基于gprs的車輛稽查終端的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p>　　基于GPRS的車輛稽查終端的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　摘 要 GPRS技術(shù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中越來越受到人們的重視，特別是在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用更是備受關(guān)注。為解決當(dāng)前車輛稽查系統(tǒng)中存在的各種問題，該文給出了基于ARM9微處理器和GPRS通信模塊的車輛稽查終端的解決方案，實現(xiàn)一個實時、高效的車輛稽查系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵字 ARM; GPRS; 嵌

2、入式Linux; 稽查終端</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代城市車輛的增多，在路面進(jìn)行移動車輛稽查顯得越發(fā)重要。在路面稽查中，通常需要輸入用戶的車輛牌照，查詢車輛信息庫及車輛繳費庫，才能得到該車輛的基本信息，包括車輛型號、車輛顏色、車主姓名、車主單位和繳費情況等。當(dāng)前，在路面進(jìn)行車輛稽查的過程中，采用傳統(tǒng)的單機(jī)模式，使用筆記

3、本計算機(jī)，基于離線數(shù)據(jù)，依賴本地數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行車輛數(shù)據(jù)信息查詢等操作。該模式下，數(shù)據(jù)的實時性不強(qiáng)，需要定期進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步更新操作，僅能保證稽查數(shù)據(jù)的基本準(zhǔn)確一致。在路面使用過程中，對于車輛的信息查詢、費用計算、明細(xì)查詢等都存在一定的困難。</p><p>　　GPRS（General Packet Radio Service）技術(shù)作為現(xiàn)有GSM 網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信演變的過渡技術(shù)(2.5G)，具有接入迅速、永遠(yuǎn)在線

4、、按流量計費等特點，在遠(yuǎn)程突發(fā)性數(shù)據(jù)實時傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢。采用ARM嵌入式處理器芯片和GPRS通信模塊構(gòu)成車輛稽查終端，實現(xiàn)車輛稽查終端與車輛管理信息系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)查詢的實時性與準(zhǔn)確性。</p><p>　　2 移動稽查系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　基于GPRS通信技術(shù)的移動車輛稽查系統(tǒng)主要包括：基于GPRS技術(shù)的車輛稽查終端、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（GPRS通信網(wǎng)

5、絡(luò)）、具有互聯(lián)網(wǎng)接入的企業(yè)服務(wù)器。整個系統(tǒng)的示意圖見圖1。</p><p>　　GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的簡稱，充分利用現(xiàn)有的移動通信設(shè)備，在GSM網(wǎng)絡(luò)中增加兩個重要節(jié)點GGSN（Gateway GPRS Support Node）和SGSN（Serving GPRS Supporting Node），升級相應(yīng)的軟硬件，提供以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一。相對GSM短信

6、模式的實時性差、僅能傳輸70個漢字、傳輸內(nèi)容比較少等缺點，GPRS業(yè)務(wù)具有接入迅速、永遠(yuǎn)在線、傳輸速率高、基于流量計費等特點，同時在遠(yuǎn)程傳輸、移動計算等環(huán)境中具有無可比擬的優(yōu)越性，適合小容量數(shù)據(jù)的實時傳輸。</p><p>　　企業(yè)服務(wù)器與GPRS系統(tǒng)的GGSN節(jié)點連接可以采用兩種模式：基于因特網(wǎng)的公網(wǎng)接入和APN（Access Point Name）的專線接入。相對于公網(wǎng)接入模式，APN專線接入模式更具有系統(tǒng)延

7、時小、數(shù)據(jù)完全在移動內(nèi)網(wǎng)傳輸、安全性高等特點，但缺點是費用相對比較高。在車輛稽查過程中，需要與原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對接，考慮到系統(tǒng)的安全因素，提高系統(tǒng)安全性，采用APN專線接入，由運營商提供安全保障。采用VPN技術(shù)，在車輛稽查終端與企業(yè)服務(wù)器之間建立安全的VPN通道，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。</p><p>　　3 車輛稽查終端設(shè)計</p><p>　　3.1 主要功能設(shè)計</p>

8、;<p>　　根據(jù)稽查工作的要求，確定車輛稽查終端的主要功能有：</p><p>　　a.車輛信息查詢 通過車輛牌照、車主姓名、車架號、發(fā)動機(jī)號查詢車輛的基本信息；</p><p>　　b.車輛欠費查詢 通過車輛牌照，查詢車輛是否欠費以及欠費數(shù)額等；</p><p>　　c.車輛欠費明細(xì)查詢 通過車輛牌照，查詢車輛欠費數(shù)額及各項明細(xì)等情況；</p

9、><p>　　d.車輛繳費明細(xì)查詢 通過車輛牌照，繳費年月，查詢車輛繳費歷史明細(xì)。</p><p>　　3.2 車輛稽查終端硬件設(shè)計</p><p>　　車輛稽查終端主要由應(yīng)用微處理器、GPRS通信模塊、輸入輸出模塊、外設(shè)接口等構(gòu)成，其組成框圖見圖2。</p><p>　　(1)應(yīng)用微處理器采用SAMSUNG公司的S3C2410，基于ARM920

10、T內(nèi)核，是一款專門為手持設(shè)備設(shè)計的低功耗、高集成度的微處理器，主要集成了以下部件：16K的指令Cache、16K的數(shù)據(jù)Cache、MMU、NAND Flash控制器、3個UART通道、一個I2C總線控制器、通用I/O端口、SD卡接口、以太網(wǎng)接口、LCD控制器、觸摸屏接口等。該處理器支持Windows CE、μC/OS-II、Vxworks、Embedded Linux等嵌入式操作系統(tǒng)，支持多種硬件，在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。

11、</p><p>　　(2)GPRS通信模塊采用WAVECOM公司生產(chǎn)的Q2406B，是一款GSM/GPRS雙頻模塊，內(nèi)嵌IP協(xié)議棧，通過標(biāo)準(zhǔn)9針串口與S3C2410的串口1相連。在嵌入式Linux環(huán)境下，通過AT指令集完成對該模塊的控制。</p><p>　　(3)輸入輸出模塊采用SHARP 3.5＂TFT液晶屏LQ035Q7DB02，分辨率320×240， 262，144色，

12、White Led背光，帶觸摸屏。SHARP液晶屏自帶四線電阻式觸摸屏，可以直接和2410的觸摸屏驅(qū)動電路連接，觸摸位置直接用CPU內(nèi)置的ADC電路采樣而得。</p><p>　　(4)程序與數(shù)據(jù)存儲采用Flash＋SD卡。在16M Flash中存儲嵌入式Linux操作系統(tǒng)、QTOptia應(yīng)用系統(tǒng)和稽查客戶端應(yīng)用程序；采用SD卡進(jìn)行存儲擴(kuò)充，存儲用戶數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.3稽查終

13、端軟件系統(tǒng)</p><p>　　3.3.1操作系統(tǒng)部分</p><p>　　隨著消費類電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，主流的嵌入式操作系統(tǒng)有Vxworks、Windows CE、uc/OS－II、uClinux、Embedded Linux等。本系統(tǒng)采用嵌入式Linux為軟件開發(fā)平臺，采用了2.4內(nèi)核，沿襲了主流Linux的絕大部分特性，是一個完全免費的、開放源代

14、碼的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)用戶自己的不同要求對操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減，以節(jié)省不必要的開銷。另外，Linux系統(tǒng)開發(fā)資源豐富，擁有豐富的驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和開發(fā)工具，能夠根據(jù)用戶的需要，移植到嵌入式Linux系統(tǒng)中。</p><p>　　在車輛稽查終端應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中，系統(tǒng)平臺采用Trolltech公司的開放源代碼QTOptia，QTOptia是Trolltech專為嵌入式Linux操作系統(tǒng)的電子設(shè)備開發(fā)的應(yīng)用平臺，包含完整的

15、應(yīng)用層、靈活的用戶界面、窗口操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序啟動程序以及開發(fā)框架。QTOptia擁有豐富的PDA應(yīng)用程序，包括瀏覽器、PIM工作輔助、通信錄、日歷事件、電子郵件、游戲、多媒體文件管理及播放等程序。</p><p>　　3.3.2通信協(xié)議部分</p><p>　　GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的核心是基于IP技術(shù)的，因此基于GPRS技術(shù)的稽查終端需要利用 TCP/IP協(xié)議來完成GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的裝幀和拆

16、幀，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的安全可靠傳輸。本稽查終端系統(tǒng)的設(shè)計中，TCP/IP協(xié)議采用的是Embedded Linux自帶的TCP/IP協(xié)議棧，支持多網(wǎng)絡(luò)接口下的IP數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、支持TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、支持PPP協(xié)議、動態(tài)分配IP等。稽查終端應(yīng)用程序送來的稽查數(shù)據(jù)，按照TCP的格式封裝TCP數(shù)據(jù)包，然后加上IP報頭和報尾封裝成IP數(shù)據(jù)報。由于處理器與GPRS模塊的通信需要遵循PPP協(xié)議，因而需要將IP數(shù)據(jù)報按照PPP的幀格式封裝成PPP幀

17、，然后才能通過串口傳給GPRS模塊。</p><p>　　PPP協(xié)議有3個組成部分：</p><p>　?、僖粋€將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行線路的方法。PPP既支持異步鏈路(無奇偶校驗的8位數(shù)據(jù))，也支持面向比特的同步鏈路。</p><p>　　②一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議LCP(Link Control Protocol)。通信的雙方可以協(xié)商一些選項。&l

18、t;/p><p>　　③一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(Network Control Protocol)，支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP、OSI的網(wǎng)絡(luò)層、DECNet等。</p><p>　　3.3.3 GPRS網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)過程</p><p>　　GPRS網(wǎng)絡(luò)連接的主要思路是應(yīng)用微處理器通過串口發(fā)送AT指令控制GPRS模塊建立無線信道、完成數(shù)據(jù)傳輸。AT指令實現(xiàn)TCP連接的

19、步驟如下：</p><p>　　(1)設(shè)置接入網(wǎng)關(guān)：AT＋CGDCONT=1，〞IP〞，〞CMNET〞</p><p>　　(2)GPRS網(wǎng)絡(luò)附著：AT＋CGATT=1</p><p>　　(3)激活GPRS模式：AT#GPRSMODE=1</p><p>　　(4)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接入點名稱：AT#APNSERV=〞CMNET〞</p>

20、<p>　　(5)請求網(wǎng)絡(luò)連接：AT#CONNECTIONSTART </p><p>　　(6)設(shè)置上位機(jī)的IP地址：AT#TCPSERV=〞202.X.X.X〞</p><p>　　(7)設(shè)置上位機(jī)偵聽的端口準(zhǔn)備與客戶端通信：AT#TCPPORT=〞8808〞</p><p>　　(8)打開與上位機(jī)的連接：AT#OTCP</p>&l

21、t;p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　基于GPRS技術(shù)的移動車輛稽查終端，能夠滿足路面進(jìn)行實時車輛稽查的需要。本文在闡述了基于GPRS技術(shù)的無線稽查系統(tǒng)的基本原理之后，分別從在硬件和軟件上介紹了如何實現(xiàn)手持無線終端的方法。通過進(jìn)一步完善硬件和軟件系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大無線業(yè)務(wù)，實現(xiàn)移動收費、票據(jù)打印等業(yè)務(wù)。</p><p><b>　　參

22、考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張曉林等.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社.2006</p><p>　　[2]馬少平，駱志剛，孫 雷，趙 翔，何萬. 基于ARM的GPRS遠(yuǎn)程終端設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2006，5-2：118-120</p><p>　　[3]王松宏，李德華. 基于GPRS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)車載移動終