基于C8051F021的定位和報(bào)警移動(dòng)終端設(shè)計(jì)

　　摘要：C8051F021是美國(guó)Cygnal公司生產(chǎn)的單片機(jī)。具有雙串口、低功耗、高速度等優(yōu)點(diǎn)。本文以GSM的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)一種具有報(bào)警和定位的移動(dòng)終端，并介紹該終端的結(jié)構(gòu)框圖、工作原理以及I/O配置和初始化程序。

    關(guān)鍵詞：C8051F021 GSM模塊 GPS模塊 移動(dòng)終端 定位報(bào)警

引言

　　GSM網(wǎng)是目前移動(dòng)通信體制中最成熟、最完善、應(yīng)用最廣的一種系統(tǒng)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來(lái)越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可開發(fā)出多種前景極其樂觀的應(yīng)用，如無(wú)線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制、無(wú)線自動(dòng)警報(bào)等。本文基于GSM的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)、數(shù)據(jù)率為9.6kbps的具有報(bào)警和定位的終端。

1 C8051F021簡(jiǎn)述

　　C8051F021是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)，芯片上有32位數(shù)字I/O端口（引腳），與標(biāo)準(zhǔn)8051的端口（P0～3）相同。C8051F021在功能上有所增強(qiáng)，每個(gè)I/O端口都可獨(dú)立地設(shè)置為推挽或開漏輸出和弱上拉，這為一些低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了節(jié)省電源的手段，而其最突出優(yōu)點(diǎn)就是改進(jìn)了可以控制片內(nèi)數(shù)字資源與外部I/O引腳相連的交叉開頭網(wǎng)絡(luò)。通過設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器，將人的數(shù)字資源輸入輸出配置為端口I/O引腳，這就允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用將通用I/O端口與所需數(shù)字資源相結(jié)合。C7051F021具有雙串口、多中斷源、低功耗、高速度、低電壓工作（3.3V）、高容量存儲(chǔ)器等特性，這些特性滿足本終端核心處理器的要求：低功耗、集成度高、可擴(kuò)展性好等。

2 終端結(jié)構(gòu)框圖

　　終端系統(tǒng)是由C8051F021單片機(jī)、GSM模塊、GPSOEM接收模塊、鍵盤和液晶顯示器組成，如圖1所示。C8051F021單片機(jī)是用來(lái)實(shí)時(shí)采集終端外圍設(shè)備數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理；GSM模塊即GSM無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，完成和GSM網(wǎng)的接續(xù)，負(fù)責(zé)通過串口接收來(lái)自單片機(jī)所采集到的數(shù)據(jù)，并以無(wú)線電磁波的形式發(fā)送，或接收來(lái)自遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的信息并傳遞給單片機(jī)處理；GPSOEM的主要功能是接收衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航電文的信號(hào)，并進(jìn)行碼測(cè)量或相位測(cè)量，然后根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘差校正信息，計(jì)算GPS接收機(jī)的當(dāng)前位置，在單片機(jī)的控制下傳輸定位數(shù)據(jù)；鍵盤包括數(shù)字鍵和功能鍵，數(shù)字鍵用來(lái)設(shè)置呼叫遠(yuǎn)程主機(jī)的號(hào)碼，功能鍵具有相應(yīng)的報(bào)警功能如火警、匪警等和輔助功能；液晶顯示器用來(lái)顯示操作信息和提示信息。由于移動(dòng)終端不需采集和存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，僅采集GPS-OEM模塊的導(dǎo)航數(shù)據(jù)、報(bào)警類型數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)呼叫遠(yuǎn)程主機(jī)的號(hào)碼數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序，所以C8051F021自帶的存儲(chǔ)器容量即64KB+128 Flash和4KB+256B RAM已滿足本終端的需要，故不需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。

3 工作原理

　　在終端中，由GPS-OEM模塊完成位置定位。GSM模塊完成與GSM網(wǎng)通信接續(xù)，用戶按鍵盤上的報(bào)警按鈕后，單片機(jī)通過串口實(shí)時(shí)讀取來(lái)自GPS-OEM發(fā)出的導(dǎo)航電文，從中提取經(jīng)度、緯度、速度、時(shí)間、航向定位數(shù)據(jù)，并和相應(yīng)的報(bào)警類型數(shù)據(jù)重新組合形成新的數(shù)據(jù)格式。同時(shí)，以ATD<號(hào)碼>指令進(jìn)行撥號(hào)在接，連接成功后通過所建立的數(shù)據(jù)鏈路實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行經(jīng)緯度數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換、誤差校正等處理，在電子在圖上實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前監(jiān)控的終端地理位置，并實(shí)時(shí)地跟蹤移動(dòng)終端，并以聲光的形式提示工作人員，以便及時(shí)處理警情。移動(dòng)終端也可隨時(shí)接來(lái)自監(jiān)控中心的控制命令，并依命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

4 終端I/O配置和初始化程序

　　由于本系統(tǒng)需要配置UART0、SMBus、UART1、INT0和INT1（8位），存儲(chǔ)器的工作模式為片內(nèi)方式。P1端口作為4