隨著GPS在社會(huì)生活中應(yīng)用范圍的日益廣泛,人們對(duì)它的研究也日益深入。GPS數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸作為GPS中的一個(gè)重要部分,也伴隨通信技術(shù)的發(fā)展而不斷變化,從原先的集群方式到傳呼方式再到后來(lái)的短信方式,無(wú)不反映著人們對(duì)性?xún)r(jià)比的追求。
隨著移動(dòng)GPRS業(yè)務(wù)的開(kāi)展,利用GPRS來(lái)進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)慢慢的顯現(xiàn)出來(lái)。相對(duì)于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程傳輸方式(例如通過(guò)電話(huà)撥號(hào))來(lái)說(shuō),GPRS數(shù)據(jù)傳輸具有突出的優(yōu)點(diǎn)。一方面,GPRS資費(fèi)比較便宜,可以采用多種資費(fèi)方案。對(duì)于大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的用戶(hù)可以采用包月的方式,對(duì)于小數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的用戶(hù)可以根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。另一方面,在GPRS網(wǎng)中,用戶(hù)只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接,就可長(zhǎng)時(shí)間的保持這種連接,并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道并被計(jì)費(fèi),保持時(shí)不占用信道不計(jì)費(fèi)。這樣,數(shù)據(jù)采集點(diǎn)不用頻繁建立連接,也不必支付傳輸間隙時(shí)的費(fèi)用,而且GPRS能夠較好地支持頻繁、少量突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。此外,GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快,提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng),支持TCP／IP、X.25等協(xié)議,因此無(wú)需經(jīng)過(guò)PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接,就可以直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(IP網(wǎng)或X.25網(wǎng))互通,而且接入迅速,一般僅需幾秒,其速度明顯快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 對(duì)于高層協(xié)議,采用TCP／IP協(xié)議,較以前的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群,雙向傳呼,GSM短信息)而言,網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。 本文介紹一種支持GPRS的GPS系統(tǒng),并且對(duì)其中所涉及到的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案給出了詳細(xì)的描述。通過(guò)該模型,可以比較好的實(shí)現(xiàn)GPS定位信息數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。 系統(tǒng)模型 圖1是本方案的系統(tǒng)模型。從GPS終端采集來(lái)的定位數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)透明地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程GPS服務(wù)器,遠(yuǎn)程GPS服務(wù)器通過(guò)對(duì)GPS數(shù)據(jù)的解碼便可以獲得定位信息。其詳細(xì)的流程如下：
�、偈紫�,GPS終端發(fā)出包括有APN號(hào)碼的GPRS登錄請(qǐng)求,登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò); �、谝苿�(dòng)的SGSN根據(jù)登陸請(qǐng)求中的APN找到登記的Radius服務(wù)器,并將用戶(hù)認(rèn)證信息送至Radius服務(wù)器; ③Radius認(rèn)證服務(wù)器根據(jù)所傳遞過(guò)來(lái)的認(rèn)證信息,確認(rèn)是否是合法用戶(hù)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求,如果是合法用戶(hù),則根據(jù)配置為其分配一個(gè)IP地址; �、躌adius服務(wù)器向GGSN發(fā)送攜帶用戶(hù)地址的確認(rèn)信息; �、軬PS終端得到了IP地址,就可以根據(jù)配置(作為服務(wù)器端或者客戶(hù)端)與GPS服務(wù)器建立起TCP連接; �、捱B接建立后,GPS終端采集到的定位信息數(shù)據(jù)就會(huì)通過(guò)建立的TCP數(shù)據(jù)連接透明地傳輸至GPS服務(wù)器;
�、弋�(dāng)GPS服務(wù)器有控制命令或其它數(shù)據(jù)要向下發(fā)送時(shí),可以通過(guò)TCP連接傳送到GPS終端; �、郍PS終端根據(jù)配置可以作為服務(wù)器端或者客戶(hù)端建立與用戶(hù)管理服務(wù)器的數(shù)據(jù)連接,用戶(hù)管理服務(wù)器通過(guò)該連接對(duì)GPS終端進(jìn)行監(jiān)控、管理以及遠(yuǎn)程更新系統(tǒng)內(nèi)核程序。 GPS終端的設(shè)計(jì) ◇硬件設(shè)計(jì) GPS終端的硬件電路框圖如圖2所示。該GPS終端的核心是一塊負(fù)責(zé)TCP／IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)處理器IP2022芯片。IP2022是UbiCom公司的高性能網(wǎng)絡(luò)處理器,具有l(wèi)OOMIPS的處理能力,并專(zhuān)門(mén)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。在IP2022芯片中集成了兩個(gè)全雙工的串化器／解串器(Ser／Des)硬件單元,能直接與各種常用接口相連。這種功能使其能夠?qū)崿F(xiàn)片內(nèi)1OBase-T以太網(wǎng)、USB以及其它各種快速串行協(xié)議。由于擁有Ser／Des硬件單元,IP2022也便于從一種協(xié)議轉(zhuǎn)換到另一種協(xié)議,因此比較適合于實(shí)現(xiàn)GPS終端。 IP2022的軟件模塊包括USB、UART、I2C、SPI以及一個(gè)完整的TCP／IP堆棧,它能夠在執(zhí)行應(yīng)用程序的同時(shí),提供高速計(jì)算、靈活的I／O控制和高效的數(shù)據(jù)處理功能。 在本系統(tǒng)中,主要應(yīng)用IP2022的兩個(gè)Ser／Des硬件單元以及其TCP／IP協(xié)議棧。兩個(gè)全雙工的Ser／Des硬件單元經(jīng)過(guò)串口轉(zhuǎn)換電路(核心為MAX232)轉(zhuǎn)換成為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口,通過(guò)這兩個(gè)RS232接口便于與GPS模塊以及GPRS模塊的通信。
系統(tǒng)時(shí)鐘模塊為硬件系統(tǒng)提供工作所需要的時(shí)鐘脈沖,這部分比較簡(jiǎn)單,但是需要注意兩個(gè)方面。一是晶振的選擇,雖然IP2022也支持無(wú)源晶振,但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)還是有源晶振與IP2022的兼容性好一些,所以在可能的情況下還是選擇有源晶振比較好。二是晶振頻率的選擇,由于串口通信的波特率是對(duì)晶振頻率分頻而成,如果晶振頻率選擇不當(dāng),在串口通信時(shí)就會(huì)出現(xiàn)亂碼。經(jīng)試驗(yàn)和計(jì)算,4.9152MHz的晶振可以很好的支持多種常用波特率。 程序的寫(xiě)入和調(diào)試是通過(guò)在線(xiàn)編程接口實(shí)現(xiàn)的,IP2022支持在線(xiàn)編程和調(diào)試,該部分主要把IP2022的編程接口引出,加以適當(dāng)?shù)母綦x保護(hù),并通過(guò)SPI和并口的轉(zhuǎn)換電路與調(diào)試機(jī)的并口相連接。 在本系統(tǒng)中,內(nèi)部電壓有兩種,一種是接口設(shè)備所需要的3 V,另一種是IP2022所需要的2.5 v。這兩種電壓是經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換而成。由于GPRS模塊在數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候瞬間電流很大,電源轉(zhuǎn)換模塊也提供了足夠的功率和必要的保護(hù)。 GPRS數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)GPRS傳輸?shù)墓δ?相當(dāng)于普通的Modem,市面上比較流行的有Motorola的G18。 在與GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊通信時(shí),沒(méi)有采用直接操縱GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊接口,而是通過(guò)RS232連接,極大的降低了對(duì)GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的依賴(lài)性,用戶(hù)可以根據(jù)需要,來(lái)選定GPRS數(shù)據(jù)模塊。 GPS接收器采用了Motorola公司的M12,M12通過(guò)串口與Rs232接口單元相連接。 ◇軟件設(shè)計(jì) 在GPS終端軟件設(shè)計(jì)方面,為了便于以后擴(kuò)展,本設(shè)計(jì)采用了嚴(yán)格的分層結(jié)構(gòu),其具體的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。各部分的主要功能如下： 
(1)串口驅(qū)動(dòng)模塊 利用串口驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)完成對(duì)串口的操作時(shí),應(yīng)向上層提供串口參數(shù)配置功能,并應(yīng)在有數(shù)據(jù)收到或者發(fā)送完畢時(shí)通過(guò)IndicateReceive、IndicateSend回調(diào)函數(shù)向上層報(bào)告。上層軟件可以調(diào)用Send、Receive來(lái)進(jìn)行收發(fā)。 (2)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模塊 在硬件中的GPRS模塊只是提供了一種硬件信道,與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)連接必須通過(guò)軟件完成。在通信時(shí),軟件首先通過(guò)GPRS模塊特有的命令(一般為AT+CCMD)與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接,再通過(guò)PPP協(xié)議建立數(shù)據(jù)鏈路,最后就可以通過(guò)TCP／IP協(xié)議與遠(yuǎn)程的服務(wù)器通信了。這一部分與網(wǎng)絡(luò)操作的功能都放在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模塊中加以實(shí)現(xiàn)。與串口驅(qū)動(dòng)模塊類(lèi)似,網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模塊也提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┓⻊?wù)。 |
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