基于ARM和Linux的嵌入式GPS跟踪系统的设计.doc

xx学院20xx届 毕 业 设 计（论文）设计（论文）题目基于ARM和Linux的嵌入式GPS跟踪系统的设计院系名称计算机科学与技术系专业（班级） 姓名（学号） 指导教师 系负责人 二O xx年五月八摘 要目前，以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域，如民用领域、军事领域等。随着现代化科技的发展，人们对移动目标监控的要求也越来越高。本文提出了基于ARM体系结构，采用Linux操作系统，设计出GPS跟踪系统，并以此为基础阐明了目前跟踪系统设计的必要性和重要性。通过对Linux系统、ARM微处理器的熟悉以及对GPS、GPRS模块的研究，设计了一套基于ARM的GPS跟踪系统，其中使用了GPS模块和GPRS模块，分别用于实现定位信息的提取和定位信息的传输。整套系统最终在ARM实验平台上完成仿真，具有一定的技术创新性以及实际生产使用价值。取得了一定的效果。关键词： ARM，Linux，GPS，GPRS，跟踪ABSTRACTAt present, as representative's satellite navigation application industry has become now one of internationally recognized eight big wireless industrial take GPS. Along with the technical progress, application demand's increase, GPS by all-weather, the high accuracy, the automation, the high efficiency and so on outstanding feature and the alone localization guidance, the time service tests a frequency, the precision measurement and so on various formidable function, stepped in the numerous application domains, like civil domain, military field and so on. Along with modernized science and technology development, the people are also getting higher and higher to the mobile target monitoring's request.This article proposed based on the ARM architecture, uses the Linux operating system, designs the GPS tracking system, and has expounded the present tracking system design necessity and the importance take this as the foundation. Through to the Linux system, ARM microprocessor familiar as well as to GPS, GPRS module research, has designed a set based on the ARM GPS tracking system, has used the GPS module and the GPRS module, uses in realizing the localization information extraction and the localization information transmission separately. Whole set system in ARM tests in the platform to complete the simulation finally, has certain technical innovation as well as the actual production use value. Has made certain progress.Key words: ARM,Linux, GPS, GPRS, Track目 录摘 要IABSTRACTII目录III第一章 绪论11.1研究背景11.3.1 国外研究及发展现状11.3.2 国内研究及发展现状21.4 论文的主要工作2第二章 系统分析32.1需求分析32.1.1 系统功能要求32.2可行性分析32.2.1 经济可行性32.2.2 技术可行性32.2开发环境简介3第三章 系统硬件设计与实现53.1 系统硬件组成53.2 ARM控制器63.2.1 ARM微处理器的应用领域及特点63.2.2 ARM9微处理器系列73.2.3 S3C2410X模块73.3 GPS模块73.3.1 GPS简介73.3.2 GPS原理83.3 GPRS模块93.3.1 GPRS简介93.3.2 GPRS优点103.3.3 GPRS功能和业务103.4.5 GPRS工作原理113.4.6 本系统GPRS模块选择113.5 键盘123.5.1 本设计所使用的键盘模块123.5.2 键盘扫描原理12第四章 系统软件设计与实现134.1 模块简介及程序流程134.2 GPS模块定位的实现154.2.1 AT命令154.2.2 SMS技术174.2.3 利用GPRS模块发送短消息的设计204.3 利用GPS模块实现定位284.3.1 NMEA 0183 格式284.3.2 GPS定位信息的提取294.3.3 GPS定位信息的解析294.3.4 定位程序设计294.4 MINIGUI主程序324.5.1 程序入口点324.5.2 设置显示区域324.5.3 创建和显示主窗口324.5.4 进入消息循环334.5.4 消息过程函数344.5.5 程序的退出35第五章 软硬件调试365.1 硬件调试365.2 软件调试36第六章 系统测试376.1 测试原理376.2 测试方法376.3 测试过程37结 论38致 谢39参考文献40第一章 绪论 1.1研究背景由于Linux的开放源代码、可移植、可扩展、可维护等特性，使Linux能够在几乎所有的平台上运行。Linux的应用也逐渐渗透到了手机、车载系统、远程监控和跟踪系统等生活的各个方面。GPS系统与其他导航系统相比，主要特点是：全球地面连续覆盖；功能多、精度高；实时定位速度快；抗干扰性能好、保密性强。通过GPS模块能够实现精确的定位，可以将从卫星接收来的信息提取出经度、纬度、海拔等信息，实现定位。GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式，具有价格低、速度快、实时在线等特点，它的出现，增加了移动设备与外界的信息交流和互动。由于GPRS通信网络实现了联网和漫游，这样利用网络传输数据无须再组建专用通信网络，因此Linux和GPS/GPRS的结合，使在嵌入式系统上实现短信方式传输定位信息成为可能。1.2 研究目的和意义随着现代化科技的发展，人们对移动目标监控的要求越来越高。例如，地面目标跟踪及报警系统可协助家长实现对孩子的监控，孩子若遭遇走失或劫持事件， 监控中心通过分析手持终端发送的GPS数据确定孩子所在位置，以采取相关安全措施。此外，GPS跟踪系统在城市出租车调度、物流运输监控等领域都有着广泛的应用前景。1.3 国内外研究现状1.3.1 国外研究及发展现状目前，以GPS为代表的卫星定位导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域，使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。主要应用领域：(1)民事领域。如对汽车、船舶和飞机等运动物体的跟踪定位。此外，对于警察、消防及医疗等部门的紧急救援、追踪目标等，GPS都具有得天独厚的优势。在日常生活中，GPS还可用于人身受到攻击危险时的报警，特殊病人、少年儿童的监护与救助，生活中遇到各种困难时的求助等。(2)军事领域。已从当初的为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位导航，扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段。从上世纪80年代初期第一个GPS商用产品出现至今，GPS产品重量从100磅(约为45千克)降为100克，而价格也从十几万美元降为现在的几百美元。目前全球GPS应用产品的制造商已超过30家以上，主要领导厂商有高明国际公司、麦哲伦公司和天宝导航有限公司等。通过近20年的发展，GPS产品已逐渐转变为消费电子产品，且所能应用的范围已扩展到日常生活中的通信、PDA、定位信息等。不过，以现阶段来看， GPS接收机的单芯片化技术、价格以及市场应用服务等仍未臻成熟。1.3.2 国内研究及发展现状GPS卫星导航定位技术于上世纪80年代末引入中国，目前主要在大地测量(测绘、勘探)、海上渔业和车辆定位监控等领域得到了比较广泛的应用。在全球GPS应用领域中，车辆应用所占的比重最大，目前约占总数的40以上。随着我国GSM数字移动通信系统的快速发展与全国普及，作为系统瓶颈问题的通信网络通过采用GSM公众网的短信息服务找到了新的出路，这对GPS车辆跟踪系统的发展起着极大的促进作用。1.4 论文的主要工作本论文主要分为七大部分：(1) 绪论。简单阐述本课题的背景研究目的以及研究现状；(2) 系统分析。对系统的需求和可行性进行分析；(3) 系统的硬件设计与实现。详细介绍该系统的硬件模块及硬件连线方法，画出硬件连线图及系统原理图；(4) 系统的软件设计与实现。分别设计和编写各个软件模块，实现各模块功能，最终结合硬件实现该设计的要求的功能；(5) 软硬件调试。介绍系统的调试方法与步骤；(6) 系统测试。设计一系列的测试方法以实验系统的完成度与稳定性。(7) 做结论。对本设计提出进一步设想。第二章 系统分析2.1需求分析需要设计一个基于ARM的GPS跟踪系统，要求系统通过GPS模块定时的从卫星接收定位信息，并将提取出来的经度、纬度、海拔等信息，通过GPRS模块传输到监控中心，监控中心根据获得的定位信息，在电子地图上搜索目标所在位置，最终达到跟踪的目的。2.1.1 系统功能要求此系统的软硬件需要有以下几个模块：(1) 硬件模块：硬件主要由GPRS无线通讯模块、GPS全球卫星定位系统模块、ARM控制器、按键组成。(2) 软件模块：软件模块包括主程序；GPS模块，实现定位；GPRS模块，实现通信；主模块，实现串口初始化等。2.2可行性分析2.2.1 经济可行性实验中选用的ARM9芯片为三星公司的S3C2410X芯片，这是三星公司推出的一款基于ARM920T内核的RISC处理器，其内部集成了丰富了片上资源，提供了一系列完整的系统外围设备，大大减少了整个系统的成本。要实现导航功能的GPS模块也不一定要花大价钱购买，几百元购入的GPS模块同样能够实现这一功能。在系统设计阶段使用教学用的ARM集成开发环境（全配置的ARM9实验箱）进行模拟开发，使用集成GPS、GPRS模块，进一步节省了成本。2.2.2 技术可行性(1) 有关GPRS模块：GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加的一套分组交换系统，与互联网或企业网相连，向移动用户提供数据业务。与传统的基于电路交换的数据业务相比，GPRS具有“高速”和“永远在线”的优点。本设计中使用JXARM9-2410上集成的GPRS无线通信模块。(2) 有关GPS模块：GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于上世纪80年代末引入中国，具有全天候、高精度、自动化、高效益的显著特点。随全球定位系统的不断改进，软、硬件的不断完善，其应用领域正在不断地开拓，并开始逐步深入人们的日常生活。本设计中使用了JXARM9-2410实验箱中的集成GPS全球定位系统模块。2.2开发环境简介本系统设计中需要使用ADT IDE集成开发环境。ADT（ARM Development Tools）嵌入式系统开发环境是由武汉创维特信息技术有限公司开发的具有自主知识产权的应用于嵌入式软件开发的集成软、硬件开发平台。它为基于ARM 核的嵌入式应用提供了一整套完备的开发方案，包括程序编辑、工程管理和设置、程序编译、程序调试等。 ADT嵌入式开发环境由ADT Emulator for ARM和ADT IDE for ARM组成。 本设计中，可使用JXARM9-2410-3内置简易调试模块，可将计算机并口与实验箱左上角的并口通过并口延长线实现连接，并将JP5跳线通过跳线帽短接。ADT IDE for ARM主要包括以下工具：源码编辑器(editor) 、工程管理器(project manager) 、工程编译器(builder)、集成调试环境(debug environment) 第三章 系统硬件设计与实现3.1 系统硬件组成根据设计要求，设计出GPS跟踪系统的基本组成原理图图3-1所示：图3-1 GPS跟踪系统的基本组成原理图该系统硬件主要由GPRS无线通讯模块、GPS全球卫星定位系统模块、ARM控制器、键盘组成。工作原理如下：GPS模块GPRS模块通过串口与系统相连，系统通过GPS模块定时地从卫星接收定位信息，并将提取出来的经度、纬度、海拔等位置信息读出保存在缓冲区中或保存在一个变量中，再传送给GPRS模块,通过GPRS模块传输到监控中心,监控中心由PC机和手机（接收）构成，PC机中安装的电子地图软件用于解析GPRS模块传来的定位信息，并精确显示出被跟踪目标的具体地理位置,达到跟踪的目的。键盘用于设置目标手机号码等。硬件组成原理图如图3-2所示：图3-2 硬件组成原理图3.2 ARM控制器ARM是Advanced RISC Machines（高级精简指令系统处理器）的缩写。ARM处理器已经成功地广泛应用于无线通信、工业控制、消费类电子产品、网络产品等领域，并且保持持续增长的势头。目前，基于ARM 技术的微处理器应用约占据了32位RISC 微处理器75%以上的市场份额。3.2.1 ARM微处理器的应用领域及特点(1) ARM微处理器的应用领域到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已深入到各个领域：工业控制领域：作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战；(a) 无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固；(b) 网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上进行了优化，并获得广泛的支持，也对DSP的应用领域提出了挑战；(c) 消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用；(d) 成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用了ARM技术。手机中的32位SIM只能卡也采用了ARM技术。除此之外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更广泛的应用。(2) ARM微处理器的特点采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能； 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8/16位器件； 大量使用寄存器，指令执行速度更快； 大多数数据操作都在寄存器中完成； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 指令长度固定。3.2.2 ARM9微处理器系列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点: 提供1.1MIPS/MHz5级流水线结构； 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集； 支持32位的高速AMBA总线接口； 全性能MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等主流嵌入式操作系统； MPU支持实时操作系统； 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。它包含ARMA920T、ARM922T和ARM940T三种类型。3.2.3 S3C2410X模块本设计中采用SamSung公司的主流ARM9处理器S3C2410X，它是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器，具有27位地址总线和32位的数据总线，可编程工作于8/16/32位模式下。主频高达203MHz，带MMU（内存管理单元），内部集成有丰富的片上资源（各类外接设备的控制器）和大量的运算/功能寄存器，性/价比极高，使用0.18m工艺制作，为嵌入式系统提供了一个低成本，低功耗，高性能的解决方案。3.3 GPS模块3.3.1 GPS简介全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国从20世纪70年代开始研制的，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过多年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地运用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动检测、工程变形检测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻地技术革命。随着全球定位系统的不断改进，软、硬件地不断完善，其应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们地日常生活。它的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，而成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了长足进步。现不仅应用物理勘探、电离层测量和航天器导航等诸多民用领域，在军事领域更是取得了广泛的应用在弹道导弹、野战指挥系统、精确弹道测量以及军用地图快速测绘等领域均大量采用了卫星导航定位技术。卫星导航定位技术在民用和军用领域地重要意义使其得到了许多国家的关注。我国也于2000年成功发射了二颗导航定位试验卫星，并建立了我国第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”，但由于起步较晚，没有得到广泛应用。目前在我国应用最多的还是美国的GPS系统。GPS发展历程公分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段；第二阶段为全面研制和试验阶段；第三阶段为实用组网阶段。3.3.2 GPS原理GPS由三个独立的部分组成： 空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。 地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个检测站。 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS定位的基本原理是根据高空运动卫星的瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交汇的方法，确定待测点的位置。如下图3-3所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下4个方程式：图3-3 定位信息接收（X1-X）2+(Y1-Y) 2+(Z1-Z) 21/2+C(Vt1-Vt0)=d1（X2-X）2+(Y2-Y) 2+(Z2-Z) 21/2+C(Vt2-Vt0)=d2（X3-X）2+(Y3-Y) 2+(Z3-Z) 21/2+C(Vt3-Vt0)=d3（X4-X）2+(Y4-Y) 2+(Z4-Z) 21/2+C(Vt4-Vt0)=d4上述四个方程式中待测点坐标x、y、z和Vto为未知参数，其中di=cti (i=1、2、3、4)。di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。C为GPS信号的传播速度（即光速）。四个方程式中各个参数意义如下：x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。Xi、Yi、Zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vto为接收机的钟差。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto。JXARM9-2410使用集成GPS模块，GPS使用了S3C2410X的串口0。3.3 GPRS模块3.3.1 GPRS简介移动通信通常被划分为三代.第一代是模拟的无线网络;第二代是数字通信,包括GSM、CDMA等；第三代是分组型的移动业务，称为3G。GPRS是通用无线分组业务的缩写（General Packet Radio Service），是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常将其成为2.5G，目前通过升级GSM网络实现。称之为2.5G是比较恰当的，因为它是一个混合体，并采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据。GPRS是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。它可以提供高达115kbps的空中接口传输速率。GPRS使若干移动用户能够同时共享一个无线信道，一个移动用户也可以使用多个无线信道。实际不发送或接受数据包的用户仅占很小一部分网络资源。有了GPRS，用户的呼叫建立时间大为缩短，几乎可以做到“永远在线”（always online）。此外，GPRS使营运商能够以传输的数据量而不是连接时间为基准来计费，从而使每个用户的服务成本更低。GPRS采用信道捆绑和增强数据速率改进实现高速接入，目前GPRS的设计可以在一个载频或8个信道中实现捆绑，将每个信道的传输速率提高到14.4kbps，因此GPRS最大速率是8×14.4115.2kbps。GPRS发展的第二步是通过增强数据速率改进（EDGE）将每个信道的速率提高到48kbps，因此第二代的GPRS设计速率为384kbps。GPRS的英文全称为General Packet Radio Service,中文含义为通用分组无线业务，它是利用“包交换”（Packet-switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。所谓的包交换就是将数据封装称许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹。采用包交换的好处是只有在资料需要传送时才占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为像Internet这类数据传输大多数的时间频宽是闲置的。此外，在GSM phase 2+的标准里，GPRS可以提供四种不同的编码方式，这些编码方式也分别提供不同的错误保护（Error Protection）能力。利用四种不同的编码方式，每个时槽可提供的传输速率为CS1（9.05K）、CS2（13.4K）、CS3（15.6K）及CS4（21.4K），其中CS1的保护最为严密，CS4则是完全未加任何保护。GPRS是一种新的GSM数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164/8kbps。GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然，在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。3.3.2 GPRS优点相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优点。(1) 极速传送，移动新干线。电路交换数据业务，速率为9.6kbps，因此电路交换数据业务（简称CSD）与GPRS的关系就如同9.6K猫和33.6K、56K猫一样，GPRS的最高速率可达每秒115kbps。(2) 永远在线、轻松方便、我行我素。除了速度上的优势，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信道上发送和接收数据，主页下载到本地后，如果没有数据传送，手机就会进入一种“准休眠”状态，手机释放所用的无线频道给其他用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，手机立即向网络请求无线频道用来传输数据，而不像普通拨号上网那样，断线后还得重新拨号才能再上网。3.3.3 GPRS功能和业务GPRS可以提供一系列交互式业务：(1) 点对点面向连接的数据业务。该业务是为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务，要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序。(2) 单点对多点业务。该业务可以根据某个业务请求者的要求，把单一信息传送给多个用户，又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务。(3) 点对点无连接型网络业务。该业务中的各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，是由IP协议支持的业务。(4) 除了提供点对点、点对多点的数据业务外，GPRS还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。3.4.5 GPRS工作原理GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些接点，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点）和SGSN（Serving GSN，GPRS服务支持节点）。GSN是GPRS网络中最重要的网络节点，具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器；还可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，以可以与GSM中的MSC集成在一起。它有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收；GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。GPRS工作时，是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的，而GPRS的路由管理表现在以下三个方面：移动终端发送数据的路由建立、移动终端接收数据的路由建立以及移动终端处于漫游时数据路由的建立。对于第一种情况，当移动终端产生了一个PDU（分组数据单元）时，这个PDU经过SNDC层处理，称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC数据，通过空中接口送到GSM网络中移动终端所处的SGSN，SGSN把数据送到GGSN，GGSN把收到的信息进行解装处理，转换为可在公用数据网中传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户。为了提高传输速率，并保证数据传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。在第二种情况下，一个公用数据网用户传送数据到移动终端时，首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上，GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经过LLC层处理为LLC帧单元，最终通过空中接口传送给移动终端。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户，这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN，然后送到移动用户A。3.4.6 本系统GPRS模块选择GPRS模块的型号：sim300 直感天线：    5cm sim 座:       翻盖式 天线连接线：  10cm天线连接器：  60pin该设计中使用实验箱JXARM9-2410，JXARM9-2410使用集成GPRS无线通讯模块，它提供一个支持RS232的接口，可直接由计算机串口通过S3C2410X的UART1接口驱动该模块。此时，计算机做为DTE，GPRS模块做为DCE，在DTE和DCE之间，用一套AT命令实现各种功能，AT命令可视为DTE和DCE间的软件接口。 3.5 键盘3.5.1 本设计所使用的键盘模块本设计中使用的键盘规格是4*4，共16个键，键盘各键分布如下：789A456B123C0FED3.5.2 键盘扫描原理键盘扫描过程就是让微处理器按有规律的时间间隔查看键盘矩阵，以确定是否有键被按下。一旦处理器判定有一个键按下，键盘扫描软件将过滤掉抖动并且判定哪个按键被按下。每个键被分配一个成为扫描码的唯一标识符，应用程序利用该扫描码，根据按下的键来判断应采取什么行动。换句话说，扫描码将告诉应用程序哪个按键被按下。第四章 系统软件设计与实现4.1 模块简介及程序流程该系统主要由三个模块组成：MINIGUI界面主程序、GPS模块、GPRS模块程序流程图如下：图4-1 主程序 主程序说明：首先对串行口进行初始化，设置UART0波特率为4800b/s、UART1波特率为9600b/s，均无奇偶校验位。接着创建和显示主窗口，然后调用窗口过程函数显示定位信息，该窗口过程函数中调用了GPS和GPRS模块子程序。不断地从消息队列中取出消息，若取出地消息为MSG_QUIT，则程序推出。若不是该消息，则调用TranslateMessage函数将消息发送到指定窗口，该窗口过程函数将按照要求对屏幕进行绘制。图 4-2 窗口过程函数窗口过程函数说明：若窗口收到MSG_PAINT消息，则相应该消息进行屏幕输出。首先通过调用BeginPaint来获得上下文句柄，并用它来调用GDI执行绘制操作。此处，用TextOut文本输出函数在客户区的制定区域内显示卫星定位信息。绘制结束后，调用EndPaint函数释放上下文句柄。若窗口收到MSG_CLOSE消息，则调用DestroyMainWindow函数销毁主窗口，并调用PostQuitMessage函数在消息队列中投入Msg_Quit消息，退出消息循环。图4-3 GPS模块子程序 图4-4 GPRS模块子程序 GPS模块子程序说明：首先对模块进行初始化，设置UART0波特率为4800b/s。然后对卫星定位信息进行提取，若为$GPGGA格式数据则解析并存储该卫星定位信息，否则继续提取信息。GPRS模块子程序说明：首先对模块进行初始化，UART1波率为9600b/s，无奇偶校验位。然后设置目的手机号码，若为联通号码，则接下来将短信中心号码设置为联通的，若是移动号码，则将短信中心号码设置为移动的。设置好短信中心号码后，提取卫星定位数据，并将它发送给监控中心。4.2 GPS模块定位的实现4.2.1 AT命令(1)AT命令的语法AT命令由ACSII字符组成（最高位为0，不校验），除了“A/”和“+”两条命令之外，所有的命令均以“AT”开头，以<回车><换行>结束，一个命令行可以有多条命令，但总字数不能超过200，例如：ATCMD1CMD23；CMD3，5；<cr><lf>上述命令行有三条命令，CMD1是一条命令，其后是一条含有“”号的扩展命令CMD2，并且该命令带有参数，扩展命令依靠“；”定界；最后是一条含有多个参数的扩展命令，如果使用参数的缺省值，参数可省略，只写出参数之间的定界符“，”。在一个命令行中有多条命令时，一旦某条命令执行过程中发生异常，将中止执行其后的所有命令。因此，不建议在一个命令行中同时出现多条命令。AT命令的拼写对子目的大小写不敏感，但部分字符串参数例外。绝大多数命令被模块执行后，都有返回参数（如“OK”、“ERROR”等表明本次执行成功与否），返回参数的格式为：<回车><换行>response<回车><换行>(2)短消息相关AT命令集(a)选择短消息模式发送AT+CMGFn,n0时，选择PDU格式；n1时，选择文本格式。执行完命令后，模块返回OK。(b)设置短消息中心号码发送ATCSCA<string>，对中国移动，string“8613800551500”（合肥局），对中国联通，string“8613800551500”（合肥局），执行完命令后，模块返回OK；(c)选择小区广播短消息信息发送ATCSCB<mode>,<mids>,<dcss>，执行正确，模块返回OK，参数含义如下：<mode> 0：接收小区广播；1：不接收小区广播。<mids> 小区广播ID码，用如“25”的格式输入。<dcss> 小区广播编码方案。(d)选择短消息业务类型发送ATCSMS<mode>，mode0或1，某些命令的参数取值和mode的值有关，只有mode1时ATCNMI中的ds2才能被模块接受。(e)发送短消息在文本格式下，发送ATCMGS“string”（string是目的手机的号码），等模块返回>符号后，发送短消息的内容以Z结束，模块开始发送短消息，如果发送成功，则模块返回CMGS：<mr>,scts>OK；否则，模块返回ERROR。在PDU格式下发送ATCMGSn，n为短消息PDU数据包的字符数，等模块返回>符