基于IP2022芯片可支持GPRS的GPS終端設(shè)計(jì)

　　本文將介紹一種支持GPRS的GPS系統(tǒng)，并且對(duì)其中所涉及到的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案給出了詳細(xì)的描述。通過(guò)該模型，可以比較好的實(shí)現(xiàn)GPS定位信息數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。

　　1 系統(tǒng)模型

　　圖1是本方案的系統(tǒng)模型。從GPS終端采集來(lái)的定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)透明地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程GPS服務(wù)器，遠(yuǎn)程GPS服務(wù)器通過(guò)對(duì)GPS數(shù)據(jù)的解碼便可以獲得定位信息。其詳細(xì)的流程可以概括如下：

　?、?首先，GPS終端發(fā)出包括有APN號(hào)碼的GPRS登錄請(qǐng)求，登陸到 GPRS網(wǎng)絡(luò);

　　② 位于移動(dòng)的SGSN根據(jù)登陸請(qǐng)求中的APN，找到登記的Radius服務(wù)器，并將用戶認(rèn)證信息送至Radius服務(wù)器;

　?、?Radius認(rèn)證服務(wù)器根據(jù)所傳遞過(guò)來(lái)的認(rèn)證信息，確認(rèn)是否是合法用戶發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，如果是合法用戶，則根據(jù)配置為其分配一個(gè)IP地址;

　?、?Radius服務(wù)器向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息;

　?、?GPS終端得到了IP地址，就可以根據(jù)配置(作為服務(wù)器端或者客戶端)與GPS服務(wù)器建立起TCP連接;

　?、?連接建立后，GPS終端采集到的定位信息數(shù)據(jù)就會(huì)通過(guò)建立的TCP數(shù)據(jù)連接透明地傳輸?shù)紾PS服務(wù)器;

　?、?當(dāng)GPS服務(wù)器有控制命令或其它數(shù)據(jù)要向下發(fā)送時(shí)，可以通過(guò)TCP連接傳送到GPS終端;

　?、?GPS終端根據(jù)配置可以作為服務(wù)器端或者客戶端建立與用戶管理服務(wù)器的數(shù)據(jù)連接，用戶管理服務(wù)器通過(guò)該連接對(duì)GPS終端進(jìn)行監(jiān)控、管理以及遠(yuǎn)程更新系統(tǒng)內(nèi)核程序。

　　2 GPS終端的設(shè)計(jì)

　　2.1 硬件設(shè)計(jì)

　　GPS終端的電路框圖如圖2所示，GPS終端的核心是一塊負(fù)責(zé)TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)處理器：IP2022芯片。IP2022是UbiCom公司的高性能網(wǎng)絡(luò)處理器，具有100MIPS的處理能力，并專門針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。在IP2022芯片中集成了兩個(gè)全雙工的串化器/解串器(Ser/Des)硬件單元，能直接與各種常用接口相連。這種功能使其能夠?qū)崿F(xiàn)片內(nèi)10Base-T以太網(wǎng)、USB以及其它各種快速串行協(xié)議。由于擁有Ser/Des硬件單元，IP2022也便于從一種協(xié)議轉(zhuǎn)換到另一種協(xié)議，因此比較適合于實(shí)現(xiàn)GPS終端。

　　IP2022的軟件模塊包括USB、UART、I2C、SPI以及一個(gè)完整的TCP/IP堆棧，它能夠在執(zhí)行應(yīng)用程序的同時(shí)，提供高速計(jì)算、靈活的I/O控制和高效的數(shù)據(jù)處理功能。

　　在本系統(tǒng)中，主要應(yīng)用了IP2022的兩個(gè)Ser/Des硬件單元以及其TCP/IP協(xié)議棧。兩個(gè)全雙工的Ser/Des硬件單元經(jīng)過(guò)串口轉(zhuǎn)換電路(核心為MAX232)轉(zhuǎn)換成為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，通過(guò)這兩個(gè)RS232接口便于與GPS模塊以及GPRS模塊的通信。

　　系統(tǒng)時(shí)鐘模塊為硬件系統(tǒng)提供工作所需要的時(shí)鐘脈沖，這部分比較簡(jiǎn)單，但是需要注意兩個(gè)方面。一是晶振的選擇，雖然IP2022也支持無(wú)源晶振，但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)還是有源晶振與IP2022的兼容性好一些，所以在可能的情況下還是選擇有源晶振比較好。二是晶振頻率的選擇，由于串口通信的波特率是對(duì)晶振頻率分頻而成，如果晶振頻率選擇不當(dāng)，在串口通信時(shí)會(huì)出現(xiàn)亂碼。經(jīng)試驗(yàn)和計(jì)算所得，4.9152MHz的晶振可以很好的支持多種常用波特率。

　　程序的寫入和調(diào)試是通過(guò)在線編程接口實(shí)現(xiàn)的，IP2022支持在線編程和調(diào)試，該部分主要把IP2022的編程接口引出，加以適當(dāng)?shù)母綦x保護(hù)，并通過(guò)SPI和并口的轉(zhuǎn)換電路與調(diào)試機(jī)的并口相連接。

　　在本系統(tǒng)中，內(nèi)部電壓有兩種，一種是接口設(shè)備所需要的3V，另一種是IP2022所需要的2.5V。這兩種電壓是經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換而成。由于GPRS模塊在數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候瞬間電流很大，電源轉(zhuǎn)換模塊也提供了足夠的功率和必要的保護(hù)。

　　GPRS數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)GPRS傳輸?shù)墓δ?，相?dāng)于普通的Modem，市面上比較流行的有Motorola的G18在與GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊通信時(shí)，沒(méi)有采用直接操縱GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊接口，而是通過(guò)RS232連接，極大的降低了對(duì)GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的依賴性，用戶可以根據(jù)需要，來(lái)選定GPRS數(shù)據(jù)模塊。

　　GPS接收器采用了Motorola公司的M12，M12通過(guò)串口與RS232接口單元相連接。