【文章內(nèi)容簡介】 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有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。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)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá) 。目前中國移動的 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)用平臺整合，使各種 IP技術(shù)與服務(wù)同移動通信技術(shù)相結(jié)合，為客戶提供各種高速高質(zhì)的移車載動數(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)的無線數(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) 移動通信：GPRS 無線通信打破了過去有線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)按照客戶收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來收費(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)用約為過去的 1/5～1/8，具有較強(qiáng)的成本競爭能力和市場推廣性。(3) 永遠(yuǎn)在線：客戶隨時(shí)都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，客戶仍然在網(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 無線終端一開機(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：中國移動的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國漫游而不增加額外費(fèi)用，特別適合中小用戶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 通信鏈路由中國移動這樣的專業(yè)運(yùn)營商維護(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。(8) 防雷擊：GPRS 采用小功率短天線，不需要室外架設(shè)大天線，克服了有線傳輸設(shè)備和無線電臺容易被雷擊而損壞和中斷通信的情況。 車載定位系統(tǒng) GPRS方案深入分析現(xiàn)有車載 GPS短信系統(tǒng)，我們認(rèn)為一套組網(wǎng)方便、性價(jià)比高、隨時(shí)在線、穩(wěn)定的通信方式，可有效解決車載 GPS監(jiān)控系統(tǒng)在通訊傳輸中龐大費(fèi)用等問題，也是車載 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)在中國移動的 GPRS網(wǎng)絡(luò)正是滿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 車載 GPS 系統(tǒng) GPRS 方案示意圖車載 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，對采用按流量計(jì)費(fèi)的 GPRS非常有優(yōu)勢。(2) 數(shù)據(jù)傳輸效率高：GPRS 是一種新型移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，給移動用戶提供高速無線 IP服務(wù)。GPS 設(shè)備采集的位置信息經(jīng)過分析處理后，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)用層還提供中心專線接入、專用 APN等安全措施，可完全滿足運(yùn)輸管理系統(tǒng)對安全的擴(kuò)展性要求。(4) 可擴(kuò)展性強(qiáng)：可根據(jù)將來業(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，可以通過傳統(tǒng)的短信備份方式來保證關(guān)鍵信息的傳送。第 4章 車載終端的工作原理 車載終端系統(tǒng)總體的整體流程車載終端系統(tǒng)是集成于汽車行駛記錄儀和車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）以及 GPRS技術(shù)的智能汽車電子裝置。該終端具有車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測、車輛定位、信息傳輸、緊急報(bào)警、車載電話、救援通話等多項(xiàng)功能。其中，車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測主要是指汽車行駛記錄儀在汽車行駛的過程中，不斷對汽車行駛速度、行駛里程、疲勞駕駛時(shí)間和各種狀態(tài)量進(jìn)行檢測和存儲，為事故分析及處理提供原始和可靠的資料；車輛定位主要指可將車輛位置信息，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)警是指若車輛一旦出現(xiàn)緊急情況，可通過報(bào)警按鈕向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信息，比如車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)，可以通過這個(gè)功能向監(jiān)控中心求助，這樣有利于對事故即時(shí)處理，將損失降至最小。車載智能終端主要適合于安裝在長途物流運(yùn)輸，城市出租車輛以及公交車輛中。例如在城市出租車輛中大面積安裝和使用車載智能終端可以全面提高出租車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、調(diào)度控制、信息管理及外部數(shù)據(jù)接口。實(shí)現(xiàn)對車輛的自動漫游跟蹤，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所示為車載終端的工作示意圖。該圖所示的汽車中均裝了配備有汽車行駛記錄儀，車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車載智能終端。汽車在行駛的過程中不斷與衛(wèi)星通過信道 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通信鏈路向汽車回送數(shù)據(jù)命令。通過這樣一個(gè)過程，監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)對汽車調(diào)度。圖示僅僅描述了城市出租車輛和監(jiān)控中心的通信過程。上 海 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)VIIILoadBteryinO SmsRplcT運(yùn)營商衛(wèi)星321監(jiān)控中 心圖 車載終端工作示意圖圖 車載智能終端的結(jié)構(gòu)示意圖由圖 42 可以看出，車載智能終端包含車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端和汽車行駛記錄儀終端。兩個(gè)終端進(jìn)行無縫連接，協(xié)調(diào)工作。 汽車行駛記錄儀介紹汽車行駛記錄儀(以下簡稱記錄儀)是一種用于記錄、存儲、顯示、打印輸出車輛有關(guān)行駛狀態(tài)信息的裝置。記錄儀的使用，對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、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：汽車行駛記錄儀處理器S3C44B0打印機(jī)串口顯示器鍵盤電源報(bào)警部分 打 印 機(jī) 數(shù)據(jù)檢測圖 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、數(shù)據(jù)檢測、顯示器等部分組成。處理器統(tǒng)一對各個(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)模塊回送過來的數(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)警部分用于對駕駛員違規(guī)操作做出提醒。如，當(dāng)車速過快時(shí)，報(bào)警部分會發(fā)出“超速行駛”的警告音，汽車連續(xù)行駛時(shí)間超過 4 個(gè)小時(shí)時(shí)，會發(fā)出警告音等。鍵盤部分用于完成人機(jī)交互功能，在汽車行駛記錄儀中，有很多操作需要駕駛員的手動命令來完成。例如，汽車啟動后，記錄儀要求駕駛員選擇駕駛序列號，記錄儀維護(hù)人員在初次安裝記錄儀時(shí)，需要通過鍵盤來配置一些參數(shù)等。數(shù)據(jù)檢測部分包括汽車行駛速度檢測、汽車連續(xù)行駛時(shí)間檢測、汽車行駛里程檢測、8 路開關(guān)量檢測，4 路門信號量檢測等。這些檢測到的數(shù)據(jù)回送至處理器后，處理器將這些數(shù)據(jù)保存到存儲器中。而顯示器則用于顯示菜單，汽車行駛速度，實(shí)時(shí)時(shí)間等信息。ADC看門狗實(shí)時(shí)時(shí)鐘GPIOARM7內(nèi)核I2S 總線UART0、1PWMI2C 總線總線總線S3C44B0圖 S3C44B0 內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)圖汽車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）按照國標(biāo)要求，汽車行駛記錄儀應(yīng)能夠以高于 秒的時(shí)間分辨率記錄并存儲車輛停車前 20s 實(shí)時(shí)時(shí)間對應(yīng)的車輛行駛速度值及車輛制動狀態(tài)信號，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)記錄并存儲車輛在最近 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)切換所帶來的任務(wù)壓棧、出棧所帶來的額外負(fù)荷。（2）由于記錄儀在工作的過程中，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，汽車當(dāng)前行駛速度，汽車當(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來進(jìn)行任務(wù)管理以解決上述問題。 （3）另外行車記錄儀所處的環(huán)境十分惡劣,除天氣變化、潮濕、機(jī)械振動等干擾因素外,汽車電氣設(shè)備中有很多導(dǎo)線、線圈和元件,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形成振蕩回路。當(dāng)汽車上的電氣設(shè)備工作產(chǎn)生火花時(shí)就會產(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。火花塞的中心電極對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)就會產(chǎn)生高頻振蕩,連接火花塞的導(dǎo)線起著天線的作用,將振蕩以電波的形式向空間發(fā)射。汽車上類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，再完成初始化之后，用戶如果向該定位終端發(fā)送定位請求，并且是通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)建立無線通信鏈路的形式，終端將同時(shí)通過 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；編寫和運(yùn)行簡單的TCP/IP/PPP協(xié)議程序要有片載 4KRAM和 64KFLASH提供必要的空間；