【正文】 RS T /NM I58T CK57T DI /T CLK55T M S56X I N8X O UT9T DO /T DI54U1M S P 4 3 0 F 2 4 9 1 圖 44 MSP430 單片機的管腳圖 MSP430 的 F149 單片機為 MSP430x14x 系列里的一種，但除 MSP430 的單片機共有特點之外， MSP430 F149 單片機的特點如下所示： （ 1）工作電壓較低，在 至 之間。其中擁有片內(nèi) JTAG 的調(diào)試接口的flash 類型 MSP430 的單片機具有非常方便的開發(fā)基礎(chǔ)，經(jīng)過 JTAG 把程序下載到flash 里面，上位機軟件中控制片內(nèi)程序的運行，并且對 JIAG 的接口輸出了片內(nèi)信息提供調(diào)試和開發(fā)。 圖 42 電平復(fù)位電路圖 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，管腳 XT1 和 XT2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起 構(gòu)成一個自激振 蕩器 ， 晶振電路如圖 43 所示。 方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 14 為了防止干擾竄入復(fù)位端，引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位，可在 RST 管腳上接一個去耦電容。 定位部分 GPS 模塊 通訊部分 GSM 模塊 傳感器部分 加速度傳感器模塊 電源部分 接收端 用戶手機 控制部分 MSP430 單片機 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 第 4 章 系統(tǒng) 的 硬件 電路 設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 設(shè)計 本論文所選擇的控制核心是 MSP 430 F149 單片機，它是 MSP430 系列單片機中的一款，該系列的單片機具備有 16 位的 RISC 的結(jié)構(gòu)，它能達到較高的代碼效率， MSP430 單片機其最小系統(tǒng)如圖 41 所示。車載系統(tǒng)中的無線接收模塊 TC35 接收到短信息后，可經(jīng)過串口將短信息傳送給單片機，單片機作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，根據(jù) GPS 的接收模塊，以短信的形式將這些信息發(fā)送到用戶手機上。 控制部分的單片機對于 GPS 系統(tǒng)和 GSM 系統(tǒng)模塊都需要經(jīng)過串口， GSM模塊和單片機進行串口連接，再利用 I/O 模擬一個串口給 GPS 模擬使用。通訊部分主要使用了 GSM 模塊來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸。控制部分主要就是針對定位部分和通訊部分進行的操作與控制。 方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 12 第 3 章 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 基于 GPS/GSM 的汽車防盜系 統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)主要是由四個部分組成：定位備份、控制部分、通訊部分 、電源部分。然后再對各種通訊平臺做比較，而后選擇 GSM網(wǎng)絡(luò)格式作為本系統(tǒng)的通訊平臺。 本章小結(jié) 本章節(jié)是對防盜系統(tǒng)中的通信平臺和定位技術(shù)以及功能與性能要求的基礎(chǔ)上，再提出本系統(tǒng)整體的設(shè)計方案。但它只能使用偽距測量， 可以運用車輛等的 定位。 GPS 偽距的定位技術(shù)在動態(tài)定位應(yīng)用的領(lǐng)域里，大概有兩種方法：差分定位和單點定位。 接 收器時鐘偏差就是接 收器的時間偏差，對于每一個衛(wèi)星來說都是一樣的，其中 （ X1,Y1,Z1） 、 （ X2,Y2,Z2） 、 （ X3,Y3,Z3） 以及 （ X4,Y4,Z4） 都為衛(wèi)星已知的位置 ， d1， d2， d3， d4 都是測量偽距 ， C 是電磁波的速度 ， dT 1,dT2 ， dT3， dT4 都為 GPS 接收器時鐘偏差項。 GPS 的偽距定位基本原理為：衛(wèi)星的不間斷發(fā)送星歷參數(shù)與時間信息。為使確定接收器的位置，接收器還要跟蹤這些衛(wèi)星的偽距與位置。因為衛(wèi)星與接收器之間的時鐘差和傳送延遲以及其他 誤差等，是不會預(yù)測出實際位置的，預(yù)測出的是偽距。從已知的位置的衛(wèi)星發(fā)射器發(fā)射信號至地面的用戶接收器所需要的時間間隔乘以其信號的發(fā)送速度，就可以得出發(fā)射器至接收器的距離。后兩者的定位準確度較高，但是它們的制造成本很大，因此在定位 GPS 接收器中，大多采用偽距定位法 [5]。只需要用戶具備 GPS 信號的接收器，就能夠在任何時候用 GPS信 號去執(zhí)行衛(wèi)星定位測量。 （ 3） GPS 接收器 GPS 信號接收器的工作任務(wù)為：能捕獲待測衛(wèi)星的信號，此信號必須是按照方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 10 一定的衛(wèi)星高度截止角算選擇的。注入站，其主要功能是把主控站發(fā)送來的衛(wèi)星和種差信號，會周期 的注入到衛(wèi)星的存儲器中。主控站的工作是收集各個監(jiān)控站送來的跟蹤數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星的軌道與始終叉參數(shù)并且發(fā)送到各個注入站，再轉(zhuǎn)發(fā)到各個衛(wèi)星去。在運用 GPS 信號定位時，想要計算出三維坐標和時間等信息，一定要觀測 4 個 GPS 衛(wèi)星，因此稱它為定位星座。 GPS 衛(wèi)星星座的這種分布方式還可以保證全球的均勻覆蓋任務(wù)。 24 個衛(wèi)星是均勻分布于六個軌道的平面內(nèi)的。以下分別介紹三部分的組成結(jié)構(gòu)。 GPS 定位系統(tǒng)分為三部分：一是空間部分，它就是 GPS 衛(wèi)星星座；二是地面的控制部分，即地面上的監(jiān)控系統(tǒng)；三是用戶的設(shè)備部分，就是其 GPS 信號接收機。 其含義是：利用衛(wèi)星進行實時測量和測距信息采集，使得構(gòu)建成全球的定位 系統(tǒng)。還有“ 4F60”與 ’597D’分別表示漢字“你好”、“好”的 unicode 碼值。 (13) “ 066800636C00600C6FFOC3F60596DFE01 ” 表 示 用 戶 數(shù) 據(jù) 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 TPUD(TPUSERDATA)的“ Hello，你好！”。 Bit No1 和 Bit No 0 中 00 表示class0,而 01 表示 class1,10 表示 class2,11 表示 class3。 （ 10）“ 08”表示數(shù)據(jù)編碼方案 TPDCS（ TP） 其中最高兩位一般設(shè)置為 00，而 Bit No5 中 0 表示沒有被壓縮， 1 表示文本以 GSM 標準壓縮算法來壓縮， bit No 4 中 0 說明 Bit No 0 是保留位，不含有信息類的信息， 1 說明 Bit No1 和 Bit No中 0 有信息類的信息。 其中當最高兩位為 10 時，表示預(yù)留，為 11 時，表示為服務(wù)中心的特殊用途分配。其中（ 6）、（ 7）、（ 8）都為目的地址。 （ 8）“ 3155867045F5”是指被叫號碼。 （ 6）“ 0B”是指被叫號碼的長度。拒絕復(fù)制 TPRD（ TPRejectDuplicates），其中 0 為接受復(fù)制， 1 為拒絕復(fù)制。其用戶數(shù)據(jù)頭標識 TP— UDHI：0 為不報告， 1 為需要報告。其中 11H=00010001B。以上三條命令都是短消息的中心地址（ address of the SMSC）。號碼必須要奇偶換位，并且當長度為奇數(shù)時需要在尾部補上 F 然后換位。它的數(shù)值類型： 001 國際、 010 國內(nèi)、111 作為擴展。 91 是說明 TON/NPI 執(zhí)行了方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 8 標準，是指在號碼的前面還要加上“ +”號，除此之外還要有其他數(shù)值，但 91 最為常用。就是（ 91）加上（ 682108501505F0）的長度，它共有八個字節(jié)。 比如下面執(zhí)行命令： 0891683108501505F011000B913158067045F50008A71200680065006C006FFF0C4F60597DFF01 分析其中的含義，有以下幾條。最后再輸入 PDU 的數(shù)據(jù)串和結(jié)束字符“→”，其執(zhí)行指令： 08916883108501505F011000B913158067045F50008A71202180065006C006C006C006FFF0C4F60597DFF01→ CR。然后再輸入發(fā)送指令和數(shù)據(jù)長度，編碼指令為 :AT+CMGS=32CR。在 PDU 模式發(fā)送短信時，使用的是大尾序。大尾序是說傳輸和存儲的時候高位在前，低位在后。而 UCS 2 他只是一個編碼方案，但 UTF 16卻是運用于實際的傳輸中， 所以必須得慮字節(jié)序了。對于大于等于 0X10000 的 UCS 碼，它定義了一種算法。 UTF 16 可以作為 UCS2 的一個集合。 Unicode 16 進制 UTF8 二進制 0000— 007F 0xxxxxxx 0080— 07FF 110xxxxx 10xxxxxx 0800— FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 使用 8 位編碼可以發(fā)送任 意的 2 進制數(shù)據(jù)，所以常常用來傳送音樂或者圖片等數(shù)據(jù)信息。 （ 2） UTF 8 編碼 UTF8 就是 8Bit 為單元對 Unicode 執(zhí)行編碼， ASCII 碼不會變換，其他的字符會變長編碼。補位的規(guī)則為：把后面一字節(jié)從尾取位補到前一字節(jié)的開頭，補到 8 位。 （ 1） UTF 7 編碼 7 位編碼是用于處處理那些普通 ASCII 字符的，一般數(shù)字和英文字母的ASCII 碼的 2 進制編碼的最高位一般都為 0。所以采用 UTF 編碼方式。 Unicode 英文縮寫（ UCS），它是一個字符集，規(guī)定了怎樣運用多個字節(jié)來表示各種類型的文字信息，也可以看作為內(nèi)碼。 Unicode 可以簡稱為 UCS（ Universal Character Set），UCS 含有兩種格式，分別為： UCS UCS4。既為 7 位、 8 位、 16 位編碼，分別來看， 7 位編碼用于發(fā)送普通的 ASCII 字符， 8 位編碼大都用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，例如發(fā)送 圖片和音樂等， 16 位編碼則用于發(fā)送 Unicode（統(tǒng)一碼）字符。這種模式使得 AT 指令集顯得非常方便。 PDU 模式把組裝方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 6 短消息 TPDU 的工作任務(wù)，留給應(yīng)用系統(tǒng)來完成。歐洲通信技術(shù)標準委員會（ ETSI）所制定的短消息發(fā)送協(xié)議里，定義了三個接口協(xié)議：塊模式和文本模式和以及 PDU 模式，運用于移動臺與終端設(shè)備兩者互相通過異步接口傳送短消息的信息數(shù)據(jù)，本論文中采用的是 PDU 模式。 這些命令的返回形式為： CRLFResponseCRLF。 SP表示 ASCII 空格字符，值是 0x2D。在本論文中： CR表示 ASCII 回車字符，值是 0x0D。（ 4）“ AT+cxxx”作為無參數(shù)的命令。（ 2）“ AT+Cxx”作為讀命令，執(zhí)行這個類型的命令將返回此命令當前的參數(shù)值。小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)是把消息傳送給該小區(qū)內(nèi)的移動平臺，比如常見的路況、天氣預(yù)報、股市行情等消息。 點到點的短信業(yè)務(wù)就是通過移動臺發(fā)起的短信業(yè)務(wù)（ MO）和移動臺的終止短信息業(yè)務(wù)（ MT）把一條短消息從一個移動平臺發(fā)送到制定的目的地址的業(yè)務(wù)，但是被發(fā)送的信息經(jīng)過編碼后消息長度不超過 140 個字節(jié)，短消息通過短消息中心的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)來完成短消息的收發(fā)的，而其中的短信中心是獨立于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的一種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它的主要功能是：提交、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)短消息、以及完成與公共電話交換網(wǎng)（ PSTV）、因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的互通，以達到實現(xiàn)來自其他短消息實體四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 SME（ Short Message Entity）。因為短信息的傳遞使用信令信道，所以數(shù)據(jù)速率是很有限的。而點對點的短消息是 GSM 其實標準定義的業(yè)務(wù)，它是通過信道傳遞的，在沒有業(yè)務(wù)信道呼叫時使用獨立專用控制信道 SDCCH，其英文縮寫為（ Standalone Dedicated Control Channel）。每一個 GSM 網(wǎng)絡(luò)一定要支持一個或者多個 SMSC 來對 消息進行分類和確定它的路由。 對于點到點短消息業(yè)務(wù)中，短消息可以完成從一個移動平臺傳送到另外一個移動平臺，短消息業(yè)務(wù)中心（ SMSC）保存這些短消息信息。 短消息可以按照實現(xiàn)的方式劃分為小區(qū)廣播短消息 CBS 和點到點短消息SMS。而 SMS發(fā)展的歷史上，第一條短消息是 1992年在英國通過 Vodafone公司的 GSM 網(wǎng)絡(luò)在一臺 PC 機發(fā)送到一部手機上的。 SMS 運用無線控制信道進行傳輸信息，經(jīng)過短消息業(yè)務(wù)中心完成的存儲和前轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了用手機發(fā)送和接受有限長度的文字信息的功能。 方偉：汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 4 GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) SMS SMS 既是短信服務(wù)的簡稱，其英文縮寫為（ Short Message Service）。 （ 3） GSM 有比較好的保密功能，可以對移動識別碼加密、用戶數(shù)據(jù)加密等。它們的功能相同，但是頻率不同，我國早起使用的是 GSM900，隨著 通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，我國引進了 DCS1800，并且采用了以 GSM900 網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，DCS1800 網(wǎng)絡(luò)為補充的組成方式，構(gòu)建了 GSM900/DCS1800 的雙頻網(wǎng)，手機用戶可自動切換最佳信道進行通話，使接通率達到最高。 GSM/DCS 包含于各個移動單元之中的語音傳輸、信息處理設(shè)施等在內(nèi)的其他設(shè)施。同一年， GSM 又完成了 1800MHz 頻段的公共電信業(yè)務(wù)的規(guī)范制定，名稱為DCS1800 系統(tǒng)。（ Digital Cellular System 1800） 198