基于FPGA的防盜定位追蹤系統(tǒng)(08-100)

　　2.2 各模塊實現(xiàn)原理

　　2.2.1 UART模塊實現(xiàn)原理

　　本系統(tǒng)的UART模塊是在EDK 10.1環(huán)境中開發(fā)完成，利用了開發(fā)環(huán)境所提供的uartns550_v1_00_b驅(qū)動程序，該驅(qū)動提供了發(fā)送函數(shù)void XuartNs550 SendByte (Xuint32 BaseAddress, Xuint8 Data)和接收函數(shù)unsigned int XuartNs550 RecvByte(Xuint32 BaseAddress)。從而使程序可以通過Uart每次發(fā)送接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

　　2.2.4 經(jīng)緯度提取模塊原理

　　如果設(shè)備和衛(wèi)星的通訊正常，可以接收到如下格式的字符數(shù)據(jù)： $GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6En。

　　數(shù)據(jù)說明如下：

　　$GPRMC 代表GPS推薦的最短數(shù)據(jù),3403.868 代表緯度值，N表示北緯，S表示南緯;11709.432代表經(jīng)度值，W表示西經(jīng)，E表示東經(jīng)。

　　在接收進程receive 中收到“n”之后，表示收到一條完整的信息。系統(tǒng)在void GPS_parse(GPS_INF度 *GPS) 方法中進行數(shù)據(jù)的解析，若信號有效則提取GPS信號中的經(jīng)緯度信息。GPS信號的經(jīng)度緯度是字符串類型，需要轉(zhuǎn)化為double類型。

　　2.2.3 GSM模塊實現(xiàn)原理

　　GSM控制程序最基本的實現(xiàn)原理是通過Xuint8 XUartNs550_RecvByte(Xuint32 BaseAddress),void XuartNs550_SendByte uint32 BaseAddress,Xuint8 Data)兩個函數(shù)實現(xiàn)的。這兩個函數(shù)對數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送都是阻塞的，該阻塞機制確保了發(fā)送與接受的數(shù)據(jù)不會丟失。綜上所述，通過使用這兩個基本的串口通信函數(shù)，實現(xiàn)了FPGA對GSM模塊的控制，從而實現(xiàn)了對短信息的接收與發(fā)送。AT命令是被廣泛采用的調(diào)制解調(diào)器命令語言，它提供了計算機或終端對調(diào)制解調(diào)器的控制接口。在GSM模塊的應(yīng)用中，AT命令實現(xiàn)了對GSM大多數(shù)的操作控制，本系統(tǒng)即使用了AT指令集對GSM進行控制。

　　2.2.4 加密解密模塊實現(xiàn)原理

　　本系統(tǒng)采用DES加密算法。DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位。首先，DES把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合，并把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，并進行前后置換(輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，依此類推，最后一位是原來的第7位)，最終由L0輸出左32位，R0輸出右32位，根據(jù)這個法則經(jīng)過16次迭代運算后，得到L16、R16，將此作為輸入，進行與初始置換相反的逆置換，即得到密文輸出。本系統(tǒng)對加密模塊以函數(shù)調(diào)用的方式加以實現(xiàn)。

　　2.4 軟件流程

　　圖2.3 防盜目標(biāo)終端軟件流程圖

　　圖2.4 尋找指引終端軟件流程圖

　　3 系統(tǒng)測試

　　本系統(tǒng)基于GPS和GSM技術(shù)在FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)了追蹤和定位的功能，為了檢測系統(tǒng)的的功能并找出其中的不足，我們制定了詳細的測試方案，并對不同環(huán)境下系統(tǒng)的性能以及系統(tǒng)的容錯性進行了測試，根據(jù)測試的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的性能做出了客觀的評價，突出展現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)點也找出了系統(tǒng)的不足。

　　3.1 系統(tǒng)自測試方案(部分)

　　考慮到兩個終端的距離可能會影響到結(jié)果精確度(因為距離較短時，GPS發(fā)送的兩終端的經(jīng)緯度相差會很小，進而會造成較大誤差)，所以我們使兩終端的距離在20～7800m范圍內(nèi)變化，測量不同距離下的距離誤差和方位角度誤差。另外，我們還考慮到終端所在的環(huán)境(如地理環(huán)境、天氣狀況等)可能會對GPS以及GSM的工作產(chǎn)生影響，所以我們也在不同的地理環(huán)境以及天氣狀況下對系統(tǒng)性能進行了測試。

　　3.2 系統(tǒng)測試結(jié)果(部分)

　　表3.1 測試數(shù)據(jù)(部分)