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摘要gprs技術(shù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中越來(lái)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(wèn)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(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)、高效的車輛稽查系統(tǒng)。

關(guān)鍵字ARM;GPRS;嵌入式Linux;稽查終端

1引言

隨著現(xiàn)代城市車輛的增多，在路面進(jìn)行移動(dòng)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(kù)及車輛繳費(fèi)庫(kù)，才能得到該車輛的基本信息，包括車輛型號(hào)、車輛顏色、車主姓名、車主單位和繳費(fèi)情況等。當(dāng)前，在路面進(jìn)行車輛稽查的過(guò)程中，采用傳統(tǒng)的單機(jī)模式，使用筆記本計(jì)算機(jī)，基于離線數(shù)據(jù)，依賴本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，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(shí)時(shí)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(guò)程中，對(duì)于車輛的信息查詢、費(fèi)用計(jì)算、明細(xì)查詢等都存在一定的困難。

GPRS（GeneralPacketRadioService）技術(shù)作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演變的過(guò)渡技術(shù)(2.5G)，具有接入迅速、永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程突發(fā)性數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。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(shí)現(xiàn)車輛稽查終端與車輛管理信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)查詢的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

2移動(dòng)稽查系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于GPRS通信技術(shù)的移動(dòng)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（GPRS通信網(wǎng)絡(luò)）、具有互聯(lián)網(wǎng)接入的企業(yè)服務(wù)器。整個(gè)系統(tǒng)的示意圖見(jiàn)圖1。

GPRS是通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，充分利用現(xiàn)有的移動(dòng)通信設(shè)備，在GSM網(wǎng)絡(luò)中增加兩個(gè)重要節(jié)點(diǎn)GGSN（GatewayGPRSSupportNode）和SGSN（ServingGPRSSupportingNode），升級(jí)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(dòng)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一。相對(duì)GSM短信模式的實(shí)時(shí)性差、僅能傳輸70個(gè)漢字、傳輸內(nèi)容比較少等缺點(diǎn)，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(jì)費(fèi)等特點(diǎn)，同時(shí)在遠(yuǎn)程傳輸、移動(dòng)計(jì)算等環(huán)境中具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，適合小容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

企業(yè)服務(wù)器與GPRS系統(tǒng)的GGSN節(jié)點(diǎn)連接可以采用兩種模式：基于因特網(wǎng)的公網(wǎng)接入和APN（AccessPointName）的專線接入。相對(duì)于公網(wǎng)接入模式，APN專線接入模式更具有系統(tǒng)延時(shí)小、數(shù)據(jù)完全在移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)傳輸、安全性高等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是費(fèi)用相對(duì)比較高。在車輛稽查過(guò)程中，需要與原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)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(yùn)營(yíng)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(yùn)行。

3車輛稽查終端設(shè)計(jì)

3.1主要功能設(shè)計(jì)

根據(jù)稽查工作的要求，確定車輛稽查終端的主要功能有：

a.車輛信息查詢通過(guò)車輛牌照、車主姓名、車架號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)查詢車輛的基本信息；

b.車輛欠費(fèi)查詢通過(guò)車輛牌照，查詢車輛是否欠費(fèi)以及欠費(fèi)數(shù)額等；

c.車輛欠費(fèi)明細(xì)查詢通過(guò)車輛牌照，查詢車輛欠費(fèi)數(shù)額及各項(xiàng)明細(xì)等情況；

d.車輛繳費(fèi)明細(xì)查詢通過(guò)車輛牌照，繳費(fèi)年月，查詢車輛繳費(fèi)歷史明細(xì)。

3.2車輛稽查終端硬件設(shè)計(jì)

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(jiàn)圖2。

(1)應(yīng)用微處理器采用SAMSUNG公司的S3C2410，基于ARM920T內(nèi)核，是一款專門(mén)為手持設(shè)備設(shè)計(jì)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、NANDFlash控制器、3個(gè)UART通道、一個(gè)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WindowsCE、μC/OS-II、Vxworks、EmbeddedLinux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(lái)越廣泛的應(yīng)用。

(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(guò)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(guò)AT指令集完成對(duì)該模塊的控制。

(3)輸入輸出模塊采用SHARP3.5＂TFT液晶屏LQ035Q7DB02，分辨率320×240，262，144色，WhiteLed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(dòng)電路連接，觸摸位置直接用CPU內(nèi)置的ADC電路采樣而得。

(4)程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用Flash＋SD卡。在16MFlash中存儲(chǔ)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(chǔ)擴(kuò)充，存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。

3.3稽查終端軟件系統(tǒng)

3.3.1操作系統(tǒng)部分

隨著消費(fèi)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、WindowsCE、uc/OS－II、uClinux、EmbeddedLinux等。本系統(tǒng)采用嵌入式Linux為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用了2.4內(nèi)核，沿襲了主流Linux的絕大部分特性，是一個(gè)完全免費(fèi)的、開(kāi)放源代碼的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)用戶自己的不同要求對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減，以節(jié)省不必要的開(kāi)銷。另外，Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)資源豐富，擁有豐富的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序和開(kāi)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。

在車輛稽查終端應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，系統(tǒng)平臺(tái)采用Trolltech公司的開(kāi)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(kāi)發(fā)的應(yīng)用平臺(tái)，包含完整的應(yīng)用層、靈活的用戶界面、窗口操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序啟動(dòng)程序以及開(kāi)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。

3.3.2通信協(xié)議部分

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(lái)完成GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的裝幀和拆幀，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(jì)中，TCP/IP協(xié)議采用的是EmbeddedLinux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(dòng)態(tài)分配IP等?；榻K端應(yīng)用程序送來(lái)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(bào)頭和報(bào)尾封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)。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(bào)按照PPP的幀格式封裝成PPP幀，然后才能通過(guò)串口傳給GPRS模塊。

PPP協(xié)議有3個(gè)組成部分：

①一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行線路的方法。PPP既支持異步鏈路(無(wú)奇偶校驗(yàn)的8位數(shù)據(jù))，也支持面向比特的同步鏈路。

②一個(gè)用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。通信的雙方可以協(xié)商一些選項(xiàng)。

③一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)，支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP、OSI的網(wǎng)絡(luò)層、DECNet等。

3.3.3GPRS網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

GPRS網(wǎng)絡(luò)連接的主要思路是應(yīng)用微處理器通過(guò)串口發(fā)送AT指令控制GPRS模塊建立無(wú)線信道、完成數(shù)據(jù)傳輸。AT指令實(shí)現(xiàn)TCP連接的步驟如下：

(1)設(shè)置接入網(wǎng)關(guān)：AT＋CGDCONT=1，〞IP〞，〞CMNET〞

(2)GPRS網(wǎng)絡(luò)附著：AT＋CGATT=1

(3)激活GPRS模式：AT#GPRSMODE=1

(4)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)名稱：AT#APNSERV=〞CMNET〞

(5)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)連接：AT#CONNECTIONSTART

(6)設(shè)置上位機(jī)的IP地址：AT#TCPSERV=〞202.X.X.X〞

(7)設(shè)置上位機(jī)偵聽(tīng)的端口準(zhǔn)備與客戶端通信：AT#TCPPORT=〞8808〞

(8)打開(kāi)與上位機(jī)的連接：AT#OTCP

4結(jié)論

基于GPRS技術(shù)的移動(dòng)車輛稽查終端，能夠滿足路面進(jìn)行實(shí)時(shí)車輛稽查的需要。本文在闡述了基于GPRS技術(shù)的無(wú)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(shí)現(xiàn)手持無(wú)線終端的方法。通過(guò)進(jìn)一步完善硬件和軟件系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大無(wú)線業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)收費(fèi)、票據(jù)打印等業(yè)務(wù)。

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