基于ARM平台的智能防盗车载终端设计.doc

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1、分类号 密 级 UDC 学校代码 学 位 论 文题 目 基于ARM平台的智能防盗车载终端设计 英 文 The Terminal Design of Anti-theft Car Alarm题 目 System Based on the Arm Platform 2010年11月独 创 性 声 明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签

2、 名： 日 期： 学位论文使用授权书本人完全了解有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）： 导师（签名）： 日期摘 要随着经济的发展、社会的进步、人民生活水平的提高，汽车己成为人们生活和生产不可或缺的工具。特别是近几年来我国汽车产业发展迅猛，但是汽车抢劫盗劫案件显著增加，给驾驶

3、员人身安全和财产造成严重威胁。现今应用最广泛的网络防盗系统GPS卫星监控系统，虽然可以对车辆进行24小时不间断、高精度的监控，可是车辆享受网络防盗系统服务必须自付近万元的设备购买费和每月不菲的系统服务费，而且在某种程度上容易暴露个人去向的隐私，因此，开发一种廉价且能实现远程监控的防盗系统是汽车防盗系统的发展方向。本次设计开发的是基于ARM微处理器、GPS全球定位技术和GSM无线通信技术的新型车载系统，用于监控车辆的内部环境，采集卫星信号与报警开关信号，当驾驶员长按下报警开关时，通过SMS/GPRS将当前的位置信息和报警状态上报到监控中心，由监控中心的数据终端在电子地图上指示车辆位置和报警状态。

4、经过两个多月的学习与研究，主要解决了软件设计部分，并完成了模拟测试。具体来说，本课题主要做了以下工作：(1)学习了ARM平台，GPS及GSM技术的应用。(2)研究了硬件电路设计思路。(3)学习了本次设计中涉及到的相关协议。(4)在完成各个模块的软件设计的基础上，最后完成整个系统的软件设计。软件设计是本次设计的重点，所以占用了大部分的时间。经过实际的调试应用，本系统达到了较好的效果；其运行稳定，定位准确，并且在模拟偷盗车辆的情况下可以做到及时通过短消息报警，达到了设计要求。相信这种车载系统在日常生活中既可以方便车主驾驶，又能给予汽车强有力的保护，应用前景十分广阔。关键词：ARM，GPS，GSM，

5、车载防盗 ABSTRACTWith economic development, social progress and the improvement of living standards, the car has become an integral part of peoples lives and production tools. Especially in recent years Chinas auto industry is developing rapidly, but the car robbery cases increased significantly in band

6、itry, to the personal safety and property of the driver poses a serious threat. The current application of the most extensive network security systems - GPS satellite monitoring system, although the vehicles can be 24 hours a day, high-precision control, but the enjoyment of vehicle anti-theft syste

7、m network services must pay nearly 10,000 yuan to purchase the equipment and monthly fees do not Philippine system services, and to some extent exposed to the whereabouts of personal privacy, therefore, to develop a cheap and can achieve remote monitoring of anti-theft car alarm system is the direct

8、ion of development. The design is based on the development of the ARM microprocessor, GPS global positioning technology and GSM wireless communications technology the new vehicle system to monitor vehicles in the internal environment, acquisition of satellite signals and alarm signal switch, press t

9、he alarm when the driver-switch , Through the SMS / GPRS will be the current location information and state police reported to the monitoring center, from the Centre for Monitoring data terminals in the electronic map and location of vehicles on the instructions of the police state. After more than

10、two months of study and research, to solve the major part of software design, and completed simulation tests. Specifically, the main issues to do the following work:(1) Study the ARM platform, GPS and GSM technology applications. (2) Study the hardware design ideas. (3) Study this study involves the

11、 design of the relevant agreement. (4) Upon completion of each module of the software design on the basis of the final completion of the whole system software design. Software design is the focus of this development, occupying most of the time. After commissioning the actual application of the syste

12、m to achieve good results; their stable operation, positioning accuracy and stealing vehicles in a simulated situation can be achieved through the short message alarm in time, meet the design requirements. Believe that this automotive systems in daily life can facilitate the owners driving, but also

13、 a powerful vehicle for the protection, and very broad prospects for application.Key words: ARM, GPS, GSM, vehicle anti-theft目 录第1章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的目的及意义11.3 课题研究的开发平台及相关技术21.3.1 ARM开发平台21.3.2 GPS全球定位系统31.3.3 GSM全球移动通信41.4 课题研究的主要内容和结构体系安排4第2章 硬件电路设计62.1 电路方框图设计62.1.1 设备总体框图62.1.2 电源模块72.1.3

14、 CPU模块72.1.4 串口通讯模块92.1.5 GPS模块92.1.6 GSM模块92.2 电路具体实现设计92.2.1 电源控制模块92.2.2 CPU模块122.2.3 串口通讯模块142.2.4 GPS模块152.2.5 GSM模块16第3章 相关协议简介173.1 AT指令173.2 NMEA协议183.3 中心与车台的通讯协议19第4章 软件设计224.1 BootLoader启动过程介绍224.1.1 复位中断向量设置224.1.2 硬件初始化和堆栈设置234.1.3 IRQ中断向量表的初始化234.1.4 主程序的拷贝234.2 主程序244.3 串口通信程序254.3.1

15、串口初始化254.3.2 串口中断处理264.3.3 串口数据的发送264.3.4 串口数据的接收274.4 TimeTask 模块274.4.1 定时器的初始化284.4.2 创建软件定时器304.4.3 开启软件定时器314.4.4 关闭软件定时器324.5环形缓冲区程序设计324.5.1 初始化环形缓冲区324.5.2 写环形缓冲区334.5.3 读环形缓冲区334.6 GSM 模块344.6.1 GSM模块初始化344.6.2 短消息配置354.7 GPS模块364.7.1 GPS模块初始化364.7.2 GPS数据接收处理364.7.3 提取GPS各个字段364.7.4 组帧384.

16、8 APP应用模块（报警模块）设计39第5章 系统调试过程及结果415.1 Boot 引导程序415.2 GSM模块415.3 GPS模块425.4 报警模块435.5 综合测试43结 论44致 谢45参考文献46第1章 绪论1.1 课题研究的背景随着我国经济的不断发展，道路交通等基础设施不断得到完善，机动车辆日益增多。这为全国范围的人、财、物的大量流动，提供了必要条件，反过来，更促进了经济的快速增长。与此同时，人、财、物的大量流动使得社会治安出现了许多新情况、新变化。犯罪分子使用车辆作案和针对车辆的犯罪增加，犯罪分子作案快，逃离现场快，藏匿也很快。人们对这种犯罪的防范比较困难，事发后的侦破也

17、不容易。另外，出租车公司、货运公司、公交公司、公安110,急救中心、消防等单位对各自车辆具有强烈的调度监管需求。在这种情况下，传统的预先安排调度或车辆运行途中通过无线通话传递信息来管理车辆的方式，已经不能适应现在的新情况。这就对机动车反劫、防盗、报警以及监控提出了新的、更高的要求，希望有更新的技术应用于车辆监控系统中，为车辆的运行和管理提供更完善的服务，保障各行业对车辆的正常使用。车辆动态监控调度系统(VDMDS)是智能运输系统(ITS)的重要组成部分，也是目前我国交通运输管理领域需求最为迫切，极具市场潜力和经济效益的应用项目之一。 车载防盗系统1是一种集全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技

18、术(GIS)和现代通讯技术于一体的高科技系统。它将移动目标的位置信息(经度、纬度)、时间、状态等和车载其他相关设备获得的信息，实时地通过无线通信链路传送至监控中心，在具有地理信息查询功能的电子地图上进行移动目标运动轨迹的显示，并对目标的位置、速度、运动方向、车辆状态等参数进行监控和查询，为车辆监控、调度、管理提供可视化依据。系统监控中心也可以利用无线通信对各移动车辆发送各种预设指令，对车辆进行控制、调度、指挥，这样就实现了对移动车辆的监控管理。1.2 课题研究的目的及意义本系统主要设计目标是为交通、公安等部门提供性能可靠、安全适用、系统规模可扩展性强的车辆监控系统。也可建立公共监控中心，为广大

19、的私人用户提供私车反劫、防盗、定位、以及道路查询等服务。近几年来，随着我国经济的高速发展，车辆数目飞速增加，随之而来的是城市中交通拥挤现象严重，因而迫切需要采取措施抑制因交通阻塞所带来的经济损失，而仅靠建造更多更宽的高速公路来满足这一需求是不够的，还需要对交通实施智能化的管理，车辆监控系统能有效地提供这种手段;同时车辆数目的剧增也带来了对车辆防盗措施的迫切需要，车辆监控系统可以对系统管理范围内的车辆进行实时跟踪，从而提高公安侦破的效率;我国公安系统逐步在全国范围内实施了巡警制度，以便更好地维护社会治安、方便人民生活，车辆监控系统可以帮助公安机关的指挥调度中心及时了解巡逻车的分布状况，有效地调配

20、警力;此外，车辆监控系统还可以用于银行运钞车跟踪、医疗救护、野外作业、油田煤矿车辆调度等诸多方面。1.3 课题研究的开发平台及相关技术本论文设计的是一款基于ARM开发平台的车载防盗系统，它是一项集GPS、GSM于一体的高科技系统。1.3.1 ARM开发平台ARM2 (Advanced RISC Machines),既可认为是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的通称，还可认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权IP核的微处理器，即通常所说的ARM微处理器，己遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统、

21、军用系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用占据了32位RISC微处理器70%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。ARM公司是专门从事基干RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片。世界各大半导体生产商从ARM公司购买其ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进人市场。ARM微处理器具有以下特点3:(1)处理速度快:ARM是RISC结构的处理器。而且ARM内部集成了多级流水线.大大增加了处理速度。(2)超低功耗:各种档次的ARM的功

22、耗都是同档次其他嵌入式处理器中较低的。(3)价格低廉:在各种嵌人式处理中，ARM的价格适中，而且使用量大，比较容易购买。(4)应用前景广泛:ARM的使用最广，同时应用前景广阔，开发资源丰富，有利于缩短产品的研发周期。在无线通讯领域，目前已有85%的无线通讯设备采用了ARM技术。 本次设计采用的是ARM开发平台，ARM7是低功耗的32位核，最适合应用于对价位和功耗敏感的产品。ARM7TDMI处理器是ARM7处理器系列成员之一，是目前应用最广32位高性能嵌入式RISC处理器。1.3.2 GPS全球定位系统GPS4是由24颗美国国防部发射的导航卫星组成的无线电导航系统，这24颗卫星分布在高度为2万公

23、里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星，在地球上任何一点，任何时刻都可以同时接受到来自4颗以上GPS卫星信号。GPS接收机通过对这些卫星进行观测来进行定位。可准确推算出接收机天线(可以是地面或天上任何位置)的经纬度、大地高度、运动速度等数据。GPS卫星星座是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作(21+3)颗GPS星座。卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度.在两万公里高空的GPS卫星，当地

24、球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行一周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗， 最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，必须观测4颗GPS卫星，以结算监测站的三维坐标，从而实现定位。GPS的星座图如1.1所示。图1.1 GPS星座图1.3.3 GSM全球移动通信GSM5（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟完善、覆盖面最广、功能最强、用户最多的移动通信系统。GSM网主要提供

25、语音、短消息、数据等多种业务。GSM移动通信系统具有以下优点：（1）GSM网覆盖面广，目前已经遍及我国大部分地区，包括乡村和边远地区；（2）无需建网、维护；（3）GSM网可靠性高、误码率低；（4）使用短消息功能进行数据传输，费用比较低；（5）由于GSM技术使用广泛，提供相应通讯模块的厂商较多，价格也比较合理。在实际生产应用中，用GSM短消息业务来发送远程监控数据不需要建立拨号连接，只需把待发送的数据加上目的地址发送至短消息中心，再由短消息中心转发到最终目标。运用GSM短消息实现远程监控可靠性较高、信号传播距离远、覆盖面广、时效性强等优点。因此，GSM短消息业务得到了广泛的应用。本实验中对车辆的

26、控制信息都是通过GSM传递的。1.4 课题研究的主要内容和结构体系安排本论文设计的是一款以ARM7为控制芯片的车载终端，监控车辆的内部环境，采集卫星信号与报警开关信号，当驾驶员长按下报警开关时，通过SMS/GPRS将当前的位置信息和报警状态上报到监控中心，由监控中心的数据终端在电子地图上指示车辆位置和报警状态，然后做出响应，如实现对车辆内部的监听、对车辆断油断电等功能。如图1.2所示。图1.2 车载防盗终端的原理图本论文提出了基于ARM平台的GSM, GPS与GIS相结合的移动目标监控方案，论述了GPS基本原理及组成、GSM的相关业务，并提出了车载单元的具体实现方案，给出了部分的电路设计和详细

27、的软件设计。通过模拟实验，系统实现了中心与车台的之间信息的交互。第2章 硬件电路设计本论文设计的车载防盗终端是一款集GSM移动手机和GPS全球卫星定位功能于一身的设备。它内含GSM和GPS两大模块，通过 GSM数字移动电话网和全球卫星定位技术来实现对车辆的适时跟踪。除此之外，它还具备手动报警的功能。2.1 电路方框图设计2.1.1 设备总体框图车载防盗终端整机的工作原理介绍如下：车载防盗终端主板6总体上分为电源模块、CPU模块、GPS&GSM模块和接口模块四个主要模块。各个模块之间的关系如图2.1所示。电源模块CPU模块输入输出信号接口模块GPS&GSM模块手柄图2.1 车载防盗终端硬件原理框

28、图在以上的原理框图中，电源模块是用来给整个车台的主板供电的；GPS&GSM模块是用来实现定位和GSM移动手机功能的；CPU模块则是整个车载系统的核心，所起的作用就像大脑在人体中的作用一样，用来对整个车载系统的信息进行调度和处理；接口模块则是车台系统与外部设备进行通信的通道，通过它，车台可以与手柄或调度终端等设备进行通信。当然，车台的供电也是外部的供电设备通过接口部分提供的。2.1.2 电源模块电源模块的主要作用是为整个车载系统提供供电电压。这其中包括为CPU等器件提供3.3V的供电电压、为GSM模块提供4.2V的供电电压以及为手柄或调度终端等设备提供5V供电电压等。图2.2所示为电源模块的硬件

29、原理框图。手柄或调度终端等设备5V转换电路滤波及保护电路输入电压4.2输出5V输出CPU模块、GPS模块等3.3V输出GSM模块 图2.2 电源模块原理框图 在上图中，输入电压的范围是936V，它通过一系列保护及滤波等电路，输入到5V转换电路的输入端，经过5V转换电路后就可以得到5V的供电电压。得到的5V电压就可以直接或经过转换后提供给系统的其他部分供电。其中，使用5V电压供电的设备和芯片主要有手柄或调度终端、232转换芯片等。由于CPU模块、GPS模块等一些模块的工作电压为3.3V，所以，它们的供电是5V电压通过一个3.3V转换电路转换出来的。当然，还需要将5V电压转换为4.2V来给GSM模

30、块供电。2.1.3 CPU模块CPU模块主要由CPU系统和外部复位系统两部分组成。其中，CPU系统主要包括CPU及其外围电路、存储器等；而外部复位系统主要是由一个外部看门狗芯片组成，它的主要作用是在系统上电时为CPU提供复位信号以及在CPU程序执行出现异常时复位CPU等。图2.3所示为CPU模块的原理框图。看门狗FLASHCPUSRAM图2.3 CPU模块原理框图 现在将各个部分芯片的功能和特性介绍如下：(1) CPU部分CPU采用AT91M40800芯片，它是ATMEL公司生产的一款基于ARM7内核的处理芯片。它包含一个16/32-bit RISC处理器（ARM7TDMI）、8K SRAM、

31、2个异步串口、3个计数器、最大32个可编程I/O口、中断控制器等资源，同时还支持JTAG调试。(2) 存储器部分存储器部分主要由一片FLASH和一片SRAM组成。在车载终端中，FLASH使用的是SST公司的SST39VF1601芯片。它是一款存储容量为16Mbit高性价比的存储芯片，不但具备和SST39VF160一样的存储容量，还包含一个#RET脚和一个#WP脚。前者用于复位FLASH以防止一些误操作；后者则用来保护低32K字块区域。如果将#WP脚拉低，CPU就无法对它所保护的区域进行写和擦除操作。SRAM使用的是ISSI公司的IS61LV25616芯片。它的容量为4Mbit，支持8位和16位

32、两种访问方式，且最小读取周期为10n秒。(3) 看门狗部分看门狗模块采用的是ASM706RESA芯片，它可以在刚上电时输出一个低电平复位信号。在车台中，我们就是利用这个复位信号来对系统进行上电复位的。当然，由于该芯片内部还包含一个运放比较电路。所以，我们还利用这个运放电路来对CPU的供电电压进行控制。具体的做法就是，将5V的电压VCC经过电阻分压后输入到这个运放电路的一个比较端，适当选取分压电阻的值就可以实现当VCC低于4V时，就通过看门狗切断CPU的供电电压。这样，在电压不足时就可以防止CPU的一些误操作。看门狗电路的主要作用是监控系统程序的稳定性。当系统运行出现异常情况，无法给看门狗及时喂

33、狗时，将造成看门狗的内部计数器计数溢出。此时，看门狗就会送出一个复位信号来复位CPU。2.1.4 串口通讯模块串口通讯模块的主要功能是实现车台与外部设备进行通信，主要包括：车台与手柄或调度终端进行通信、车台对外部设备进行控制和读取外部设备状态等。2.1.5 GPS模块在车台中，GPS模块采用的是LEA-4A 模块7。GPS模块的主要作用就是用于定位，对它的要求就是定位精度高、初次定位时间短以及搜索卫星信号强等。GPS 模块通过串行口向主控制器发送定位坐标，主控制器也可以向GPS 模块发送设置命令以控制GPS 模块的状态和工作方式。GPS 模块需要配备专门的GPS 天线接收GPS 卫星信号，一般

34、在比较开阔的地区需接收到三颗以上的GPS 卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS 智能终端系统中把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。2.1.6 GSM模块使用GSM模块可以方便地利用GSM网进行通讯8。它同主控制器以串行口的方式连接，并采用一定的波特率进行通信。主控制器可以通过AT命令控制GSM模块使其发送短消息。在车载终端中，GSM模块采用BENQ M23A模块，它具有GPRS功能。GSM模块的主要功能是用于接听和拨打电话、收发中英文短信息等。车载端与监控中心之间的通信是通过车载端的GSM模块来实现的，在车辆监控系统中是采用GSM移动通信系统的短消息业务来进行通信的。2.2 电路具体实现

35、设计2.2.1 电源控制模块电源控制模块为车台的各个部分提供工作电源，包括3.3V、4.2V和5V。其中的5V电源是由外部供电设备提供的电源通过5V转换电路转换而来的；而3.3V和4.2V电源则是在5V电源的基础上通过再转换而得到的。整个电源模块主要可以分为以下几个部分：(1)电源转换：外部供电电压5V 这部分电路的核心是一个电源转换芯片（LM2576-5V）。它的作用就是将外部供电设备提供的输入电压转换为5V电压。该芯片支持支持940V的输入电压，所以，我们车台的供电范围也可以达到940V。具体的做法是：先让外部电压通过磁珠、二极管、浪涌抑制器和自恢复保险丝等器件，然后再将它送到LM2576

36、的输入端。由于以上这些器件具有一定的抗干扰和滤波作用，所以，就可以保证输入到LM2576输入端的电压是相对较干净的，从而我们车台上的其他电压也就较干净了。当然，以上提到的二极管的主要作用还是用来防止对车台进行反向供电。图2.4即为该部分转换电路。 图2.4 电源转换12V5V控制电路(2) 电源转换：5V3.3V在车台上，总共有三种类型的3.3V电压，它们分别是DVCC、AVCC和GPS_VCC。其中，DVCC用来给CPU、FLASH、SRAM等器件供电；AVCC用来给看门狗芯片ASM706RESA供电；而GPS_VCC则是用来给GPS模块供电的。在车台中，它们都是将5V电压通过电源转换芯片M

37、IC5205转换而来的。如图2.5、2.6、2.7所示，其中GPS_VCC还可以由CPU通过GPSSAVE脚来控制通或断。图2.5 电源转换5V3.3V DVCC电路 图2.6 电源转换5V3.3V AVCC电路 图2.7 电源转换5V3.3V GPS_VCC电路(3) 电源转换5V4.2V在车台中，4.2V电源GSM_VCC是给GSM模块供电的。具体做法是，将5V的电压通过一个分压二极管1N5408后,就可以得到4.2V左右的电源，从而就可以给GSM模块供电了。当然，在实际应用中，我们并不是将这个4.2V直接提供给GSM模块。而是通过一个由三极管和MOS器件组成的开关电路来控制这个电压是否给

38、GSM模块供电，如图2.8所示。其中GSM_ON/0FF就是CPU用来控制GSM模块电源的。 图2.8 电源转换5V4.2V GSM_VCC电路（4）备用电源在车台中，除了主电源外，还包含一个备用电源电路。在车台正常工作的情况下，车台由主电源供电，同时还由主电源给备用电源充电。如果由于某种原因主电源不能给车台供电时，车台将启用备用电源供电。备用电源电路如图2.9所示。 图2.9 备用电源电路图2.2.2 CPU模块上面已经提到，CPU模块主要由CPU系统和外部复位系统两部分电路组成9。其中的CPU系统主要包括CPU、FLASH和SARM等芯片组成；而外部复位系统主要有芯片ASM706RESA组

39、成。CPU系统是整个车台的神经中枢，它与车台的各个模块都有着紧密的联系。而外部复位系统则又是CPU系统正常工作必不可少的条件之一。如图2.10所示为CPU及其外围电路，图2.11为存储器芯片电路，图2.12为看门狗电路。 图2.10 CPU及其外围电路图2.11 存储器芯片电路图2.12 看门狗电路2.2.3 串口通讯模块上面已经有提到过， CPU系统能提供两个串口。其中一路串口用来跟GSM模块通信，而另外一路则用来与手柄或调度终端通讯。当然，用来与手柄或调度终端进行通讯的串口是需要经过RS232转换后才可以与之相通讯的。这种转换采用的是SP202EEN转换芯片。具体转换电路如图2.13所示。

40、图2.13 串口转换电路2.2.4 GPS模块GPS模块采用的是LEA_4A芯片，该芯片具备天线短路和开路检测功能，还可以通过USB口与CPU通信。图2.14为GPS模块的具体电路。图的下半部分为为了实现天线开路检测功能而增加的外围电路。图2.14 GPS模块电路2.2.5 GSM模块在车载终端中，GSM模块采用的是BENQ M23A模块10，该模块具备GPSR功能。由于这个模块具有多种版本，现在最高版本已经达到了1.44。但是，由于1.42以上版本都还未经过完整的测试，所以，我们在车台中使用的是1.42版本的M23A模块。要使这个模块正常工作，必须在上电后给它提供一个复位信号。所以，在具体实

41、现中，我们是通过CPU的55脚（P4）来实现对它进行复位的。图2.15所示为GSM模块的具体实现电路图。在图中，我们可以看到，模块的其中一路话音通道通过模拟开关后被分成了两路。图2.15 GSM模块电路第3章 相关协议简介GPS数据、GSM移动通信系统及车台与中心的通讯都必须遵循特定的协议格式。通过GPS天线接收到的数据帧采用的是标准的NMEA协议，串口与GSM模块的通信采用的是标准的AT指令，而要让中心识别报警信息，则应将数据按中心与车台的通讯协议进行组帧。下面就简单介绍一下在这个项目中涉及到的协议内容。3.1 AT指令AT即Attention11，AT指令集是从终端设备(TerminalE

42、quipment，TE)或数据终端设备(DataTerminalEquipment，DTE)向终端适配器(TerminalAdapter，TA)或数据电路终端设备(DataCircuitTerminalEquipment，DCE)发送的。通过TA，TE发送AT指令来控制移动台(MobileStation，MS)的功能，与GSM网络业务进行交互信息。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。AT指令是以AT作首，结束符在尾，AT指令的响应数据包在中。每个指令执行成功与否都有相应的返回。如果AT指令执行成功，返回“OK”字符串；如果AT指令语法错误或AT指令执行失败，

43、则返回“ERROR”字符串。其他的一些非预期的信息(如有人拨号进来、线路无信号等)，模块将有对应的一些信息提示，接收端可做相应的处理。本次设计使用的是短消息业务，Text模式的短信息发送和接收比较简单，如不需要传送中文则最好采用Text模式发送和接收短信息。下面是一些常用的AT指令的功能：AT$NOSLEEP=1禁止移动终端进入睡眠状态 AT$AUTOCAMPON=0设置为手动搜网 AT+CFUN=1设定电话开机 AT+COPS=1,2,46000选择中国移动网络作为服务商AT+CMGF=1设置文本模式AT+CNMI=1,2,0,0,0新信息指示AT+CSQ=？查询信号质量AT+CREG？查询

44、网络注册是否成功+CMT：接收到新短消息的提示这里重点介绍一下如何发送短消息。发送短消息的AT指令是AT+CMGS=“目的手机号”。从串口输入这条指令并按回车键后会有个号出现，这时你可以输入消息的内容了。输完后按CTRLZ，信息就发出去了。如果短消息发送成功，则返回“OK”，并显示信息号：+CMGS:,；如果短消息发送失败，则返回如下信息号：+CMSERROR:。按ESC可以取消发送。3.2 NMEA协议 GPS导航定位数据信息12主要由帧头、帧尾和帧内数据组成。根据数据帧的不同， 帧头也不相同，主要有“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”和“$GPRMC”等。 这些帧头标识了后

45、续帧内数据的组成结构， 各帧均以回车符和换行符作为帧尾标识一帧的结束。 对于通常的情况，我们所关心的定位数据如经纬度、速度、时间等均可以从“$GPRMC”帧中获取得到。因此，在本次设计中我们只解析GPRMC数据帧。我们可接收到如下格式的定位数据：$GPRMC,083559,A,4717.1143,N,00833.9152,E,0.004,077.5,091202,A*57$GPRMC，,*其中：UTC时间，hhmmss格式数据状态，A有效，V无效纬度 格式ddmm.mmmm纬度方向 N或S经度 格式dddmm.mmmm经度方向 E或W速度 单位为海里/时方向 单位为度日期 格式 ddmmyy模式校验和为语句结束符号3.3 中心与车台的通讯协议 中心与车台的通讯协议是雅迅网络股份有限公司内部制定的协议13，在本次设计中我们只使用到报警协议。SMS帧上行业务数据格式为。区域号版本号业务类型数据类型车台手机号业务数据校验码2 Byte1 Byte1 Byte1 Byte15Byten Byte1 Byte其中区域号为6500H，版本号为30H，报警的业务类型为01H，数据类型为45H，车台手机号为13616011270，转化成十六进制为3133363136303131323730，由于手机号为11