoạt chế độ cảnh bảo rung lắc để đề phòng người khác tác động trái phép vào
xe. Khi rung lắc lâu hơn 10s, thiết bị sẽ gửi tin nhắn cảnh báo đến cho người sử
dụng. Khi hết rung lắc, thiết bị sẽ thiết lập lại thông số và tiếp tục cảnh bảo khi có
rung lắc tiếp. Để sử dụng tính năng này, người sử dụng cần kích hoạt bằng cách
nhắn tin: BAORUNG 1. Nếu không muốn sử dụng tính năng này, người sử dụng
nhắn tin: BAORUNG 0. Lưu ý rằng, khi kích hoạt tính năng này, xe tải lớn đi qua
làm rung thiết bị cũng có thể gây ra những cảnh bảo phiền đến người sử dụng.

9


Thứ năm là tính năng không phải thiết bị nào trên thị trường cũng có, đó là
tính năng mở điện xe không cần chìa khóa. Tính năng được nảy sinh khi người sử
dụng bị mất chìa khóa hoặc để khóa xe trong cốp. Với tính năng này, thiết bị sẽ tự
đóng khóa điện để xe khởi động và chạy xe như bình thường. Để sử dụng, người
dùng chỉ việc bấm nút mở khóa điện xe trên điều khiển hoặc nhắn SMS. Nếu muốn
thuận tiện hơn, người sử dụng có thể dùng lệnh CALL. Tuy nhiên, trước khi dùng
call, người sử dụng phải bật trạng thái TIENLOI của thiết bị lên. Cũng do đi xe
không cần chìa nên người sử dụng không thể dùng chìa để tắt máy. Do vậy, các
cách tắt máy khi xe đang vào chế độ đi xe không cần chìa là sử dụng nút khóa xe
trên remote, nhắn tin DIENXE 0 hoặc KHOAXE. Hoặc nếu đang bật trạng thái
TIENLOI, người sử dụng có thể nháy máy vào thiết bị để tắt máy.
Thứ sáu là tính năng tự động khóa xe sau 30s và CALLđể mở khóa. Khi xe
tắt khóa điện, thiết bị sẽ tự động nhận biết và bắt đầu đếm khoảng 25-30s để đi vào
trạng thái khóa xe. Để mở khóa, người sử dụng nháy máy vào thiết bị. Người sử
dụng muốn dùng tính năng nay thì cần phải kích hoạt nó bằng tin nhắn: ANTOAN
0. Khi bật tính năng này, người dùng sẽ có thêm 2 tính năng kèm theo, đó là nhận
được thông tin trạng thái của thiết bị bằng cách khi nháy vào số điện thoại của thiết
bị trong khi xe của người dùng đang mở khóa điên. Tính năng thứ hai là tìm kiếm
xe trong bãi bằng cách nháy máy mở khóa. Xe sẽ phát ra tiếng còi và nháy đèn.

Thứ bảy là tính năng khóa và mở khóa xe bằng cách nháy máy. Khi xe đang
trong trạng thái mở khóa, người sử dụng nháy máy -> Thiết bị sẽ khóa xe và kêu 2
tiếng, nháy đèn 2 lân. Khi xe đang trong trạng thái khóa, người sử dụng nháy máy > Thiết bị sẽ mở khóa xe và kêu 3 tiếng, nháy đèn 3 lần. Khi sử dụng tính năng này,
người sử dụng có thêm tính năng tìm xe trong bãi bằng cách nháy máy. Tuy nhiên,
nhược điểm là người sử dụng sẽ phải nhớ xem xe mình đang trong trạng thái mở
khóa hay khóa. Nếu không nhớ, người sử dụng cứ mở khóa bằng chìa của mình, nếu
xe kêu nhiều tiếng -> Xe đang khóa. Để sử dụng tính năng này, người sử dụng cần
phải kích hoạt bằng tin nhắn ANTOAN 1. Sau khi kích hoạt tính năng này thì trạng
thái TIENLOI hay ANTOAN 0 sẽ không có tác dụng.

10


Thứ tám là tính năng cảnh bảo acquy khi gần hết. Thiết bị sẽ cập nhật thông
tin về điện áp acquy liên tục. Khi acquy xe xuống dưới mức được thiết lập từ trước,
thiết bị sẽ nhắn tin cảnh báo đến người sử dụng. Sau đó, thiết bị sẽ đi vào trạng thái
siêu tiết kiệm để tránh kiệt acquy. Người sử dụng khi nhận được tin nhắn cảnh bảo
cần phải khởi động xe để sạc acquy hoặc tháo thiết bị ra nếu không muốn kiệt acuy.
Trong phiên bản tiếp theo của thiết kế, thiết bị sẽ được trang bị thêm công tắc điện
tử để tắt đi khi không dùng đến nữa.
Ngoài các tính năng thiết bị giám sát đã kể trên, người sử dụng còn có một số
các câu lệnh để kiểm tra tình trạng hoạt động của thiết bị. Một trong số đó có thể kể
đến là tính năng kiểm tra thông tin tài khoản SIM từ xa qua tin nhắn. Do tài khoản
người dùng có 2 tài khoản là tài khoản chính và tài khoản phụ. Do đó, thiết bị cũng
được lập trình để kiểm tra 2 tài khoản này. Để kiểm tra tài khoản chính, người sử
dụng nhắn tin theo cú pháp: TAIKHOANCHINH. Thông tin sẽ được thiết bị phản
hồi trong giây lát sau khi kiểm tra tài khoản. Để kiểm tra tài khoản phụ, người sử
dụng nhắn tin theo cú pháp: TAIKHOANPHU. Thông tin sẽ được thiết bị phản hồi
trong giây lát sau khi kiểm tra tài khoản. Sau khi kiểm tra tài khoản trên SIM, người
sử dụng có thể nạp tiền từ xa cho tài khoản mà không cần phải tháo sim ra bằng

cách soạn tin nhắn: NAPTHE <mã thẻ cào>. Với cụm tính năng liên quan đến SIM
này, người sử dụng hoàn toàn không cần can thiệp vào thiết bị mà vẫn duy trì tình
trạng hoạt động cho số điện thoại dùng cho thiết bị. Mặt khác, người dùng muốn
kiểm tra thông tin trạng thái hiện tại của xe như vận tốc, tọa độ, tính trạng acquy, xe
đang trong trạng thái khóa hay không khóa, sử dụng hay không sử dụng xinhan,…
Người sử dụng đơn giản chỉ việc nhắn tin TRANGTHAI. Thiết bị sẽ tổng hợp các
thông tin ở trạng thái hiện tại của xe và gửi trả lại cho người sử dụng
Trong quá trình làm việc với thiết bị, nếu người dùng không muốn tốn tiền
tin nhắn thì có thể sử dụng tính năng điều khiển thiết bị qua GPRS. Hay nói khác đi,
người sử dụng vào trang web quản lý và điều khiển từ đó xuống cho thiết bị. Tính
năng này hơi bất tiện ở chỗ: Người sử dụng phải bật truyền dữ liệu. Qua đó, thời

11


gian ra lệnh cho thiết bị sẽ bị kéo dài hơn. Trong một số trường hợp kíp bách sẽ
không thể kịp.
1.4.

Đánh giá chung các thiết bị giám sát hành trình xe máy
Qua khảo sát các thiết bị hiện có trên thị trường như X100, ZTE và một số

thiết bị của Trung Quốc, luận văn đã thấy phát sinh một số các nhược điểm cẩn phải
khắc phục. Mục đích của luân văn chính là sử dụng các công nghệ mới nhằm tạo ra
thiết bị không bị những nhược điểm này.
1.4.1. Nhược điểm:
Nhược điểm đầu tiên và cũng là quan trọng nhất chính là việc tiêu tốn nhiều
năng lượng của acquy. Như mọi người đều biết, mỗi xe máy khi được sản xuất ra
đều được trang bị một acquy có dung lượng cần thiết để khởi động hệ thống điện xe
và động cơ. Khi chúng ta lắp thêm thiết bị, đồng nghĩa với việc năng lượng của

acquy bị chia sẻ. Qua đó, hệ thống điện xe sẽ bị ảnh hưởng. Đa số các thiết bị hiện
tại trên thị trường có dòng tiêu thụ lúc nghỉ lớn hơn 10 mA. Có những thiết bị, thậm
chí còn hơn 20 mA. Điều này dẫn tới nhiều hệ lụy như xe của khách hàng không nổ
được máy, chết acquy, … Bên cạnh đó, việc tiêu tốn nhiều năng lượng trong thời
gian chờ cũng làm cho thiết bị hoạt động không ổn định khi điện áp acquy bị tụt
xuống một mức điện áp nào đó.
Nhược điểm thứ hai là các biện pháp bảo vệ thiết bị tránh những điện áp đột
biến được sinh ra do hệ thống điện trên xe. Nếu bảo vệ đầu nguồn của thiết bị kém
thì tuổi thọ thiết bị giảm thậm chí hỏng mạch sau thời gian ngắn sử dụng. Và đa số
thiết bị trên thị trường không có bảo vệ đầu vào hoặc có nhưng không triệt để.
Những thiết bị có bảo vệ đầu vào là bảo vệ chống quá một điện áp nào đó, thiết bị
sẽ không hoạt động. Nhưng những biệt pháp bảo vệ này phản ứng rất chậm với điện
áp đột biến. Thậm chí, nguồn của thiết bị đã bị đánh hỏng thì biện pháp bảo vệ đó
mới hoạt động. Những điện áp đột biến này là do máy phát trên xe tạo ra. Điện áp

12


đột biến lớn có thể lên đến 87V với máy phát điện giành cho hệ thống xe dùng
acquy 12VDC.
Nhược điểm thứ ba cần phải nhắc đến đó là kích thước của đa số thiết bị đều
lớn, do việc tích hợp nhiều linh kiện trên mạch. Như chung ta thấy, xe máy không
có nhiều khoảng trông để lắp thiết bị như oto. Do đó, thiết bị càng nhỏ gọn bao
nhiêu thì khi lắp vào xe sẽ càng thuận tiện bấy nhiêu. Nguyên nhân chính dẫn đến
việc thiết bị lớn là do sử dụng riêng rẽ các module GPS, GSM, khối xử lý trung tâm
và một số linh kiện không thực sự cần thiết.
Nhược điểm thứ tư là thiết bị không điều khiển được khi đi vào vùng mất
sóng di động hoặc điều khiển qua di động sẽ bị chậm. Bên cạnh đó, thiết bị cũng
không xác định được vị trí khi bị che khuất. Đầu tiên là thiệt bị không điều khiển
được khi đi vào vùng mất sóng di động: Sóng di động phủ sóng toàn quốc, đến từng

hộ gia đình, tỉ lệ mất sóng thực sự rất khó xảy ra nhưng ở đâu đó vấn có. Một ví dụ
điển hình là xe để trong các tầng hầm chung cư nhỏ hoặc trong nhà ở ngõ nhỏ (nơi
mà sóng di đông không thể xuyên tới). Khi đó, người sử dụng sẽ không thể điều
khiển được xe nữa. Mặt khác, việc sử dụng điều khiển từ xa qua di động cũng làm
mất thời gian của người sử dụng. Ví dụ, để tắt hoặc bật tính năng an toàn cho xe
(cảnh báo khi có mở khóa xe trái phép, ngắt điện xe), người sử dụng mất không
dưới 10s cho tính năng này. Và thiết bị không xác định được vị trí khi bị che khuất
hay để xe trong nhà. Vệ tinh GPS chỉ có tác dụng khi ở ngoài trời, mật độ che khuất
thấp. Nếu thiết bị đi vào vùng che khuất cao như đi vào ngõ hẻm, để xe trong nhà,
tầng hầm hay thậm chí bị hỏng anten GPS,… sẽ dẫn đến không định vị được vị trí.
Nhược điểm cuối cùng và cũng là nhược điểm khiến nhiều người sử dụng
còn băn khoăn khi sử dụng kiểu khóa công nghệ cao này, đó là giá thành sản phẩm
cao so với tính năng mà thiết bị mang lại cho người sử dụng. Thiết bị đang có trên
thị trường chưa có nhiều tính năng và tối ưu về mặt phần cứng của thiết bị. Nhưng
giá thiết bị hiện tại đến tay người sử dụng vào khoảng 2 triệu đồng kèm bản hợp
đồng 1 năm sử dụng dịch vụ giám sát trực tuyến. Nếu sử dụng trong các năm tiếp
13


theo, người sử dụng cần phải trả khoảng 300K mỗi năm. Với mức giá so với tính
năng đã kể ở trên thì không phải người tiêu dùng nào cũng dám bỏ ra.
1.4.2. Đề xuất giải pháp khắc phục các nhược điểm.
Trong mục này, luận văn sẽ nêu ra một cách khái quát các biện pháp khắc
phục cho từng nhược điểm. Về cơ bản, việc áp dụng hai công nghệ là vi mạch
nhúng của SIMCOM và kỹ thuật triệt áp quá độ đã giải quyết được các nhược điểm
nêu trên.
Đầu tiên là việc sử dụng vi mạch nhúng SIMCOM. Đại diện ưu tú cho dòng
vi mạch nhúng của hãng SIMCOM này là module SIM928A. Trong sim928A,
chúng ta thấy 3 module là GPS, GSM và vi xử lý trung tâm được ghép vào làm 1
với dòng tiêu thụ lúc để chờ (tắt GPS) chỉ là 1,7 mA ở 3.8V[1]. Với dòng tiêu thụ

này ở 12V, dùng nguồn xung thì nó chỉ còn dưới 1 mA. Quá đó khác phục được
nhược điểm đầu tiên và cũng là quan trọng nhất, đó là dòng tiêu thụ của thiết bị
giám sát. Tiêu thụ càng ít năng lượng bao nhiêu thì điện xe càng ít ảnh hưởng bấy
nhiêu. Và người sử dụng cũng sẽ không lo một ngày nào đó xe mình không khởi
động được.
Tiếp theo là việc tích hợp cả 3 module vào trong 1 linh kiện có diện tích chỉ
khoảng 30x30x3 mm[1]. Một diện tích nhỏ hơn đáng kể với việc dùng 3 module rời
khác nhau (tối thiểu 50x50x3 mm). Việc khác phục được nhược điểm thứ 3 về kích
thước thiết bị sẽ cho ta nhiều không gian để lắp thiết bị vào xe, cũng như việc thêm
các tính năng khác trong tương lại.
Thứ ba là việc sử dụng vi mạch tích hợp SIMCOM sẽ cho ta kết quả nhanh
hơn trong việc định vị xe qua trạm BTS của nhà mạng (CELL ID). Chỉ với một vài
dòng code điều khiển cho vi mạch, người phát triển đã có thể lấy được các thông tin
của trạm BTS. Với việc định vị này, dù xe của người sử dụng có đi vào vùng bị che
khuất nhiều hay để xe trong nhà, thiết bị vẫn có thể được định vị vị trí.

14


Thứ tư là việc sử dụng vi mạch tích hợp cả 3 module GPS, GSM và khối xử
lý trung tâm vào làm 1 sẽ làm cho giá thành giảm xuống so với việc sử dụng 3
module rời.
Nhược điểm quan trọng thứ 2 của các thiết bị hiện có trên thị trường đó là
phần bảo vệ nguồn. Giải pháp được đề xuất là sử dụng kết quả nghiên cứu về kỹ
thuật triệt áp quá độ để khắc phục nhược điểm này[2]. Đại diện cho kỹ thuật này là
sử dụng các diode TVS. Ưu điểm của diode này là cho thời gian đáp ứng với những
điện áp đột biến rất nhanh. Qua đó, linh kiện diode sẽ tiêu giảm hết các gai gây
nguy hiểm, giảm tuổi thọ cho thiết bị. Mặt khác, TVS diode này tương đối nhỏ gọn
và giá thành thấp hơn so với các biện pháp mà thiết bị hiện có trên thị trường sử
dụng. Thiết bị trên thị trường sử dụng bây giờ là loại MOSFET đóng mở khi quá áp.

Nhược điểm của nó là diện tích tích hợp khá lớn và giá thành cao. Do đó, TVS
diode cũng góp phần làm giảm diện tích và giảm giá thành sản phẩm.
Bên cạnh đó, giải pháp đứa ra cho trường hợp thiết bị đi vào vùng không có
sóng di động đó là sử dụng điều khiển từ xa qua công nghệ truyền RF 2,4 GHz[3].
Do giới hạn của luận văn không bao gồm giải pháp này nên sẽ nêu sơ qua tại đây.
Khoảng cách truyền sóng RF của module CC2543 lên đến 50 m hoặc có thể xa hơn
nếu dùng IC khuếch đại công suất kèm theo. Do quá trình truyền tín hiệu qua RF là
dạng dữ liệu nên có thể áp dụng nhiều thuật toán để bảo mật cho người dùng, đặc
biệt tránh việc trùng lặp điều khiển. Sử dụng chip CC2543 RF 2,4 GHz có tính năng
tiết kiệm năng lượng rất tốt.
Tóm lại, chương thứ nhất của luận văn là tập trung chủ yếu vào việc giới thiệu
hệ thống giám sát, chức năng chính của thiết bị hiện có trên thị trường, những nhược
điểm của chúng, và đề xuất sử dụng vi mạch nhúng SIMCOM và kỹ thuật triệt áp quá
độ để khắc phục các nhược điểm đã nêu ra ở phía trước. Trong các chương tiếp theo,
luận văn sẽ giới thiệu chi tiết hơn. Cụ thể là trong chương 2, luận văn sẽ giới thiệu chi
tiết đặc tả kỹ thuật, cách lập trình, sơ đồ cấu trúc và cách chế độ hoạt động của vi mạch
SIMCOM. Phần 2 của chương 2 sẽ trình bày về chuẩn ISO 7637-2:2004[4] giành cho
kỹ thuật triệt áp quá độ và đề xuất sử dụng linh kiện TVS diode.
15


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VI MẠCH SIMCOM VÀ KỸ
THUẬT TRIỆT ÁP QUÁ ĐỘ
Chương này sẽ trình bày hướng giải quyết những vấn đề đã nêu ở chương 1
bằng cách sử dụng những ưu điểm, lưu đồ trạng thái xử lý, đặc tả kỹ thuật của vi
mạch nhúng SIMCOM, và tính toán từ lý thuyết đến thực về kỹ thuật triệt áp quá độ
của điện áp đột biến, những gai này sinh ra từ hệ thống điện của xe.
2.1.

Vi mạch nhúng SIMCOM[1]

Trước khi tìm hiểu cách làm việc, cách lập trình của vi mạch nhúng

SIMCOM, chúng ta cần làm quen với khái niệm vi mạch nhúng. Vi mạch nhúng tồn
tại rất nhiêu xung quanh chúng ta.
2.1.1. Vi mạch nhúng
Vi mạch nhúng bao gồm hai định nghĩa về vi mạch tích hợp và hệ thống
nhúng. Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu khái niệm hệ thống nhúng.
Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có
khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ. Đó là
các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán chuyên dụng
trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin.
Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá
cao.
Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một chức năng chuyên
biệt nào đó. Khác với các máy tính đa chức năng, chẳng hạn như máy tính cá nhân,
một hệ thống nhúng chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhất định, thường đi
kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số thiết bị máy móc và phần cứng
chuyên dụng mà ta không tìm thấy trong một máy tính đa năng nói chung. Vì hệ
thống chỉ được xây dựng cho một số nhiệm vụ nhất định nên các nhà thiết kế có thể

16


tối ưu hóa nó nhằm giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất. Các hệ thống nhúng
thường được sản xuất hàng loạt với số lượng lớn. Hệ thống nhúng rất đa dạng,
phong phú về chủng loại. Đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như đồng hồ
kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn như đèn giao thông,
bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân.
Xét về độ phức tạp, hệ thống nhúng có thể rất đơn giản với một vi điều khiển hoặc
rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới được nằm gọn

trong một lớp vỏ máy lớn.
Các thiết bị PDA hoặc máy tính cầm tay cũng có một số đặc điểm tương tự
với hệ thống nhúng như các hệ điều hành hoặc vi xử lý điều khiển chúng nhưng các
thiết bị này không phải là hệ thống nhúng thật sự bởi chúng là các thiết bị đa năng,
cho phép sử dụng nhiều ứng dụng và kết nối đến nhiều thiết bị ngoại vi.
Các vi điều khiển thường có các thiết bị ngoại vi được tích hợp trên chip
nhằm giảm kích thước của hệ thống. Có rất nhiều loại kiến trúc CPU được sử dụng
trong thiết kế hệ nhúng như ARM, MIPS, Coldfire/68k, PowerPC, x86, PIC, 8051,
Atmel AVR, Renesas H8, SH, V850, FR-V, M32R, Z80, Z8 … Điều này trái ngược
với các loại máy tính để bàn, thường bị hạn chế với một vài kiến trúc máy tính nhất
định. Các hệ thống nhúng có kích thước nhỏ và được thiết kế để hoạt động trong
môi trường công nghiệp thường lựa chọn PC/104 và PC/104++ làm nền tảng.
Những hệ thống này thường sử dụng DOS, Linux, NetBSD hoặc các hệ điều hành
nhúng thời gian thực như QNX hay VxWorks. Còn các hệ thống nhúng có kích
thước rất lớn thường sử dụng một cấu hình thông dụng là hệ thống on chip (System
on a chip – SoC), một bảng mạch tích hợp cho một ứng dụng cụ thể (an applicationspecific integrated circuit – ASIC). Sau đó nhân CPU được mua và thêm vào như
một phần của thiết kế chip. Một chiến lược tương tự là sử dụng FPGA (fieldprogrammable gate array) và lập trình cho nó với những thành phần nguyên lý thiết
kế bao gồm cả CPU.

17


Hệ thống nhúng giao tiếp với bên ngoài thông qua các thiết bị ngoại vi, ví dụ
như chuẩn giao tiếp kết nối nối tiếp Serial Communication Interfaces (SCI): RS232, RS-422, RS-485; chuẩn kết nối nối tiếp đồng bộ Synchronous Serial
Communication Interface: I2C, JTAG, SPI, SSC và ESSI; chuẩn bus kết nối nối tiếp
toàn cầu Universal Serial Bus (USB). Kết nối với các mạng Networks: Controller
Area Network, LonWorks.... và các chân tín hiệu số, tín hiệu tương tự vào ra khác.
Trong mỗi hệ thống nhúng cũng có các bộ định thời khác nhau để lập trình thực thi
các nhiệm vụ khác nhau.
Các hệ thống nhúng thường nằm trong các cỗ máy được kỳ vọng là sẽ chạy

hàng năm trời liên tục mà không bị lỗi hoặc có thể khôi phục hệ thống khi gặp lỗi.
Vì thế, các phần mềm hệ thống nhúng được phát triển và kiểm thử một cách cẩn
thận hơn là phần mềm cho máy tính cá nhân. Ngoài ra, các thiết bị rời không đáng
tin cậy như ổ đĩa, công tắc hoặc nút bấm thường bị hạn chế sử dụng. Việc khôi phục
hệ thống khi gặp lỗi có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật như
watchdog timer – nếu phần mềm không đều đặn nhận được các tín hiệu watchdog
định kì thì hệ thống sẽ bị khởi động lại.
Tiếp theo là khái niệm vi mạch tích hợp. Vi mạch tích hợp là mạch điện tử
tích hợp nhiều các linh kiện như tụ điện, điện trở, transistor,... với số lượng lớn,
ghép lại với nhau theo một quy tắc đã được thiết kế sẵn nhằm đáp ứng mục đích sử
dụng nào đó.
Một vi mạch tích hợp bao gồm một chip đơn tinh thể silic có chứa các linh
kiện tích cực và linh kiện thụ động cùng dây nối giữa chúng. Các linh kiện này
được chế tạo bằng công nghệ giống như công nghệ chế tạo điôt và tranzito riêng rẽ.
Quá trình công nghệ này gồm việc nuôi cấy lớp epitaxi, khuếch tán tạp chất mặt nạ,
nuôi cấy lớp oxit, và khắc oxit, sử dụng ảnh in li tô để định rõ các giản đồ...
Vậy, vi mạch tích hợp (Integrated circuits - viết tắt là IC) là sản phẩm của kỹ
thuật vi điện tử bán dẫn. Nó gồm các linh kiện tích cực như tranzito, điôt..., các linh
kiện thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, và các dây dẫn, tất cả được chế tạo
18


trong một qui trình công nghệ thống nhất, trong một thể tích hay trên một bề mặt
của vật liệu nền. Mỗi một loại vi mạch tích hợp chỉ giữ một hoặc vài chức năng nhất
định nào đó.
2.1.2. Giới thiệu vi mạch nhúng SIMCOM[1]
Vi mạch nhúng SIMCOM được sản xuất tại Trung Quốc và xuất khẩu đi các
nước trên thế giới. Trong luận văn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về module SIM928A là
một trong những vi mạch nhúng SIMCOM phổ biến trên thế giới.
Được thiết kế để phân phối trên toàn cầu, SIM928A tích hợp GSM/ GPRS và

GPS có hiệu năng cao. 2 phần này nằm tách rời nhau. GSM/GPRS hỗ trợ 4 băng tần
là GSM850 Mhz, EGSM900, DCS 1800 và PCS 1900 MHz. SIM928A cho phép sử
dụng GPRS đa đường lớp 10 và hỗ trợ mã hóa GPRS CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4.
Module GPS được tích hợp trên module SIM928A có độ nhạy cao, thời gian
khởi động nhanh (Time-To-First_Fix TTFF) và độ chính xác cáo. Với việc tích hợp
sẵn LNA trong mình, người sử dụng không nhất thiết phải thêm LNA bên ngoài.
SIM928A có thể định vi ngay cả khi tín hiệu xuống -167 dBm mà không có mạng
hỗ trợ. Mặt khác, công suất tiêu thụ cũng rất thấp (khi đang tìm kiếm khoảng 25
mA, khi đang định vị khoảng 21 mA). Module GPS hỗ trợ nhiều kiểu định vị và
theo giõi, bao gồm GALILEO, QZSS, SBAS(WAAS, EGNOS, GAGAN), MSAS),
DPGS(RTCM), và A-GPS.
Với việc tích hợp cả 3 module GPS, GSM, và bộ xử lý trung tâm vào một
module nhỏ gọn, kích thước (30x30x3 mm), SIM928A có thể được tích hợp vào
những ứng dụng người dùng yêu cầu độ nhỏ gọn như M2M, smartphone, PDA,
tracker và các thiết bị mobile khác.
Module SIM928A có 80 chân, cung cấp nhiều giao tiếp giữa module và bo
mạch của người sử dụng như: Cổng nối tiếp và cổng debug sẽ giúp người sử dụng
phát triển ứng dụng của họ một cách dễ dàng; cổng nối tiếp không đồng bộ từ
module GPS tới khối xử lý trung tâm; kênh audio bao gồm 2 đầu vào và 2 đầu ra,
19