【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頭（其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何處） 。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。而是在每一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)包頭中的信息（如目的地址） ，臨時(shí)尋找一個(gè)可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒(méi)有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶(hù)共享使用。上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)VI由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在絕大多數(shù)情況下都表現(xiàn)出一種突發(fā)性的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送將能夠更好地利用信道資源。 GPRS發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)分析GPRS是在現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展出來(lái)的一種新的分組交換數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，與傳統(tǒng)的 GSM電路撥號(hào)交換相比，GPRS 在資源利用效率、交換容量和性能上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍。GPRS 拋棄了傳統(tǒng)的獨(dú)占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一無(wú)線(xiàn)信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá) 。目前中國(guó)移動(dòng)的 GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了 100%，在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了 80%以上，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在 2040Kb/s。GPRS采用 TCP/IP協(xié)議，非常容易和現(xiàn)有 Inter技術(shù)及應(yīng)用平臺(tái)整合，使各種 IP技術(shù)與服務(wù)同移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合，為客戶(hù)提供各種高速高質(zhì)的移車(chē)載動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。 GPRS系統(tǒng)工作原理GPRS 是采用分組交換技術(shù)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能兼容 GSM網(wǎng)絡(luò)，并且在網(wǎng)絡(luò)上能更加有效的傳輸數(shù)據(jù)和信令，它是在現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)絡(luò)中增加了 GPRS支持節(jié)點(diǎn)和服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的原理如圖 31所示。 SGSN——服務(wù) GPRS 支持節(jié)點(diǎn)； GGSN——網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點(diǎn)； PCU ——分組控制單元； PDN ——公用數(shù)據(jù)網(wǎng)；圖 GPRS 系統(tǒng)原理圖 GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)利用 GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸具有下面列出的幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：(1) 移動(dòng)通信：GPRS 無(wú)線(xiàn)通信打破了過(guò)去有線(xiàn)通信的固定位置限制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時(shí)增減數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)，極大地拓展了通信的領(lǐng)域。(2) 費(fèi)用低廉：GPRS 網(wǎng)絡(luò)按照客戶(hù)收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來(lái)收費(fèi)。以 GPS監(jiān)控系統(tǒng)為例，同樣的一筆業(yè)務(wù)，其通信費(fèi)用約為過(guò)去的 1/5～1/8，具有較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)能力和市場(chǎng)推廣性。(3) 永遠(yuǎn)在線(xiàn)：客戶(hù)隨時(shí)都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，客戶(hù)仍然在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)之間還保持一種連接。(4) 快速登錄：連接時(shí)間很快。GPRS 無(wú)線(xiàn)終端一開(kāi)機(jī)，就可與 GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，一般僅需 1到 3秒。(5) 高速傳輸：由于 GPRS網(wǎng)絡(luò)采取了先進(jìn)的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá)。實(shí)際使用中一般能達(dá)到 20～40kb/s。(6) 組網(wǎng)靈活：中國(guó)移動(dòng)的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國(guó)漫游而不增加額外費(fèi)用，特別適合中小用戶(hù)以低成本方式在短時(shí)間內(nèi)組建自己的跨區(qū)域性數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。(7) 信道保障：GPRS 通信鏈路由中國(guó)移動(dòng)這樣的專(zhuān)業(yè)運(yùn)營(yíng)商維護(hù)，在出現(xiàn)通信鏈路中斷的情況下能得到及時(shí)搶修，免除通信鏈路維護(hù)的后顧之憂(yōu)。(8) 防雷擊：GPRS 采用小功率短天線(xiàn)，不需要室外架設(shè)大天線(xiàn)，克服了有線(xiàn)傳輸設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電臺(tái)容易被雷擊而損壞和中斷通信的情況。 車(chē)載定位系統(tǒng) GPRS方案深入分析現(xiàn)有車(chē)載 GPS短信系統(tǒng)，我們認(rèn)為一套組網(wǎng)方便、性?xún)r(jià)比高、隨時(shí)在線(xiàn)、穩(wěn)定的通信方式，可有效解決車(chē)載 GPS監(jiān)控系統(tǒng)在通訊傳輸中龐大費(fèi)用等問(wèn)題，也是車(chē)載 GPS監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)輸行業(yè)中普遍推廣的必要手段。而現(xiàn)在中國(guó)移動(dòng)的 GPRS網(wǎng)絡(luò)正是滿(mǎn)足這一需求的新興通信方式，上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)VII同時(shí)以原有 GSM為備份鏈路，完全可以保證 GPS監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性，同時(shí)在性能和價(jià)格方面均有質(zhì)的飛躍。其組網(wǎng)方式如圖 32所示。圖 車(chē)載 GPS 系統(tǒng) GPRS 方案示意圖車(chē)載 GPS系統(tǒng) GPRS方案的主要特點(diǎn)，如下所示：(1) 通訊費(fèi)用低：車(chē)載 GPS監(jiān)控系統(tǒng)的通信特點(diǎn)是：具有突發(fā)性，但數(shù)據(jù)量小，對(duì)采用按流量計(jì)費(fèi)的 GPRS非常有優(yōu)勢(shì)。(2) 數(shù)據(jù)傳輸效率高：GPRS 是一種新型移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn) IP服務(wù)。GPS 設(shè)備采集的位置信息經(jīng)過(guò)分析處理后，封裝在 IP報(bào)文中進(jìn)行傳輸，其最大數(shù)據(jù)傳輸效率90%。(3) 強(qiáng)有利的安全措施：GPRS 網(wǎng)絡(luò)采用 GSM的多種物理信道加密方式，同時(shí)在應(yīng)用層還提供中心專(zhuān)線(xiàn)接入、專(zhuān)用 APN等安全措施，可完全滿(mǎn)足運(yùn)輸管理系統(tǒng)對(duì)安全的擴(kuò)展性要求。(4) 可擴(kuò)展性強(qiáng)：可根據(jù)將來(lái)業(yè)務(wù)的需要在 GPRS上增加新的監(jiān)控內(nèi)容，如增加圖像傳送等。(5) 可選短信備份：在 GPRS不通的情況下，可以通過(guò)傳統(tǒng)的短信備份方式來(lái)保證關(guān)鍵信息的傳送。第 4章 車(chē)載終端的工作原理 車(chē)載終端系統(tǒng)總體的整體流程車(chē)載終端系統(tǒng)是集成于汽車(chē)行駛記錄儀和車(chē)載衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）以及 GPRS技術(shù)的智能汽車(chē)電子裝置。該終端具有車(chē)輛行駛狀態(tài)監(jiān)測(cè)、車(chē)輛定位、信息傳輸、緊急報(bào)警、車(chē)載電話(huà)、救援通話(huà)等多項(xiàng)功能。其中，車(chē)輛行駛狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是指汽車(chē)行駛記錄儀在汽車(chē)行駛的過(guò)程中，不斷對(duì)汽車(chē)行駛速度、行駛里程、疲勞駕駛時(shí)間和各種狀態(tài)量進(jìn)行檢測(cè)和存儲(chǔ)，為事故分析及處理提供原始和可靠的資料；車(chē)輛定位主要指可將車(chē)輛位置信息，包括經(jīng)度、緯度、方向、速度、時(shí)間等，及時(shí)傳送回監(jiān)控中心；信息傳輸主要指用 GPRS將車(chē)輛定位等信息向監(jiān)控中心傳送以及將監(jiān)控中心發(fā)回的調(diào)度命令回送；緊急報(bào)警是指若車(chē)輛一旦出現(xiàn)緊急情況，可通過(guò)報(bào)警按鈕向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信息，比如車(chē)輛行駛在高速公路上，當(dāng)發(fā)生交通事故等異常情況時(shí)，可以通過(guò)這個(gè)功能向監(jiān)控中心求助，這樣有利于對(duì)事故即時(shí)處理，將損失降至最小。車(chē)載智能終端主要適合于安裝在長(zhǎng)途物流運(yùn)輸，城市出租車(chē)輛以及公交車(chē)輛中。例如在城市出租車(chē)輛中大面積安裝和使用車(chē)載智能終端可以全面提高出租車(chē)輛管理水平和管理效益。監(jiān)控中心可以完成系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、調(diào)度控制、信息管理及外部數(shù)據(jù)接口。實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的自動(dòng)漫游跟蹤，顯示有關(guān)的各種信息，并且可以實(shí)時(shí)發(fā)布文字及圖像信息。圖 41所示為車(chē)載終端的工作示意圖。該圖所示的汽車(chē)中均裝了配備有汽車(chē)行駛記錄儀，車(chē)載衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車(chē)載智能終端。汽車(chē)在行駛的過(guò)程中不斷與衛(wèi)星通過(guò)信道 1 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，得到準(zhǔn)確的定位信息，然后將定位數(shù)據(jù)及其它相關(guān)信息通過(guò)圖中 3 所示的通信鏈路發(fā)送至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心根據(jù)實(shí)際路況和具體工況通過(guò)通信鏈路向汽車(chē)回送數(shù)據(jù)命令。通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程，監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)調(diào)度。圖示僅僅描述了城市出租車(chē)輛和監(jiān)控中心的通信過(guò)程。上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)VIIILoadBteryinO SmsRplcT運(yùn)營(yíng)商衛(wèi)星321監(jiān)控中 心圖 車(chē)載終端工作示意圖圖 車(chē)載智能終端的結(jié)構(gòu)示意圖由圖 42 可以看出，車(chē)載智能終端包含車(chē)載衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端和汽車(chē)行駛記錄儀終端。兩個(gè)終端進(jìn)行無(wú)縫連接，協(xié)調(diào)工作。 汽車(chē)行駛記錄儀介紹汽車(chē)行駛記錄儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)記錄儀)是一種用于記錄、存儲(chǔ)、顯示、打印輸出車(chē)輛有關(guān)行駛狀態(tài)信息的裝置。記錄儀的使用，對(duì)遏止疲勞駕駛、車(chē)輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車(chē)輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。如圖示為行駛記錄儀的硬件結(jié)構(gòu)圖：汽車(chē)行駛記錄儀處理器S3C44B0打印機(jī)串口顯示器鍵盤(pán)電源報(bào)警部分 打 印 機(jī) 數(shù)據(jù)檢測(cè)圖 記錄儀的硬件結(jié)構(gòu)圖在圖 43 中，可以看到，記錄儀由中央處理器 S3C44B0X0串口，報(bào)警部分、鍵盤(pán)、數(shù)據(jù)檢測(cè)、顯示器等部分組成。處理器統(tǒng)一對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和分配，協(xié)調(diào)完成相應(yīng)功能。處理器 S3C44B0 用于處理各個(gè)模塊回送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)以及向各個(gè)模塊發(fā)出操作命令。串口用于上下位機(jī)之間的通信，這些通信包括上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送配置數(shù)據(jù)以及下位機(jī)向上位機(jī)回送各類(lèi)信息數(shù)據(jù)。上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)IX報(bào)警部分用于對(duì)駕駛員違規(guī)操作做出提醒。如，當(dāng)車(chē)速過(guò)快時(shí)，報(bào)警部分會(huì)發(fā)出“超速行駛”的警告音，汽車(chē)連續(xù)行駛時(shí)間超過(guò) 4 個(gè)小時(shí)時(shí)，會(huì)發(fā)出警告音等。鍵盤(pán)部分用于完成人機(jī)交互功能，在汽車(chē)行駛記錄儀中，有很多操作需要駕駛員的手動(dòng)命令來(lái)完成。例如，汽車(chē)啟動(dòng)后，記錄儀要求駕駛員選擇駕駛序列號(hào)，記錄儀維護(hù)人員在初次安裝記錄儀時(shí)，需要通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)配置一些參數(shù)等。數(shù)據(jù)檢測(cè)部分包括汽車(chē)行駛速度檢測(cè)、汽車(chē)連續(xù)行駛時(shí)間檢測(cè)、汽車(chē)行駛里程檢測(cè)、8 路開(kāi)關(guān)量檢測(cè)，4 路門(mén)信號(hào)量檢測(cè)等。這些檢測(cè)到的數(shù)據(jù)回送至處理器后，處理器將這些數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中。而顯示器則用于顯示菜單，汽車(chē)行駛速度，實(shí)時(shí)時(shí)間等信息。ADC看門(mén)狗實(shí)時(shí)時(shí)鐘GPIOARM7內(nèi)核I2S 總線(xiàn)UART0、1PWMI2C 總線(xiàn)總線(xiàn)總線(xiàn)S3C44B0圖 S3C44B0 內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)圖汽車(chē)行駛記錄儀能否正常、可靠、穩(wěn)定工作在很大程度上取決于處理器的性能的好壞。在選擇記錄儀處理器的方面，我們基于以下幾點(diǎn)考慮： （1）按照國(guó)標(biāo)要求，汽車(chē)行駛記錄儀應(yīng)能夠以高于 秒的時(shí)間分辨率記錄并存儲(chǔ)車(chē)輛停車(chē)前 20s 實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的車(chē)輛行駛速度值及車(chē)輛制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，且記錄次數(shù)至少為 10 次；記錄儀還應(yīng)能夠以不大于 1min 的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)車(chē)輛在最近 360h 內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。這就要求記錄儀中所選用的處理器不但能夠有較快的數(shù)據(jù)處理能力，而且能夠應(yīng)付頻繁的任務(wù)切換所帶來(lái)的任務(wù)壓棧、出棧所帶來(lái)的額外負(fù)荷。（2）由于記錄儀在工作的過(guò)程中，同時(shí)需要運(yùn)行若干個(gè)任務(wù)。比如，正常工作時(shí)，記錄儀需要在液晶上顯示當(dāng)前時(shí)間，汽車(chē)當(dāng)前行駛速度，汽車(chē)當(dāng)前行駛里程等信息，這就要求在軟件設(shè)計(jì)時(shí)能有一個(gè)很好的任務(wù)切換機(jī)制，我們選擇 μC/OSⅡ來(lái)進(jìn)行任務(wù)管理以解決上述問(wèn)題。 （3）另外行車(chē)記錄儀所處的環(huán)境十分惡劣,除天氣變化、潮濕、機(jī)械振動(dòng)等干擾因素外,汽車(chē)電氣設(shè)備中有很多導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)圈和元件,它們有不同的電容和電感,而任何一個(gè)具有電感和電容的閉合回路都會(huì)形成振蕩回路。當(dāng)汽車(chē)上的電氣設(shè)備工作產(chǎn)生火花時(shí)就會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩,并以電磁波的形式發(fā)射到空氣中,其中點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波頻率高、強(qiáng)度大,影響尤為嚴(yán)重?；鸹ㄈ闹行碾姌O對(duì)其殼體有一定的電容,中心電極本身又有一定的電感,這樣,火花塞的電容和電感就形成了一個(gè)振蕩回路,在火花塞放電時(shí)就會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩,連接火花塞的導(dǎo)線(xiàn)起著天線(xiàn)的作用,將振蕩以電波的形式向空間發(fā)射。汽車(chē)上類(lèi)似這樣的電路還有很多,像放電機(jī)的電刷、喇叭、調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)等等,這些電器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾,而且由于回路中的電容、電感的大小不同,產(chǎn)生振蕩頻率也不相同,其頻率范圍很寬,對(duì)其他電器的干擾就很多。因此，抗干擾能力是選擇處理器時(shí)必須要考慮的一個(gè)重要方面。（4）由于受汽車(chē)空間因素的制約，記錄儀的體積不能設(shè)計(jì)得太大。而降低記錄儀體積的一個(gè)很好的措施是減小外圍設(shè)備所占主板的面積。選擇一種可以集成諸如 UART、RTC 等外圍設(shè)備在芯片內(nèi)部的處理器，是一個(gè)很好的解決方法。綜合以上的因素，我們選擇了三星公司生產(chǎn)的 ARM7芯片 S3C44B0X。如圖 44示為上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)XS3C44B0內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)圖。（1）定位終端硬件體系結(jié)構(gòu)汽車(chē)定位系統(tǒng)由五部分組成：控制電源模塊、LCD 顯示模塊、單元 MCU、GPS 定位模塊和 GSRS模塊。加電啟動(dòng)，再完成初始化之后，用戶(hù)如果向該定位終端發(fā)送定位請(qǐng)求，并且是通過(guò) GPRS網(wǎng)絡(luò)建立無(wú)線(xiàn)通信鏈路的形式，終端將同時(shí)通過(guò) GPS定位和 GSRS兩個(gè)模塊獲取位置信息，并且將定位信息傳到 Inter網(wǎng)上的服務(wù)器。如圖 45示。圖 硬件構(gòu)成圖（2）主要接口原理MCU有 UART1和 UART0兩個(gè)串口。MCU 分別通過(guò)串口 1和串口 0與 GPS模塊和 GPRS模塊通信。因?yàn)?MCU的兩個(gè)串口、GPS 模塊通信串口、GSPS 模塊通信串口均為 TTL電平，所以不需要電平轉(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。（3）各部分采用的模塊介紹單片機(jī)：控制數(shù)據(jù)端的核心，處理器選用的是 C8051F023。 供電，最高工作頻率可達(dá)25MHz，在 1～2 個(gè) MIPS內(nèi)有很多指令可以完成，速度很快，有兩個(gè) UART1口；編寫(xiě)和運(yùn)行簡(jiǎn)單的TCP/IP/PPP協(xié)議程序要有片載 4KRAM和 64KFLASH提供必要的空間；