内嵌GPS和GSM功能的野外测量终端模型

1、内嵌GPS和GSM功能的野外测量终端模型摘要:本文介绍所设计的一种带GPS定位和GSM通讯功能的野外测量终端模型系统.系统采用C/OS-II嵌入式实时操作系统,以基于ARM并辅以GSM和GPS模块为硬件平台,提供给野外测量终端用户基本的通话功能和个人定位信息,为实时采集地理信息作基础.关键词:测量终端;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 引言嵌入式系统的发展,为GPS、

3、电子地图、GPRS便携式设备带来广阔的应用前景.本文介绍以基于目前广泛使用的ARM处理器,辅以GSM和GPS模块,采用C/OS-II操作系统和C/GUI为图形界面,实现融合GPS功能和GSM的便携通讯PDA模型.初步探讨建立一个占用空间小、运行时间短的嵌入式地图信息系统平台和野外测量平台,提供给终端用户基本的通话功能、短信功能和个人定位信息.该模型可对便携式野外测量PDA内置定位、通讯功能的实现有所启示.2 系统总体设计本系统以C/OS-II为实时操作系统内核,辅以GPRS和GPS集成模块,使用ARM处理器建立嵌入式移动终端.GPS模块用于本机定位,GPRS模块用于向其它手机或者是管理中心发送

4、状态信息及与控制中心的进行实时语音通话.2.1 总体框架设计系统整体方案设计如图1、2所示,包括物理硬件、实时多任务操作系统C/OS-II1、GPS模块、GPRS模块、图形界面、设备驱动和用户程序等部分组成.设计充分考虑了系统的移植性,可裁剪性,为用户定制提供了方便的接口.图 1系统总体设计框架 图2 GPRS子系统设计框架2.2 硬件平台及设计本系统以基于Samsung S3C2410X芯片的JXARM9-2410-3型实验箱为硬件平台,主要包括微控制器S3C2410X,存储器,触摸显示屏,串口和JTAG调试接口,以及GPS模块,GPRS模块等.S3C2410X是韩国三星公司生产的以32位R

5、ISC ARM920T微处理器为内核的一种微控制器2.GPS模块,GPRS模块为实验箱内嵌模块.1.存储器:S3C2410X外部总线支持8/16/32位数据宽度的ROM/SRAM,FLASH ROM,SDRAM和外部I/O器件,最大可达64M字节的寻址空间.本设计平台配置两片16位数据宽度的SDRAM,共64M,地址从0X30000000到0X33ffffff.主板还包括32MB的NOR FLASH存储器和8MB NAND FLASH,NOR FLASH内部存放启动代码Bootloader、Linux内核映像.其数据宽度为32位,地址从:0X000000000X01ffffff.2.以太网接口

6、:内嵌Ethernet控制器支持DMA突发模式,内建256字节的DMA收发缓冲区,支持7线或MII接口,可以直接同物理层收发器连接,片内CAM可以存放多达21个目标地址.平台配置LEVEL ONE的物理层收发器LXT970支持10M的MII连接.3.UART串口:主板包含3个UART接口:UART0和UART1用作RS232串行接口,UART2用作RS485接口.2.3 软件系统设计软件系统遵循图3结构,主要包括实时操作系统C/OS-II,GPS和GPRS应用程序,图形界面,设备驱动程序等.3 GPS模块应用3.1 GPS 模块组成系统GPS模块主要包括初始化GPS模块、卫星定位信息的提取和卫

7、星定位信息的解析3部分1.初始化GPS模块.GPS模块使用S3C2410X的UART0,缺省波特率为4800,因此必须在接收数据之前对GPS模块以及串口进行初始化.初始化操作通过函数gprs_init()实现.图3 主软件流程框图2.卫星定位信息的提取.通过函数gps_recv_cmd(char *cmd)接收GPS模块的NMEA0183语句语句信息,其中cmd为接收到的数据的缓冲区.3.卫星定位信息的解析.接收到的信息通过函数GPSReceive进行解析,以得到需要的定位信息.该函数声明为:void GPSReceive(GPSINFO * pinfo, UInt8* pStreamIn,

8、UInt32 len);计算得到的定位信息保存在变量pinfo中.GPSINFO结构的主要定义有:int bIsGPGGA,用于判断是否为GPGGA命令;double latitude,表示纬度;double longitud;,表示经度;UInt8 hour, bjhour, min, sec, secFrac,bjhour 为格林威治时间转换后的北京时间.3.2 GPS定位信息的提取与解析对GPS进行信息提取必须先明确其帧结构3,本系统所使用的GPS天线模块,其发送到计算机的数据主要由帧头、帧尾和帧内数据组成.不同的数据帧,帧头也不相同,主要有"$GPGGA"、&quo

9、t;$GPGSA"、"$GPGSV"以及"$GPRMC"等.这些帧头标识了后续帧内数据的组成结构.对于通常的情况,我们所关心的定位数据如经纬度、速度、时间等均可以从"$GPRMC"帧中获取得到,该帧的结构及主要字段释义如下:$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,&a

10、mp;lt;9>,<10>,<11>*hh<CR><LF>其中<1>为当前位置的格林尼治时间;<2> 为状态, A 为有效位置, V为非有效接收警告,即当前天线视野上方的卫星个数少于3颗;<3>为纬度;<4> 标明南北半球, N 为北半球、S为南半球;<5>为径度;<6> 标明东西半球,E为东半球、W为西

11、半球;<7> 地面上的速度,范围为0.0到999.9;<8> 方位角,范围为000.0到359.9 度.处理时先通过对帧头的判断只对"$GPRMC"帧进行数据的提取处理4.由于帧内各数据段由逗号分割,因此在处理缓存数据时是通过搜寻ASCII码"$"来判断是否是帧头,在对帧头的类别进行识别后再通过对所经历逗号个数的计数来判断出当前正在处理的是哪一种定位导航参数,并作出相应的处理3.处理代码如下所示:for(int i=0;i<DataLength;i+)if(Data=帧头,Sectio

12、nID为逗号计数器SectionID=0;if(Data=10) /帧尾 if(Data=逗号计数SectionID+;else switch(SectionID)case 1: /提取出时间m_sTime+=Data; break;case 2: /判断数据是否可信(当GPS天线能接收到有3颗if(Data='A') /GPS卫星时为A,可信)GPSParamm_nNumber.m_bValid=true; break;case 3: /提取出纬度m_sPositionY+=Data; break;case 5: /提取出经度m_sPositionX+=Data; break

13、;case 9: /提取出日期m_sDate+=Data; break;default:break; 所解析到的卫星定位信息用于显示定位信息,同时也可作为测量中的地理位置信息.4 GPRS模块应用GPRS模块主要包括模块初始化、键盘输入处理、AT命令接收和发送和GPRS短消息处理四个部分3.以下说明键盘输入和GPRS短消息的处理.4.1 键盘输入处理本系统需要通过键盘输入呼叫的号码并确认,因此需要处理键盘输入.为了保证键盘输入信号的准确,采用定时扫描的方式扫描键盘5.在定时器中断服务函数中扫描键盘,获取键值后,将其加入到缓冲区中,在主程序中通过char gprs_get_key()函数猎取键值

14、:如果当前有键被按下,则返回键值;否则返回0.4.2 GPRS发送与接收短消息通过调用函数gprsSendMessage发送短消息.发送的消息以及对方号码等信息通过pSrc参数传入.pSrc是一个SM_PARAM4类型的指针.发送时,首先填写短消息信息,然后调用gprsSendMessage函数发送.如下代码发送一条短消息机中:SM_PARAM Src;strcpy(Src.SCA, "8613800270500"); / 短消息服务中心号码(SMSC地址)strcpy(Src.TPA, "86"); strcat(Src.TP

15、A, strcallnum); / 目标号码或回复号码(TP-DA或TP-RA)strcallnum0 = 0;Src.TP_PID = 0; / 用户信息协议标识(TP-PID)Src.TP_DCS = 8; / 用户信息编码方式(TP-DCS)strcpy(Src.TP_SCTS, "04060308421002"); / 服务时间戳符串(TP_SCTS), 接收时用到strcpy(Src.TP_UD, "Welcome!原始用户信息(编码前或解码后的TP-UD)TRACE("开始发送n");gprsSendMessage(&amp

16、;Src); TRACE("发送完毕n");解析接收到的短消息,主要方法是分析源PDU串pSrc的内容,从中解析出SMSC、TPA、以及用户信息.5 结语本系统是应用嵌入式系统,将GPS定位和GSM通讯融合于便携设备的实现技术.它实现了基本的通话功能和短信功能,个人定位信息的获取,重要的是通过无线网络,实现信息的交互.这一点正是当今信息采集的一个发展方向.另外,本系统模型对构建带有GPS和GPRS功能的野外测量平台会有一定的借鉴作用.本文作者创新点:本文提出并设计内嵌通信和定位功能的新型野外测量终端模型.该模型使测量终端功能扩展到通信和定位功能,符合应用要求,同时为便携式野外