【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 D1URXD0UTXD097811009998948988X O U TX I NV R E F +DVcc1AVccDVss1AVssR S T / N M IX Y 2 I NX T 2 O U TV C CV C CV C CC4C5C6C7C8C9C 1 0C 1 1+C 1 20 .1 u F 0 .1 u F0 .1 u F0 .1 u F0 .1 u F1 5 p F1 5 p F1 5 p F1 5 p FX T A L 2+++C 1 31 0 u F1 0 u F1 0 u F1 0 u FR11 0 0 KR2R3R410K10KI N 4 1 4 8M S P 4 3 0 4 4 9 圖 3 MSP430F449 的外圍電路 GPS 模塊部分 本系統(tǒng)中，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接受采用臺(tái)灣長(zhǎng)天公司的 GR87 模塊。它的體積小、功耗低。單片機(jī)定時(shí)從 GPS 模塊提取緯度、速度等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為 NEMA標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) GSM 模塊接受到的中心發(fā)送的控制命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，再通過(guò)GSM 模塊的 SMS 服務(wù)將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心。外部控制部分主要作用是通過(guò)I/O 接口接受外部命令，并由單片機(jī)處理外部控制命令，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警 [7]。 GR87 性能指標(biāo)： 接收板結(jié)構(gòu)： SiRF starⅠ 并行 12 通道。 接收模式： L1， C/A 碼。 定位精度： 25m無(wú) SA。 接口格式： RS232 或 TTL電平串行接口。 輸出信息： SiRF 二進(jìn)制 NMEA0183， GGA GSA GSV RMC VTG GLL。 工作電壓： +～ [8]。 在該模塊中集成了 SiRF Star I 技術(shù)和專(zhuān)用的衛(wèi)星導(dǎo)航算法，能夠提供高精度的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。 SiRF Star I 技術(shù)是由 SiRF 公司開(kāi)發(fā)的新一代 GPS 定位技術(shù)，其中包含了突發(fā)鎖定技術(shù)（ snaplock）和多路徑雙重抑制技術(shù)（ dual multi path rejection） [9]。突發(fā)鎖定技術(shù)能夠使 GPS 接 收機(jī)重新捕獲衛(wèi)星的時(shí)間降到十分之一秒，而多路徑雙重抑制技術(shù)可以有效地消除接收到的雜散數(shù)據(jù)，提高 GPS 的 6 定位精度。另外，在 SiRF Star I 技術(shù)中還采用了獨(dú)特的單星導(dǎo)航技術(shù)，即使 GPS接收模塊在只能捕獲到一顆衛(wèi)星的情況下也能持續(xù)更新位置信息數(shù)據(jù)。相比之下，一般的 GPS 接收機(jī)則需要 3－ 4 顆衛(wèi)星才能保證其數(shù)據(jù)精度，這種單星導(dǎo)航技術(shù)將大大提高跟蹤終端在城市中的跟蹤靈敏度。此外，該 GPS 接收模塊在接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)采用的是單頻 C/A 碼偽距接收技術(shù)，可以接收載波頻率為 C/A 碼（粗碼），其碼頻率為 [10]。 在數(shù)據(jù)接收上采用了 12 個(gè)并行接收通道，比那些雙通道和多路復(fù)用的 GPS接收機(jī)更加具有跟蹤和鎖定衛(wèi)星的能力。接收通道主要是把來(lái)自天線的微弱信號(hào)，經(jīng)放大、變頻、濾波后，實(shí)現(xiàn)對(duì) GPS 信號(hào)的跟蹤和鎖定。其內(nèi)部采用了碼延時(shí)鎖相技術(shù)和載波相位鎖定技術(shù)，前者是為了使本地偽隨機(jī)碼與衛(wèi)星偽隨機(jī)碼的鎖定，后者則用于本地載波相位與衛(wèi)星載波相位的鎖定。 GR87 的管腳定義如表 2 所示 。 表 2 GR87 的引腳定義 Pin Pin Name Function description 1 VCC_5V ～ 2 TXA 串口輸出 A 3 RXA 串口輸入 A 4 RXB 串口輸 入 B 5 GND 接地 6 RESET 復(fù)位輸入 因?yàn)閱纹瑱C(jī) MSP430449 有兩個(gè)串口，且 GPS 模塊通信串口、 GSM 模塊通信串口均為 TTL電平，故不需要電平轉(zhuǎn)換芯片，直接將 MCU 的 TXD 和 RXD與另外兩個(gè)模塊的 RXD 和 TXD 互聯(lián)即可 [11]。接口原理圖如圖 4 所示 。 R 1 3 3R 2 3 3U R X D 1U R X D 1+ 4. 2VV C CT X AR X AR X BG N DR E S E TGR87 圖 4 MCU 通過(guò)串口 1 與 GPS 芯片通信接口圖 GSM模塊部分 GSM 模塊提供定位消息的收發(fā)，與監(jiān)控中心的信息交換。本系統(tǒng)采用德 國(guó)西門(mén)子工業(yè)的 GSM 模塊 TC35i。 TC35i 模塊是一個(gè)的工業(yè)級(jí) GSM 模塊，工作在 GSM900 和 GSMl800 雙頻段 [12]，支持中文短信息。體積小巧適合裝置在槍支內(nèi)。 TC35i 的數(shù)據(jù)接口 (CMOS 電平 )通過(guò) AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，它 7 支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(短消息 )。與短消息處理相關(guān)的問(wèn)題主要有：短消息格式的轉(zhuǎn)化，短消息的編碼問(wèn)題，短消息模塊命令的操縱和使用，以及與短消息處理相關(guān)的 AT 指令。 TC35i 模塊內(nèi)部由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、 ASIC 電源模塊、閃存、 40 腳的 ZIF 連接 器和天線連接接口等組成。其中 GSM 基帶處理器是模塊的核心部分，它是單芯片的模擬數(shù)字混合信號(hào)處理器，對(duì)來(lái)自 GSM 網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， TC35 使用專(zhuān)用 ASIC 電源芯片，保證穩(wěn)定可靠的供電，其有 3 種工作模式（省電、 IDLE、 TALK），選擇兩種模式可以延長(zhǎng)電池供電時(shí)間。電源管理系統(tǒng)能在電源反接的情況下啟用保護(hù)模式保護(hù)模塊不被損壞。此外，TC35 還具有電話簿、多方通話、漫游檢測(cè)等功能。 GSM 帶有 SIM 卡座，裝入 GSM 服務(wù)商的 SIM 卡，并帶有唯一的號(hào)碼，利于監(jiān)控中心管理的需要。 GSM芯片通過(guò) UART0串口與單片機(jī)通信，單片機(jī)通過(guò)使能端 17出發(fā) GSM工作，完成接受、發(fā)送定位信息的工作 [13]。 TC35i 與 SIM 卡的接口部分如圖 5 所示 。 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40BATBATBATBATBATGNDGNDGNDGNDGNDRXD0TXD0CCNCCCRSTCCIOCCCLKCCVCCGNDSYNC40 P I N+ 4. 27 8NC CCRSTCCIOCCCLKCCVCCCCGNDQ8Q7s t a r tR X D 010 0 K+ 4. 2 T X D 010410 0 K+ 4. 2 1 0 KS 80 50Q1T C 35 iS I M 圖 5 TC35i與 SIM 卡的連接 GPS 定位主要流程 GPS 模塊輸出的 GPS 定位信息服從 NMEA0183 通信標(biāo)準(zhǔn)。 NMEA0183通信標(biāo)準(zhǔn)的輸出數(shù)據(jù)采用的是 ASCII 碼，其內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向以及衛(wèi)星狀況等信息， GPS 消息具有 6 種不同的消息類(lèi)型，包括 GGA、 GLL、 GSA、 GSV、 RMC 和 VTG。這里我 們只抽取 RMC 記錄語(yǔ)句，因?yàn)樗硕ㄎ幌到y(tǒng)需要的所有信息，它的格式為 $GPRMC,（ 1），（ 2），（ 3），（ 4），（ 5），（ 6），（ 7），（ 8），（ 9），（ 10）（ 11）*hhCRLF 8 （ 1）當(dāng)前位置的格林尼治時(shí)間，格式為 hhmmss； （ 2）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）緯度，格式為 ； （ 4）標(biāo)明南北半球， N 為北半球， S 為南半球； （ 5）經(jīng)度，格式為 ； （ 6）標(biāo)明東西半球， E 為東半球， W為西半球； （ 7）地面上的 GPS 接收器的移動(dòng)范圍，范圍為 ~； （ 8）方位角，范圍為 176。~176。； （ 9）日期，格式為 ddmmyy； （ 10）地磁變化，從 176。~176。； （ 11）地磁變化方向，為 E 或 W[14]。 3 定位終端軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 軟件體系結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由主程序、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控中心、其他信息處理模塊。如圖 6 所示 。 圖 6 軟件系統(tǒng)框圖 主控模塊：完成 MCU初始化（包括外接時(shí)鐘的設(shè)置、開(kāi)啟兩個(gè)串口中斷、串口波特率的設(shè)置等 ）、 GSM 和 GPS 消息的初始化、調(diào)用 GSM 模塊和 GPS 模塊提供的函數(shù)。 GSM 模塊：完成短消息的讀取、解析和發(fā)送，位置請(qǐng)求消息和網(wǎng)絡(luò)定位消息的判斷等操作。 GPS 模塊：完成 GPS 消息的讀取、解析和對(duì) GPR 消息的打包。并調(diào)用 GSM模塊發(fā)送。 主程序 數(shù)據(jù)采集與儲(chǔ)存 監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控中心 其他信息處理 GSM 數(shù)據(jù)