基于GPRS業(yè)務(wù)的定位信息傳輸系統(tǒng)

　　本文描述了結(jié)合GPRS業(yè)務(wù)和GPS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的定位信息傳輸系統(tǒng)。隨著中國(guó)移動(dòng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開(kāi)通，各式各樣的基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用不斷推出。從高級(jí)住宅的水表管理，到高寒高溫環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集，從出租汽車(chē)的定位系統(tǒng)，到回歸衛(wèi)星的定點(diǎn)系統(tǒng)。到處都有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的蹤影。隨著中國(guó)移動(dòng)GPRS業(yè)務(wù)的推出，各個(gè)研發(fā)單位又紛紛把目光投向了這種新型的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

　　前言

　　目前，GPS定位信息傳輸管理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，警車(chē)、救護(hù)車(chē)、運(yùn)鈔車(chē)、長(zhǎng)途運(yùn)輸車(chē)上都可以看到它的蹤影。這些定位信息傳輸系統(tǒng)大多是基于手機(jī)短消息業(yè)務(wù)的。但這種形式存在著很多不足，首先它通信費(fèi)用較高，通常每條短消息承載的坐標(biāo)信息也不會(huì)太多；再者通過(guò)手機(jī)短消息發(fā)送延時(shí)不確定，這會(huì)導(dǎo)致定位跟蹤目標(biāo)的丟失；另外一般短信息服務(wù)器端必須向電信公司申請(qǐng)專門(mén)的業(yè)務(wù)服務(wù)，才能利用自己的服務(wù)器進(jìn)行短消息的接受和處理。電信的此項(xiàng)業(yè)務(wù)價(jià)格不菲，一般單位負(fù)擔(dān)不起。

　　利用GPRS業(yè)務(wù)可以較為圓滿的解決上述問(wèn)題。首先GPRS系統(tǒng)費(fèi)用較低。GPRS建立鏈路以后，相當(dāng)于專線直接接入因特網(wǎng)，利用TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)可靠而且穩(wěn)定。而且信息管理中心的服務(wù)器只需要是普通的接入因特網(wǎng)的主機(jī)，大大節(jié)省了服務(wù)器端的開(kāi)銷(xiāo)。

　　本文討論的就是就是利用GPRS業(yè)務(wù)傳送GPS定位信息的實(shí)例模型。當(dāng)然，GPS定位信息只是整個(gè)信息傳輸管理系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，通過(guò)更換不同的數(shù)據(jù)源模塊可實(shí)現(xiàn)不同的信息傳輸，從而構(gòu)建不同的信息傳輸管理系統(tǒng)，如遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　整個(gè)信息傳輸管理系統(tǒng)由移動(dòng)終端、GSM網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、信息管理中心服務(wù)器四部分組成。移動(dòng)終端將GPS數(shù)據(jù)組成GPRS數(shù)據(jù)分組，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)，上傳到信息管理中心服務(wù)器。服務(wù)器應(yīng)當(dāng)具備至少一個(gè)IP地址，并且擁有電子地圖。

　　信息管理中心也可以通過(guò)因特網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)終端發(fā)出各種指令。

　　移動(dòng)終端硬件組成

　　移動(dòng)終端的硬件部分主要有GPRS手機(jī)模塊、GPS模塊、MCU及電源四部分。其中的GPRS模塊為西門(mén)子的MC35，這是一個(gè)完整功能的手機(jī)模塊，通過(guò)串口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)此模塊的控制和數(shù)據(jù)傳輸，包括短信、WAP、GPRS、CSD等。另外加上模擬部分電路，可實(shí)現(xiàn)GSM話音通信功能。對(duì)MC35的控制用的是AT命令方式。

　　GPS模塊是EverMore公司的EB-023CV-A/IV-A，它通過(guò)外接天線接收GPS信號(hào)，計(jì)算出所處位置的地理信息，通過(guò)串口將此信息傳送給MCU。

　　MCU采用ATMEL公司的ATMEGA128八位控制處理器，選擇此MCU是基于諸多考慮的。首先是功能強(qiáng)大，幾乎在單片中包容了所有常用的功能。其次，價(jià)格相對(duì)便宜。再者開(kāi)發(fā)容易，開(kāi)發(fā)裝置便宜，而且支持C語(yǔ)言源程序調(diào)試。

　　在此移動(dòng)終端中，我們采用了如下的一些必需的功能。

　　首先是它的兩個(gè)硬件串口，這兩個(gè)串口的波特率產(chǎn)生是獨(dú)立的，而且不占用芯片的定時(shí)器，使用起來(lái)相當(dāng)靈活。這兩個(gè)串口分別對(duì)GPS模塊和GPRS模塊通信，對(duì)GPS模塊用4800bps或9600bps單收，對(duì)GPRS模塊用19200bps收發(fā)。GPS模塊把位置信息以固定的格式從串口發(fā)出，CPU接收GPS模塊送來(lái)的數(shù)據(jù)，解析出其中有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，然后以規(guī)定的格式通過(guò)第二個(gè)串口交給GPRS模塊，將數(shù)據(jù)送上因特網(wǎng)。

　　其次，4K字節(jié)的EEPROM可用于存放一些可設(shè)置的參數(shù)如移動(dòng)終端的識(shí)別號(hào)或IP地址、信息管理中心服務(wù)器的IP地址等。

　　再次，4K字節(jié)的SRAM相對(duì)其它的8位機(jī)來(lái)講是相當(dāng)大了，可以滿足做組幀、數(shù)據(jù)緩沖的要求。64K字的FLASH可以滿足較大程序量的要求。

　　64K字的FLASH和4KRAM的組合可以完成對(duì)信息數(shù)據(jù)的加解密工作，可提供某些特定場(chǎng)合使用。

　　我們引出了某些I/O口，通過(guò)光電耦合器隔離后引至其它監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可以擴(kuò)展相應(yīng)的功能。另外，我們留出了總線擴(kuò)展口，可擴(kuò)展64K字節(jié)的SRAM，一方面可以用于嵌入帶PPP協(xié)議棧的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，另一方面可以用于使用ATMEGA128的在線自我編程功能來(lái)遠(yuǎn)程刷新程序。

　　由于用于移動(dòng)設(shè)備，需要低功耗器件，所以我們實(shí)際采用的是ATMEGA128L，即該芯片的低壓、低功耗版本，工作電壓為2.7V~5V。

　　由于GPRS模塊和GPS模塊均使用3.3V供電，所以可以減少電源種類，簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)考慮該移動(dòng)終端主要作為車(chē)載應(yīng)用，所以實(shí)際電路中設(shè)計(jì)了從點(diǎn)煙器取電的電源電路�？紤]到GPRS模塊的瞬時(shí)工作電流（發(fā)射時(shí)）較大，可達(dá)2A，工作電壓較低，點(diǎn)煙器輸出電壓可能為12V或24V，壓差過(guò)大。如果采用線性降壓器件效率太低，而且發(fā)熱劇烈，工作不安全，所以采用了開(kāi)關(guān)電源變換芯片LM2596。該芯片電路簡(jiǎn)單，效率較高。

　　移動(dòng)終端利用Atmega128芯片控制實(shí)現(xiàn)，不用另行擴(kuò)展串口、ROM以及RAM。當(dāng)然，此硬件結(jié)構(gòu)并不僅僅局限在定位功能上，對(duì)于很多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用也可以滿足要求，只需改變程序代碼。正是由于ATMEGA128的功能強(qiáng)大，使得硬件的組成和結(jié)構(gòu)都變得非常簡(jiǎn)單。

　　軟件控制流程

　　由于采用了ATMEGA128作控制器，使得硬件的工作相對(duì)簡(jiǎn)單和通用，所以該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要工作集中在軟件的實(shí)現(xiàn)上。

　　下面就主要的軟件控制流程做一介紹。

　　首先是數(shù)據(jù)源，GPS模塊不斷發(fā)送固定格式的串口數(shù)據(jù)，CPU利用一串口與之相連。一般單片機(jī)對(duì)串口數(shù)據(jù)的接受處理方式有兩種：輪尋和中斷。這里因?yàn)閿?shù)據(jù)量很大，而且除了接收數(shù)據(jù)外其他的工作量并不很大，可以采用輪尋的方式。我們最終的目的是要把位置信息發(fā)送到因特網(wǎng)上。

　　目前，GPS定位信息傳輸管理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，警車(chē)、救護(hù)車(chē)、運(yùn)鈔車(chē)、長(zhǎng)途運(yùn)輸車(chē)上都可以看到它的蹤影。這些定位信息傳輸系統(tǒng)大多是基于手機(jī)短消息業(yè)務(wù)的。但這種形式存在著很多不足，首先它通信費(fèi)用較高，通常每條短消息承載的坐標(biāo)信息也不會(huì)太多；再者通過(guò)手機(jī)短消息發(fā)送延時(shí)不確定，這會(huì)導(dǎo)致定位跟蹤目標(biāo)的丟失；另外一般短信息服務(wù)器端必須向電信公司申請(qǐng)專門(mén)的業(yè)務(wù)服務(wù)，才能利用自己的服務(wù)器進(jìn)行短消息的接受和處理。電信的此項(xiàng)業(yè)務(wù)價(jià)格不菲，一般單位負(fù)擔(dān)不起。

　　利用GPRS業(yè)務(wù)可以較為圓滿的解決上述問(wèn)題。首先GPRS系統(tǒng)費(fèi)用較低。GPRS建立鏈路以后，相當(dāng)于專線直接接入因特網(wǎng)，利用TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)可靠而且穩(wěn)定。而且信息管理中心的服務(wù)器只需要是普通的接入因特網(wǎng)的主機(jī)，大大節(jié)省了服務(wù)器端的開(kāi)銷(xiāo)。

　　本文討論的就是就是利用GPRS業(yè)務(wù)傳送GPS定位信息的實(shí)例模型。當(dāng)然，GPS定位信息只是整個(gè)信息傳輸管理系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，通過(guò)更換不同的數(shù)據(jù)源模塊可實(shí)現(xiàn)不同的信息傳輸，從而構(gòu)建不同的信息傳輸管理系統(tǒng)，如遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等。

　　結(jié)語(yǔ)

　　隨著時(shí)代節(jié)奏的不斷加快，實(shí)時(shí)信息傳送的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，需求量與日俱增。GPRS業(yè)務(wù)的推出，更加推動(dòng)了這一方向的迅猛發(fā)展，更加預(yù)示了它的廣闊前景。