基于GPRS&GPS的防盜追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　正常情況下， MCU 關(guān)斷這2 個(gè)模塊的電源， 只間隔一定的時(shí)間啟動這兩個(gè)模塊報(bào)告設(shè)備狀況。當(dāng)傳感器一旦檢測到有異動， 處理器馬上打開這2 個(gè)模塊的供電， 使用GPS進(jìn)行位置定位， GPRS 向用戶發(fā)送設(shè)備狀況以及報(bào)警。

　　L T3125 是凌力特爾公司的一款DC-DC 電源芯片， 輸入電壓可在1. 8~ 5. 5 V, 輸出在2~ 5 V 可調(diào)， 輸出峰值電流1. 2 A, 并帶使能控制開關(guān)。此芯片剛好能滿足本系統(tǒng)的要求， 在電池低于3. 6 V, 一直到1. 8 V 也能確保GPRS 能正常工作。

　　L P3996 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款帶控制開關(guān)的LDO 芯片， 能把3. 6 V 輸入電壓轉(zhuǎn)成3. 3 V 電壓穩(wěn)定輸出， 具有低紋波特點(diǎn)， 剛好滿足GPS 模塊低紋波輸入要求。

　　3. 2 處理器與通信模塊

　　GPRS 與GPS 模塊都是通過UA RT 接口對外進(jìn)行通信， 如圖4 所示。GPRS 模塊對外的接口為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的9線U ART 接口， 其電平為2. 8 V, 而處理器的電平為3. 3V, 因此在GPRS 模塊與處理器之間需要有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換的buffer , 實(shí)現(xiàn)接口的電平匹配。系統(tǒng)采用的是IDT74FCT 3244Q8 作為電平轉(zhuǎn)換的芯片。GPS 模塊也是通過一個(gè)U ART 串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信， 此串行接口使用起來比較簡單， 只有收發(fā)2 根線。

圖4 GPRS、GPS 通信模塊

　　處理器采用的是ATMEL 公司的A T91SAM7S 系列的A RM7 芯片， 具有3 個(gè)U ART , 其中一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)的9 線串口， 8 路A D, 內(nèi)嵌512K 的Flash, 能滿足系統(tǒng)的需求。

　　GPRS 模塊則采用的是WAV ECOM 公司的Q 24PLUS 型號， 此模塊集成了T CP/ IP 協(xié)議棧， 對外的接口為一9 線標(biāo)準(zhǔn)串口， 通過此串口利用AT 指令控制模塊， 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。支持GSM、GPRS 網(wǎng)絡(luò)， 以及4 頻段載波。GPS 模塊采用的是U blox 公司的LEA-5H 型號，支持冷熱雙啟動模式、快速定位， 內(nèi)含RAM, 在有后備電池的情況下能保存位置信息， 實(shí)現(xiàn)快速熱啟動。輸出的信息為國際標(biāo)準(zhǔn)的NMEA 格式的字符串， 對外接口為2 線串行接口， 用戶只需接收NMEA 字符串， 并按格式提取相應(yīng)信息即可。

　　3. 3 處理器與傳感器

　　傳感器采用的是Analog Device 生產(chǎn)的一款三維重力加速度傳感器， 其型號是ADXL335, 此傳感器能精確的實(shí)時(shí)的測量三維方向上的加速的大小， 并量化成電壓值從3個(gè)接口輸出， 用戶只需測量這3 個(gè)電壓值的大小， 并通過特定的公式計(jì)算， 從而得知3 個(gè)方向上的加速度大小。系統(tǒng)采用3 路10 位的AD 對輸出的電壓進(jìn)行采樣， 從而得到較為精確的電壓值， 并在處理器內(nèi)部通過一定的算法，把這3 個(gè)電壓值換算成加速度值， 從而判斷物體是否發(fā)生運(yùn)動。

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的處理器為A RM7 處理器， 并采用ECOS 嵌入式操作系統(tǒng), 所有的軟件都是基于ECOS 平臺進(jìn)行開發(fā)的。系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖5 所示。最底層的是位于硬件層之上的驅(qū)動層， 包括GPRS、GPS、傳感器， FLASH 等一些驅(qū)動模塊； 再上一層就是操作系統(tǒng)層， 這些模塊都在ECOS 操作系統(tǒng)目錄下而被ECOS 調(diào)用； 位于操作系統(tǒng)之上的即為應(yīng)用層。應(yīng)用層包含了系統(tǒng)要求的各項(xiàng)功能： 系統(tǒng)初始化、GPS 追蹤定位、運(yùn)動檢測、用戶命令處理等。

圖5 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

　　4. 1 追蹤定位過程

　　一般情況下， 系統(tǒng)處于休眠模式， 并偵聽喚醒信號的到來， 一旦接收到喚醒信號， 開始檢查物體是否被移動， 若沒有移動， 則仍然用以前的位置信息作為現(xiàn)在的位置信息， 一旦檢測到移動， 則馬上啟動GPS 模塊， 實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前的位置信息， 并覆蓋以前的位置信息， GPRS 再把新獲取的位置信息報(bào)告給上位機(jī)， 實(shí)現(xiàn)位置的實(shí)時(shí)跟蹤。