基于SOC單片機(jī)的定位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本文討論基于SOC單片機(jī)技術(shù)的定位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)由2部分組成：定位終端和監(jiān)控中心。定位終端以C8051F021作為核心微處理器，通過2個(gè)串口與SIEMENS M-C35i GPRS模塊和GR-87衛(wèi)星接收模塊進(jìn)行串行通信，接收GPS接收機(jī)發(fā)出的定位數(shù)據(jù)并控制SIEMENS MC35i GPRS模塊。該系統(tǒng)采用看門狗電路，以保障控制器的正常運(yùn)行。定位終端所采集的定位信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，以短信的形式發(fā)送到監(jiān)控中心。本文以VC為開發(fā)平臺(tái)，采用VC++進(jìn)行MapX二次開發(fā)制作電子地圖，從而在監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)了定位信息的采集、處理和顯示。實(shí)際定位過程表明：該系統(tǒng)定位精度高、信息傳輸速率快。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　該設(shè)計(jì)主要由基于SoC技術(shù)的單片機(jī)C805lF021，SIEMENS MC35i GSM/GPRS模塊和GR-87衛(wèi)星接收模塊組成。定位終端以C8051F021作為核心控制器，通過兩個(gè)串口UART0，UART1分別控制SIEMENS MC35i GSM/GPRS模塊和GR-87衛(wèi)星接收模塊進(jìn)行串行通信，并控制SIEMENS MC35i GSM/GPRS模塊以GPRS服務(wù)形式把數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。SoC單片機(jī)C8051F021接收來自GR-87衛(wèi)星接收模塊的定位信息，并對(duì)接收的信息進(jìn)行校驗(yàn)，選擇所需信息再添加相應(yīng)的代碼，組成數(shù)據(jù)包，然后將它們存儲(chǔ)在C8051F021內(nèi)置的FLASH(程序儲(chǔ)存器FLASH上有只用于數(shù)據(jù)的臨時(shí)儲(chǔ)存器)上。

　　采集、處理、顯示定位信息在上位機(jī)上，由電子地圖完成。監(jiān)控中心通過調(diào)用MapX的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)電子地圖的一系列功能來處理和顯示定位信息。

　　SIEMENS MC35i GSM/GPRS模塊有SMS和GPRS通信兩種數(shù)據(jù)工作模式。模塊上電啟動(dòng)過程為3～5 s，若SIEMENS MC35i GSM/GPRS模塊接有有效的SIM卡，模塊將附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，通過串口以AT指令的方式要求模塊將經(jīng)、緯度信息以短消息的形式發(fā)到監(jiān)控中心，當(dāng)然監(jiān)控中心也可以通過模塊發(fā)送相關(guān)的指令給SoC單片機(jī)，SoC單片機(jī)分析所接受的指令，然后通過I/O口做出相應(yīng)處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

　　2.1 核心控制器的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)使用的單片機(jī)是CYGNAL公司生產(chǎn)的SoC單片機(jī)C8051F02X，該單片機(jī)是集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與8051兼容的微控制器內(nèi)核(運(yùn)算速度高達(dá)25 MIPS)，與MCS-51指令集完全兼容;C8051F單片機(jī)具有片內(nèi)調(diào)試電路，通過4腳JTAG接口，可以進(jìn)行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試;C8051F高速SoC的芯片上還集成了構(gòu)成單片機(jī)控制系統(tǒng)所需的幾乎所有模擬、數(shù)字外設(shè)及其他功能部件(包括ADC、DAC、可編程增益放大器、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、定時(shí)器、可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列PCA、內(nèi)部振蕩器、看門狗定時(shí)器及電源監(jiān)視器等)。這些外設(shè)的高度集成，為設(shè)計(jì)小體積、低功耗、高可靠性、高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了極大的方便，可大大降低系統(tǒng)的整體成本。

　　控制器采用串口和GPS以及GPRS進(jìn)行通信;引出JTAG串行接口，即全速、非侵入式的系統(tǒng)調(diào)試接口(片內(nèi))，通過該接口能對(duì)控制器內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行系統(tǒng)編程，并可與片內(nèi)調(diào)試支持電路通信。

　　本系統(tǒng)把單片機(jī)的P0.0，P0.1，P0.4配置為GPRS模塊的輸入、輸出和啟動(dòng)，通過三極管啟動(dòng)GPRS后接收和發(fā)送定位信息;P0.2，P0.3配置為GPS模塊的輸入和輸出，來獲取定位信息。