內(nèi)嵌GPS和GSM功能的野外測(cè)量終端模型VIP

1、內(nèi)嵌GPS和GSM功能的野外測(cè)量終端模型摘要:本文介紹所設(shè)計(jì)的一種帶GPS定位和GSM通訊功能的野外測(cè)量終端模型系統(tǒng).系統(tǒng)采用C/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),以基于ARM并輔以GSM和GPS模塊為硬件平臺(tái),提供給野外測(cè)量終端用戶基本的通話功能和個(gè)人定位信息,為實(shí)時(shí)采集地理信息作基礎(chǔ).關(guān)鍵詞:測(cè)量終端;GPS定位;GSM;C/OS-II;ARM;Abstract: Designing a field measuring terminal model with embed GPS relocating and GSM communicating function. System use micr

2、o C/OS- embedded real time operating system, and base on ARM hardware flat with GSM and GPS module. Providing call function and personal locating information, and also is base of real time geography information collection. Key words: Measuring Terminal;GPS Locating;GSM;C/OS-II;ARM;1 引言嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,為GPS、

3、電子地圖、GPRS便攜式設(shè)備帶來(lái)廣闊的應(yīng)用前景.本文介紹以基于目前廣泛使用的ARM處理器,輔以GSM和GPS模塊,采用C/OS-II操作系統(tǒng)和C/GUI為圖形界面,實(shí)現(xiàn)融合GPS功能和GSM的便攜通訊PDA模型.初步探討建立一個(gè)占用空間小、運(yùn)行時(shí)間短的嵌入式地圖信息系統(tǒng)平臺(tái)和野外測(cè)量平臺(tái),提供給終端用戶基本的通話功能、短信功能和個(gè)人定位信息.該模型可對(duì)便攜式野外測(cè)量PDA內(nèi)置定位、通訊功能的實(shí)現(xiàn)有所啟示.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以C/OS-II為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核,輔以GPRS和GPS集成模塊,使用ARM處理器建立嵌入式移動(dòng)終端.GPS模塊用于本機(jī)定位,GPRS模塊用于向其它手機(jī)或者是管理中心發(fā)送

4、狀態(tài)信息及與控制中心的進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音通話.2.1 總體框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)如圖1、2所示,包括物理硬件、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)C/OS-II1、GPS模塊、GPRS模塊、圖形界面、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和用戶程序等部分組成.設(shè)計(jì)充分考慮了系統(tǒng)的移植性,可裁剪性,為用戶定制提供了方便的接口.圖 1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架 圖2 GPRS子系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架2.2 硬件平臺(tái)及設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以基于Samsung S3C2410X芯片的JXARM9-2410-3型實(shí)驗(yàn)箱為硬件平臺(tái),主要包括微控制器S3C2410X,存儲(chǔ)器,觸摸顯示屏,串口和JTAG調(diào)試接口,以及GPS模塊,GPRS模塊等.S3C2410X是韓國(guó)三星公司生產(chǎn)的以32位R

5、ISC ARM920T微處理器為內(nèi)核的一種微控制器2.GPS模塊,GPRS模塊為實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)嵌模塊.1.存儲(chǔ)器:S3C2410X外部總線支持8/16/32位數(shù)據(jù)寬度的ROM/SRAM,FLASH ROM,SDRAM和外部I/O器件,最大可達(dá)64M字節(jié)的尋址空間.本設(shè)計(jì)平臺(tái)配置兩片16位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM,共64M,地址從0X30000000到0X33ffffff.主板還包括32MB的NOR FLASH存儲(chǔ)器和8MB NAND FLASH,NOR FLASH內(nèi)部存放啟動(dòng)代碼Bootloader、Linux內(nèi)核映像.其數(shù)據(jù)寬度為32位,地址從:0X000000000X01ffffff.2.以太網(wǎng)接口

6、:內(nèi)嵌Ethernet控制器支持DMA突發(fā)模式,內(nèi)建256字節(jié)的DMA收發(fā)緩沖區(qū),支持7線或MII接口,可以直接同物理層收發(fā)器連接,片內(nèi)CAM可以存放多達(dá)21個(gè)目標(biāo)地址.平臺(tái)配置LEVEL ONE的物理層收發(fā)器LXT970支持10M的MII連接.3.UART串口:主板包含3個(gè)UART接口:UART0和UART1用作RS232串行接口,UART2用作RS485接口.2.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)遵循圖3結(jié)構(gòu),主要包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II,GPS和GPRS應(yīng)用程序,圖形界面,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等.3 GPS模塊應(yīng)用3.1 GPS 模塊組成系統(tǒng)GPS模塊主要包括初始化GPS模塊、衛(wèi)星定位信息的提取和衛(wèi)

7、星定位信息的解析3部分1.初始化GPS模塊.GPS模塊使用S3C2410X的UART0,缺省波特率為4800,因此必須在接收數(shù)據(jù)之前對(duì)GPS模塊以及串口進(jìn)行初始化.初始化操作通過函數(shù)gprs_init()實(shí)現(xiàn).圖3 主軟件流程框圖2.衛(wèi)星定位信息的提取.通過函數(shù)gps_recv_cmd(char *cmd)接收GPS模塊的NMEA0183語(yǔ)句語(yǔ)句信息,其中cmd為接收到的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū).3.衛(wèi)星定位信息的解析.接收到的信息通過函數(shù)GPSReceive進(jìn)行解析,以得到需要的定位信息.該函數(shù)聲明為:void GPSReceive(GPSINFO * pinfo, UInt8* pStreamIn,

8、UInt32 len);計(jì)算得到的定位信息保存在變量pinfo中.GPSINFO結(jié)構(gòu)的主要定義有:int bIsGPGGA,用于判斷是否為GPGGA命令;double latitude,表示緯度;double longitud;,表示經(jīng)度;UInt8 hour, bjhour, min, sec, secFrac,bjhour 為格林威治時(shí)間轉(zhuǎn)換后的北京時(shí)間.3.2 GPS定位信息的提取與解析對(duì)GPS進(jìn)行信息提取必須先明確其幀結(jié)構(gòu)3,本系統(tǒng)所使用的GPS天線模塊,其發(fā)送到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)主要由幀頭、幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成.不同的數(shù)據(jù)幀,幀頭也不相同,主要有"$GPGGA"、&quo

9、t;$GPGSA"、"$GPGSV"以及"$GPRMC"等.這些幀頭標(biāo)識(shí)了后續(xù)幀內(nèi)數(shù)據(jù)的組成結(jié)構(gòu).對(duì)于通常的情況,我們所關(guān)心的定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等均可以從"$GPRMC"幀中獲取得到,該幀的結(jié)構(gòu)及主要字段釋義如下:$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,&a

10、mp;lt;9>,<10>,<11>*hh<CR><LF>其中<1>為當(dāng)前位置的格林尼治時(shí)間;<2> 為狀態(tài), A 為有效位置, V為非有效接收警告,即當(dāng)前天線視野上方的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于3顆;<3>為緯度;<4> 標(biāo)明南北半球, N 為北半球、S為南半球;<5>為徑度;<6> 標(biāo)明東西半球,E為東半球、W為西

11、半球;<7> 地面上的速度,范圍為0.0到999.9;<8> 方位角,范圍為000.0到359.9 度.處理時(shí)先通過對(duì)幀頭的判斷只對(duì)"$GPRMC"幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理4.由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號(hào)分割,因此在處理緩存數(shù)據(jù)時(shí)是通過搜尋ASCII碼"$"來(lái)判斷是否是幀頭,在對(duì)幀頭的類別進(jìn)行識(shí)別后再通過對(duì)所經(jīng)歷逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)來(lái)判斷出當(dāng)前正在處理的是哪一種定位導(dǎo)航參數(shù),并作出相應(yīng)的處理3.處理代碼如下所示:for(int i=0;i<DataLength;i+)if(Data=幀頭,Sectio

12、nID為逗號(hào)計(jì)數(shù)器SectionID=0;if(Data=10) /幀尾 if(Data=逗號(hào)計(jì)數(shù)SectionID+;else switch(SectionID)case 1: /提取出時(shí)間m_sTime+=Data; break;case 2: /判斷數(shù)據(jù)是否可信(當(dāng)GPS天線能接收到有3顆if(Data='A') /GPS衛(wèi)星時(shí)為A,可信)GPSParamm_nNumber.m_bValid=true; break;case 3: /提取出緯度m_sPositionY+=Data; break;case 5: /提取出經(jīng)度m_sPositionX+=Data; break

13、;case 9: /提取出日期m_sDate+=Data; break;default:break; 所解析到的衛(wèi)星定位信息用于顯示定位信息,同時(shí)也可作為測(cè)量中的地理位置信息.4 GPRS模塊應(yīng)用GPRS模塊主要包括模塊初始化、鍵盤輸入處理、AT命令接收和發(fā)送和GPRS短消息處理四個(gè)部分3.以下說(shuō)明鍵盤輸入和GPRS短消息的處理.4.1 鍵盤輸入處理本系統(tǒng)需要通過鍵盤輸入呼叫的號(hào)碼并確認(rèn),因此需要處理鍵盤輸入.為了保證鍵盤輸入信號(hào)的準(zhǔn)確,采用定時(shí)掃描的方式掃描鍵盤5.在定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)中掃描鍵盤,獲取鍵值后,將其加入到緩沖區(qū)中,在主程序中通過char gprs_get_key()函數(shù)獵取鍵值

14、:如果當(dāng)前有鍵被按下,則返回鍵值;否則返回0.4.2 GPRS發(fā)送與接收短消息通過調(diào)用函數(shù)gprsSendMessage發(fā)送短消息.發(fā)送的消息以及對(duì)方號(hào)碼等信息通過pSrc參數(shù)傳入.pSrc是一個(gè)SM_PARAM4類型的指針.發(fā)送時(shí),首先填寫短消息信息,然后調(diào)用gprsSendMessage函數(shù)發(fā)送.如下代碼發(fā)送一條短消息機(jī)中:SM_PARAM Src;strcpy(Src.SCA, "8613800270500"); / 短消息服務(wù)中心號(hào)碼(SMSC地址)strcpy(Src.TPA, "86"); strcat(Src.TP

15、A, strcallnum); / 目標(biāo)號(hào)碼或回復(fù)號(hào)碼(TP-DA或TP-RA)strcallnum0 = 0;Src.TP_PID = 0; / 用戶信息協(xié)議標(biāo)識(shí)(TP-PID)Src.TP_DCS = 8; / 用戶信息編碼方式(TP-DCS)strcpy(Src.TP_SCTS, "04060308421002"); / 服務(wù)時(shí)間戳符串(TP_SCTS), 接收時(shí)用到strcpy(Src.TP_UD, "Welcome!原始用戶信息(編碼前或解碼后的TP-UD)TRACE("開始發(fā)送n");gprsSendMessage(&amp

16、;Src); TRACE("發(fā)送完畢n");解析接收到的短消息,主要方法是分析源PDU串pSrc的內(nèi)容,從中解析出SMSC、TPA、以及用戶信息.5 結(jié)語(yǔ)本系統(tǒng)是應(yīng)用嵌入式系統(tǒng),將GPS定位和GSM通訊融合于便攜設(shè)備的實(shí)現(xiàn)技術(shù).它實(shí)現(xiàn)了基本的通話功能和短信功能,個(gè)人定位信息的獲取,重要的是通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)信息的交互.這一點(diǎn)正是當(dāng)今信息采集的一個(gè)發(fā)展方向.另外,本系統(tǒng)模型對(duì)構(gòu)建帶有GPS和GPRS功能的野外測(cè)量平臺(tái)會(huì)有一定的借鑒作用.本文作者創(chuàng)新點(diǎn):本文提出并設(shè)計(jì)內(nèi)嵌通信和定位功能的新型野外測(cè)量終端模型.該模型使測(cè)量終端功能擴(kuò)展到通信和定位功能,符合應(yīng)用要求,同時(shí)為便攜式野外