【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 至可以達(dá)到384kbps。這意味著在數(shù)年內(nèi)，GPRS用戶能和ISND用戶一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時(shí)也使一些對(duì)傳輸速率敏感的移動(dòng)多媒體應(yīng)用成為可能。目前中國(guó)移動(dòng)建成的GPRS網(wǎng)絡(luò)，用戶接入速度大概在30kbps40kbps。5．接入時(shí)間短分組交換接入時(shí)間縮短為少于1秒，實(shí)際連接時(shí)間一般是35秒；能提供快速即時(shí)的連接，可大幅度提高一些事務(wù)（如信用卡核對(duì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等）的效率，并可使己有的Internet應(yīng)用（如Email、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等）操作更加便捷、流暢。6．永久的虛擬數(shù)據(jù)連接GPRS將支持廣泛使用數(shù)據(jù)通信協(xié)議特別是IP，用戶端可以一直連接在網(wǎng)絡(luò)上，請(qǐng)求數(shù)據(jù)服務(wù)前不必重新進(jìn)行連接。即提供實(shí)時(shí)在線功能，“實(shí)時(shí)在線”，或叫“永遠(yuǎn)在線”，用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送，終端還一直與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，這將使訪問服務(wù)變得非常簡(jiǎn)單、快速。7．計(jì)費(fèi)合理GPRS可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)（QOS）的計(jì)費(fèi)功能，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用無(wú)線資源，用戶可以～直在線，計(jì)費(fèi)方式是按照用戶接受和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量，沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費(fèi)的8．切換自如用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，不影響語(yǔ)音信號(hào)的接收。依據(jù)不同終端，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)的切換也不同。雖然GPRS有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際使用過程中，GPRS還是存在一些問題：1．GPRS會(huì)發(fā)生丟包現(xiàn)象由于GPRS采用分組交換的技術(shù)，而分組交換沒有電路交換穩(wěn)定性高，所以，可能會(huì)造成丟失數(shù)據(jù)包現(xiàn)象。，就必須一個(gè)用戶占用所有的8個(gè)時(shí)隙，并且沒有任何差錯(cuò)控制。運(yùn)營(yíng)商將所有的8個(gè)時(shí)隙都給一個(gè)用戶使用顯然是不太可能的。另外，最初的GPRS終端預(yù)計(jì)可能僅支持1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)時(shí)隙，一個(gè)GPRS用戶的帶寬因此將會(huì)受到嚴(yán)重的限制，所以，理論上的GPRS最大速率將會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)和終端現(xiàn)實(shí)條件的制約。事實(shí)上，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率似乎總是比固定網(wǎng)絡(luò)要低。3．終端不支持無(wú)線終止功能目前還沒有任何一家主要手機(jī)制造廠家宣稱其GPRS終端支持無(wú)線終止接收來(lái)電的功能，這將是對(duì)GPRS市場(chǎng)是否可以成功地從其他非語(yǔ)音服務(wù)市場(chǎng)搶奪用戶的核心問題。啟用GPRS服務(wù)時(shí)，用戶將根據(jù)服務(wù)內(nèi)容的流量支付費(fèi)用，GPRS終端會(huì)裝載WAP瀏覽器。但是，未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)容也會(huì)發(fā)送給終端用戶，更糟糕的是用戶要為這些垃圾內(nèi)容付費(fèi)。4．調(diào)制方式不是最優(yōu)GPRS采用基于高斯濾波的最小移頻鍵控的調(diào)制技術(shù)，相比之下，EDGE基于一種新的調(diào)制方法8PSK，它允許無(wú)線接口支持更高的速率。8PSK也用于UMTSO網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商如果要過渡到第三代，必須在某一階段改用新的調(diào)制方式。5．存在轉(zhuǎn)接時(shí)延GPRS分組通過不同的方向發(fā)送數(shù)據(jù)，最終達(dá)到相同的目的地，那么數(shù)據(jù)在通過無(wú)線鏈路傳輸?shù)倪^程中就可能發(fā)生一個(gè)或幾個(gè)分組丟失或出錯(cuò)的情況。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)識(shí)到了無(wú)線分組技術(shù)的固有特性，因此引入了數(shù)據(jù)完整性和重發(fā)策略，不過也由此產(chǎn)生了潛在的轉(zhuǎn)接時(shí)延問題。 GPRS的應(yīng)用范圍GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS可以提供系列交互式業(yè)務(wù)服務(wù)：1．點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。2．單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)。根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求，把單一信息傳送給多個(gè)用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP多點(diǎn)傳播業(yè)務(wù)。3．點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。GPRS除了提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。 ARM簡(jiǎn)介ARM，既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（ARM核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，己遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75%以上的市場(chǎng)份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點(diǎn)：、低功耗、低成本、高性能。2．支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集。3．大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快。4．大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。5．尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高。6．指令長(zhǎng)度固定： RISC體系結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)有其固有的缺點(diǎn)，即隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的復(fù)雜的指令集，為支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的80%。而余下的80%的指令卻不經(jīng)常使用。顯然，這種結(jié)構(gòu)是不太合理的。針對(duì)這一不合理性，1979年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出了RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）的概念，RISC并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理地提高運(yùn)算速度上。RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長(zhǎng)度固定，指令格式和尋址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來(lái)達(dá)到上述目的。到目前為止，RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為，RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：，指令歸整、簡(jiǎn)單、基本尋址方式有23種。，便于流水線操作執(zhí)行。3．大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：1．所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。／存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。3．可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。4．在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來(lái)提高運(yùn)行效率。當(dāng)然，和CISC架構(gòu)相比較，盡管RISC架構(gòu)有上述的優(yōu)點(diǎn)，但決不能認(rèn)為RISC架構(gòu)就可以取代CISC架構(gòu)，事實(shí)上，RISC和CISC各有優(yōu)勢(shì)，而且界限并不那么明顯?，F(xiàn)代的CPU：往往采用CISC的外圍，內(nèi)部加入了RISC的特性，如超長(zhǎng)指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)的CPU發(fā)展方向之一。 ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括：1．31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。2．6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。 同時(shí)，ARM處理器又有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式下均有一組相應(yīng)的寄存器與之對(duì)應(yīng)。即在任意一種處理器模式下，可訪問的寄存器包括15個(gè)通用寄存器（R0R14）,一至二個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器。在所有寄存器中，有些是在7種處理器模式下共用的同一個(gè)物理寄存器，而有些寄存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器。ARM微處理器在較新的體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb碼指令集。其中，ARM指令為32位的長(zhǎng)度，Thumb指令為16位長(zhǎng)度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30%40%以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。 ARM微處理器的系列產(chǎn)品ARM微處理器目前包括下面幾個(gè)系列，以及其它廠商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)以外，每一個(gè)系列的ARM微處理器都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。1．ARM7系列2．ARM9系列3．ARM9E系列4．ARM10E系列5．SecurCore系列6．Intel的StrongARM7．Intel的Xscale這些處理器最高處理能力達(dá)到了800MIPS，功耗數(shù)量級(jí)為Mw/MHz。對(duì)于支持同樣ARM體系版本的處理器，其軟件是兼容的。其中，ARM7，ARM9，ARM9E和ARM10E為4個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域到目前為止，ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎己經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域：1．工業(yè)控制領(lǐng)域：作為32的RISC架構(gòu)，基于ARM核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場(chǎng)的大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，ARM微控制器的低功耗、高性價(jià)比，向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。2．無(wú)線通訊領(lǐng)域：目前已有超過85%的無(wú)線通訊設(shè)備采用了ARM技術(shù)，ARM以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。3．網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，ARM在語(yǔ)音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對(duì)DSP的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。4．消費(fèi)類電子產(chǎn)品：ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒和游戲機(jī)中得到廣泛采用。5．成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用ARM技術(shù)。手機(jī)中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。 除此以外，ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會(huì)在將來(lái)取得更加廣泛的應(yīng)用。第3章 車載監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)GPS車載定位監(jiān)控系統(tǒng)由車載終端、客戶監(jiān)控中心及相關(guān)的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)組成。車載終端獲取GPS定位信息、車輛信息等，通過GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將這些信息發(fā)送到客戶監(jiān)控中心；并且接收中心的業(yè)務(wù)指令。客戶監(jiān)控中心提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度處理和業(yè)務(wù)管理等功能。本文主要討論車載終端。本文設(shè)計(jì)的車載監(jiān)控終端系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能分為基本功能和擴(kuò)展功能?；竟δ馨ǎ? 1．能夠利用GPS接收機(jī)接收GPS信息獲取車輛的當(dāng)前經(jīng)度、緯度、速度等信息并能夠?qū)⑦@些信息發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控中心或存儲(chǔ)于外部存儲(chǔ)器中。 2．能夠根據(jù)當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的狀況采用GPRS通信方式或者GSM短信息通信方式與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。3．能夠?qū)崿F(xiàn)用戶利用GPRS模塊同外界語(yǔ)音通信，接收短信息等功能擴(kuò)展功能包括：（1）用紅外實(shí)現(xiàn)無(wú)線撥打電話號(hào)碼：（2）將GPRS耳機(jī)的音頻放大至音箱；（3）能夠通過液晶顯示屏和按鍵同用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單的交互。 系統(tǒng)由核心控制模塊、外部信息（包括GPS信息和車輛信息）獲取和處理模塊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、用戶交互模塊5個(gè)主要部分組成。 其中，系統(tǒng)核心控制單元包括ARM微處理器及其外圍控制電路、程序加載和調(diào)試電路；外部信息獲取和處理單元包括GPS信息接收模塊和車輛信息監(jiān)測(cè)設(shè)備輸入接口：數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸單元包括GPRS無(wú)線通信模塊及其控制電路和SIM卡模塊及其控制電路；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括FLASH存儲(chǔ)器模塊和微處理器與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)、地址和控制總線；用戶交互單元包括LCD顯示設(shè)備、用戶按鍵輸入設(shè)備、紅外撥號(hào)設(shè)備、音箱、麥克風(fēng)以及各部件工作指示燈。 LPC2104簡(jiǎn)介 系統(tǒng)采用LPC2104芯片作為嵌入式微處理器，LPC2104是由PHILIPS公司生產(chǎn)的ARM7系列微處理器。具體特性如下：1．ARM7TDMI_S處理器2．128k字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，具有ISP和IAP功能。3．FLASH編程時(shí)間：1ms可編程512字節(jié)，扇區(qū)擦除或整片擦除只需400ms。4．64/32/16K字節(jié)靜態(tài)RAM(LPC2104/2105/2104)5．向量中斷控制器6．仿真跟蹤模塊，支持實(shí)時(shí)跟蹤7．ReadMortitor模塊支持實(shí)時(shí)調(diào)試8．標(biāo)準(zhǔn)ARM測(cè)試/調(diào)試接口，兼容現(xiàn)有工具9．極小封裝： TQFP48(77mm2)10．雙UART，其中一個(gè)帶有完全的調(diào)制解調(diào)器接口11．I178。C串行接口12．SPI串行接口13．兩個(gè)定時(shí)器，分別具有4路捕獲/比較通道14．多達(dá)6路輸出的PWM單元15．實(shí)時(shí)時(shí)鐘16．看門狗定時(shí)器17．通用I/O口18．CPU操作頻率可達(dá)60MHz19．雙電源20．CPU操作電壓范圍：～(177。%)21．I/O電壓范圍：～(177。10%)22．兩個(gè)低功耗模式：空閑和掉電23．通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒24．外設(shè)功能可單獨(dú)使能/禁止，實(shí)現(xiàn)功耗最優(yōu)化25．片內(nèi)晶振的操作頻率范圍：10MHz～25MHz26．片內(nèi)PLL允許CPU以最大速度運(yùn)行，可以在超過整個(gè)晶振操作頻率范圍的情況下使用。 LPC2104的引腳排列圖 、GPIO及模擬總線ARM7自帶有兩個(gè)串口控制寄存器，RS232_1通過MAX3232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，連接紅外接收器，接收紅外信號(hào)，調(diào)試時(shí)也可加載程序與數(shù)據(jù)；RS23_2與GPRS模塊相連，控制GPRS模塊，收發(fā)GPRS信息。由于本系統(tǒng)所接外圍設(shè)備較多，所以用STC16C552擴(kuò)充兩個(gè)串口RS232_RS232_4，一個(gè)連接GPS，一個(gè)連接LCD顯示屏，并擴(kuò)展一個(gè)并口LPT備用。ST16C552是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的一款可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充通用異步串行口和并行口的芯片，它內(nèi)置了兩個(gè)通用異步串行接口和一個(gè)并行打印機(jī)接口。LPC2104通過使用自身的I/O端口實(shí)現(xiàn)的模擬總線來(lái)控制對(duì)ST16C552的讀寫。系統(tǒng)利用LPC2104的P0端口的部分引腳實(shí)現(xiàn)模擬總線，采用ALTERAEPM7032芯片和GAL16V8芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)總線的譯碼。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬總線時(shí)采用的I/O端口