| 引 言 目前,移動無線傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有3種：GSM短消息、GPRS和CDMA。它們的特點比較如下： �、� 移動通信網(wǎng)GSM短消息方式。短消息是GSM網(wǎng)所具有的電信業(yè)務(wù)之一。所謂的短消息是指長度不超過160個字符的文本消息。由于短消息傳輸用的是信令信道,采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式,因此短消息服務(wù)費用低,傳輸延時不固定,根據(jù)當(dāng)前的短消息業(yè)務(wù)使用情況而定。短消息方式的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率低、具有延遲性且時間不定。 �、� GPRS(General Packet Radio Service),即通用分組無線業(yè)務(wù),是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù),按流量計費,高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令。GPRS理論傳輸速率可達(dá)171.2 kbps,實際傳輸速率大約在40 kbps。中國移動2002年5月18日開始正式商用GPRS網(wǎng)絡(luò)。 �、� CDMA 1X原意是指CDMA 2000的第一階段,可支持308 kbps的數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換,可支持移動IP業(yè)務(wù);CDMA 1X是在CDMA IS95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為CDMA用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);CDMA 1X理論傳輸速率可達(dá)300 kbps,目前的實際傳輸速率大約在100 kbps左右,可以用于Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。CDMA 1X無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的特點是按流量計費,即一直在線,按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用,沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時不收費用。 第1代移動通信系統(tǒng)是模擬式的,已淘汰。第2代移動通信系統(tǒng)是數(shù)字蜂窩式的,如TDMA的GSM和CDMA的IS95。GPRS和CDMA 1X都是2.5代的移動通信系統(tǒng)。中國聯(lián)通公司已經(jīng)擁有了一個覆蓋全國的CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò),用于提供1X數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)。 CDMA 1X與GPRS雖然都是2.5代的移動通信系統(tǒng),但1X網(wǎng)絡(luò)通信速度遠(yuǎn)高于GPRS網(wǎng)絡(luò),而且易于平滑過渡到3G移動通信系統(tǒng)。未來的第3代移動通信系統(tǒng)雖然有幾種模式,但毫無例外地都是CDMA碼分多址的。 CDMA無線DDN（Digital Data Network）特別適合應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和其他諸多領(lǐng)域的移動數(shù)據(jù)傳輸、多點分散的數(shù)據(jù)傳輸,例如,物流系統(tǒng)的車輛調(diào)度管理,停車場所和交通監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸,金融系統(tǒng)POS聯(lián)網(wǎng),氣象站數(shù)據(jù)采集,電力、水文、供暖、供氣、供水的分布式遙測遙控系統(tǒng)等。 本文討論的就是利用CDMA業(yè)務(wù)傳送GPS定位信息的實例。當(dāng)然,GPS定位信息只是整個信息傳輸管理系統(tǒng)的一個應(yīng)用,通過更換不同的數(shù)據(jù)源模塊可實現(xiàn)不同的信息傳輸,從而構(gòu)成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。 1 系統(tǒng)構(gòu)成 如圖1所示,整個信息傳輸管理系統(tǒng)由移動終端、CDMA網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)、信息管理中心服務(wù)器組成。 移動終端將GPS數(shù)據(jù)組成CDMA數(shù)據(jù)分組,通過CDMA網(wǎng)絡(luò)和Internet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IP地址和電子地圖。 信息管理中心也可以通過Internet網(wǎng)和CDMA網(wǎng)絡(luò)向移動終端發(fā)出各種指令。 
圖1基于CDMA的無線移動數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 2 移動終端硬件組成 移動終端的硬件部分主要有CDMA Modem模塊、GPS模塊、MCU及電源四部分,連接關(guān)系如圖2所示。 
圖2移動終端硬件組成 其中的CDMA模塊為Wavcom公司的ME45。這是一個具有完整功能的CDMA移動通信模塊,通過串口可以實現(xiàn)對此模塊的控制和數(shù)據(jù)傳輸,包括短信和無線上網(wǎng)等。另外加上模擬部分電路,可實現(xiàn)話音通信功能。對ME45的控制用的是AT命令方式。 GPS模塊是臺灣Holux公司的GM82 OEM板。它通過外接天線接收GPS信號,計算出所處位置的地理信息,通過串口將此信息傳送給MCU。 MCU采用新華龍公司代理的C8051F020八位微控制器。選擇此MCU是基于諸多考慮的：首先,是功能強大,幾乎在單片中包容了所有常用的功能;其次,與普通的8051有相同的內(nèi)核,開發(fā)容易,而且支持C語言源程序調(diào)試。 在此移動終端中,采用了如下一些必需的功能部件： 首先是它的兩個硬件串口。這兩個串口的波特率產(chǎn)生是獨立的,而且不占用芯片的定時器,使用起來相當(dāng)靈活。這兩個串口分別對GPS模塊和CDMA模塊通信。GPS模塊把位置 信息以固定的格式從串口發(fā)出,MCU接收GPS模塊送來的數(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)定的格式通過第2個串口交給CDMA模塊,將數(shù)據(jù)送上Internet網(wǎng)。 其次,128字節(jié)的Flash可用于存放一些可設(shè)置的參數(shù),如移動終端的識別號或IP地址、信息管理中心服務(wù)器的IP地址等。 再次,4 KB的SRAM相對其他的8位機來講是相當(dāng)大了,可以滿足組幀、數(shù)據(jù)緩沖的要求。 64 KB的Flash可以滿足較大程序量的要求。 64 KB的Flash和4 KB RAM的組合可以完成對信息數(shù)據(jù)的加解密工作,可提供某些特定場合使用。 引出了某些I/O口,通過光電耦合器隔離后引至其他監(jiān)測點,可以擴展相應(yīng)的功能。 另外,留出了總線擴展口,可擴展64 KB的SRAM,一方面可以用于嵌入實時操作系統(tǒng),另一方面可以用于使用C8051F020的在線自我編程功能來遠(yuǎn)程更新程序。 由于用于移動設(shè)備,需要低功耗器件,而C8051F020工作電壓為3.3 V,功耗很小。 設(shè)計時考慮該移動終端主要作為車載應(yīng)用,所以實際電路中設(shè)計了從點煙器取電的電源電路。 移動終端利用C8051F020芯片控制實現(xiàn),不用另行擴展串口、ROM以及RAM。此硬件結(jié)構(gòu)并不僅僅局限在定位功能上,對于很多數(shù)據(jù)采集/控制應(yīng)用也可以滿足要求,只需改變程序結(jié)構(gòu)。正是由于C8051F020的功能強大,使得硬件的組成和結(jié)構(gòu)都變得非常簡單。 3 移動終端軟件設(shè)計 由于采用了C8051F020作控制器,使得硬件的工作相對簡單和通用,所以該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要工作集中在軟件的實現(xiàn)上。 利用GPRS上網(wǎng)主要的問題是,在系統(tǒng)接入無線Internet網(wǎng)時進(jìn)行初始化和對鏈路的控制。若對通信過程和協(xié)議不熟悉,則做起來很麻煩;現(xiàn)在已有許多MCU或GPRS Modem已將這些功能嵌入到操作系統(tǒng)中。對CDMA上網(wǎng),則比較簡單,通過撥通服務(wù)商的特定號碼即可。 利用CDMA模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,既可以采用上網(wǎng)傳輸,也可以采用短消息的方法。下面就短消息方式的數(shù)據(jù)傳輸軟件流程作一介紹。 對于數(shù)據(jù)源,GPS模塊不斷發(fā)送固定格式的串行數(shù)據(jù),MCU利用一串口與之相連。一般MCU對串口數(shù)據(jù)的接收處理方式有查詢和中斷兩種。這里采用的方法既不是查詢也不是中斷,而是命令的方式,MCU根據(jù)接收到的不同命令,執(zhí)行不同的功能。移動終端的軟件流程如圖3所示。 
圖3移動終端軟件流程 (1) MCU的初始化 單片機的初始化很重要,它關(guān)系到程序能否正確運行。這里主要功能是分配串口引腳,設(shè)置系統(tǒng)時鐘,確定波特率。 這里需要重點注意的問題是MCU的初始化。C8051 MCU硬件資源相當(dāng)豐富,但有一些不是能同時使用的,需要在初始化時進(jìn)行設(shè)定,所以它的交叉開關(guān)譯碼表的正確使用非常重要。資料中提供的優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)分配是有區(qū)別的,關(guān)鍵看XBR2特殊功能寄存器中的EMIFLE位的值。串口分配時只用到4個引腳,沒有用到外部存儲器,所以 P0.7、P0.6、P0.5 的功能由交叉開關(guān)或端口鎖存器決定,而且EMIFLE的值為“0”,這樣可以保證串口分配不出現(xiàn)錯位。 (2) 刪除短消息子程序 刪除短消息子程序的作用是清空SIM卡里存入的所有讀過的短消息,但未讀取的短消息不會刪除,使每個新來的短消息的標(biāo)號都為“0”。 (3) 讀短消息子程序 讀短消息子程序的作用是讀取新消息并將短信的內(nèi)容存儲在內(nèi)部RAM中,為程序的跳轉(zhuǎn)提供判斷的依據(jù)。例如,如果短信的內(nèi)容是“###13520479697*”,表示設(shè)定短消息發(fā)送號碼;如果需要查詢車輛狀況,MCU就會向卡號為“13520479697”的用戶發(fā)定位信號。
指令“AT+CMGR=0”表示讀取SIM卡里的標(biāo)號為0的短信。先把該指令轉(zhuǎn)換為ASCII碼,然后再串行發(fā)送出去。CDMA模塊就會執(zhí)行相應(yīng)的命令,并將短信內(nèi)容通過串行口傳遞給單片機。單片機的串口0的接收標(biāo)志位RI置位,表示接收到一個完整的字符,可以從串口寄存器中取走內(nèi)容。該標(biāo)志位不能自動清零,需要軟件復(fù)位,然后進(jìn)行下一個字節(jié)的接收。 短信的內(nèi)容是有長度的,通過設(shè)定短信內(nèi)容的最后一個字符是否為“*”號來決定接收停止位。接收時,判斷串口寄存器。如果接收到的字符為“*”,表示停止接收,則后面接收的 |
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