基于IP2022芯片可支持GPRS的GPS終端設計

　　本文將介紹一種支持GPRS的GPS系統，并且對其中所涉及到的硬件、軟件設計方案給出了詳細的描述。通過(guò)該模型，可以比較好的實(shí)現GPS定位信息數據遠程傳輸。

　　1 系統模型

　　圖1是本方案的系統模型。從GPS終端采集來(lái)的定位數據，經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )透明地傳輸到遠程GPS服務(wù)器，遠程GPS服務(wù)器通過(guò)對GPS數據的解碼便可以獲得定位信息。其詳細的流程可以概括如下：

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

　?、?位于移動(dòng)的SGSN根據登陸請求中的APN，找到登記的Radius服務(wù)器，并將用戶(hù)認證信息送至Radius服務(wù)器;

　?、?Radius認證服務(wù)器根據所傳遞過(guò)來(lái)的認證信息，確認是否是合法用戶(hù)發(fā)來(lái)的請求，如果是合法用戶(hù)，則根據配置為其分配一個(gè)IP地址;

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

　?、?GPS終端得到了IP地址，就可以根據配置(作為服務(wù)器端或者客戶(hù)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據就會(huì )通過(guò)建立的TCP數據連接透明地傳輸到GPS服務(wù)器;

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

　?、?GPS終端根據配置可以作為服務(wù)器端或者客戶(hù)端建立與用戶(hù)管理服務(wù)器的數據連接，用戶(hù)管理服務(wù)器通過(guò)該連接對GPS終端進(jìn)行監控、管理以及遠程更新系統內核程序。

　　2 GPS終端的設計

　　2.1 硬件設計

　　GPS終端的電路框圖如圖2所示，GPS終端的核心是一塊負責TCP/IP數據傳輸的網(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(zhuān)門(mén)針對網(wǎng)絡(luò )應用進(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。這種功能使其能夠實(shí)現片內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)議轉換到另一種協(xié)議，因此比較適合于實(shí)現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，它能夠在執行應用程序的同時(shí)，提供高速計算、靈活的I/O控制和高效的數據處理功能。

　　在本系統中，主要應用了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)串口轉換電路(核心為MAX232)轉換成為兩個(gè)標準的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。

　　系統時(shí)鐘模塊為硬件系統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)際應用中發(fā)現還是有源晶振與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晶振頻率分頻而成，如果晶振頻率選擇不當，在串口通信時(shí)會(huì )出現亂碼。經(jīng)試驗和計算所得，4.9152MHz的晶振可以很好的支持多種常用波特率。

　　程序的寫(xiě)入和調試是通過(guò)在線(xiàn)編程接口實(shí)現的，IP2022支持在線(xiàn)編程和調試，該部分主要把IP2022的編程接口引出，加以適當的隔離保護，并通過(guò)SPI和并口的轉換電路與調試機的并口相連接。

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

　　GPRS數據模塊實(shí)現GPRS傳輸的功能，相當于普通的Modem，市面上比較流行的有Motorola的G18在與GPRS數據傳輸模塊通信時(shí)，沒(méi)有采用直接操縱GPRS數據傳輸模塊接口，而是通過(guò)RS232連接，極大的降低了對GPRS數據傳輸模塊的依賴(lài)性，用戶(hù)可以根據需要，來(lái)選定GPRS數據模塊。

　　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。