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1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 微电子学 班级学号： 0802-03 学生姓名： 马永会 指导教师： 李彤 副教授 二XX一二 年 X六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于ARM的GPS定位系统的设计Design of GPS Positioning System Based on ARM专业班级：微电0802班学生姓名：马永会指导教师：李彤 副教授系 别：电子工程学院2012年 6月摘 要本设计是一种基于ARM的嵌入式的GPS定位系统。该系统的主要功能是实现检测地面物体的坐标信息并能
2、够通过GSM模块TC35传输到客户端。系统以GSM网络作为远程信号传输平台，通过接收短信息并以AT指令形式传输命令。本系统可以分为GPS接收器、GSM平台、中央处理器三个主要部分组成，其中GPS实现定位物体的坐标，GSM平台实现远程接受GPS的定位数据，中央处理器实现信息处理加工。GPS模块采用SiRFstarIIe的高性能的GPS芯片，GPS定位的数据采用NAME-183协议来编码，GSM平台以TC35工业模块来实现，通过AT指令能够快速传输信息。中央处理器以S3C2440A为处理器，外置按键、液晶屏、显示灯等电路。程序部分包括S3C2440A初始化、主程序、GPS串口通信程序、短消息发送程
3、序。最终以程序和硬件组合形成基于ARM的嵌入式GPS定位系统。 关键词： GSM；短信息；远程监测；AT指令；ARM处理器ABSTRACTThis paper designs a GPS positioning system based on ARM. The main function of this system is to detect the positing signals and the speed of object. The system can display GPS signals on LCD. It treats GSM networks as a remote sig
4、nal transmission platform and transmites command AT instruction form by sending short message. This system is divided into three parts, the GSM platform, the central processor and GPS reciever. Among them, the GSM platform is used to achieve the remote monitoring, the CPU is used to process informat
5、ion, and the GPS receiver is used to acquire positing data. The GSM platform could quickly transmit information using AT instructions, which is made of TC35 industrial module. The chip of S3C2440A is used as the central processor, including the keyboard, the LCD screen, the indicator light and other
6、 external circuits. The software part includes microcontroller initialization, main program, signal acquisition program, sending texts program. Eventually, the combination of programs and hardware laid the foundation of this design - design of GPS positioning system based on ARM.Key Words: GSM; GPS;
7、 Remote monitoring; AT instructions; ARM目 录1引 言11.1国内外导航定位的发展现状11.2GPS基本知识11.2.1GPS体系结构11.2.2SiRFstarIIe和SiRFstarIIe/LP21.3无线通信GSM模块TC354GSM基本知识41.3AT指令简介41.3TC35基本知识52系统硬件设计7系统总体硬件结构设计71.3微处理器电路设计8.1S3C2440A的主要参数指标8.2S3C2440A的指令集91.3系统部分电路11.1电源电路11.2采用MAX232接口的串行通信121.3TC35外围电路设计142系统总软件的设计流程151.3
8、短消息的软件设计161.3测试结果17结 论19参考文献20致 谢21天津职业技术师范大学X2012届本科生毕业设计1 引 言1.1 国内外导航定位的发展现状2009年GPS定位导航产业发展迅猛，增长迅速，一方面得益于导航定位系统在车载导航定位方面的飞速发展，另一方面导航定位系统在手机等手持设备上的广泛应用及该技术的成熟也促进了GPS产业的迅猛发展。随着导航定位技术的发展，导航定位也逐步向多元化发展，出现了多种系统同时存在的状况，提升了系统的多用性，增强了系统的应用范围；除此之外，随着无线技术的迅速发展及日趋成熟，导航定位与这些技术相关联，使得导航定位的应用前景更加广阔，使得包括定位技术在内的
9、信息产业得以较快的发展。GPS卫星定位系统最初用在军用方面，随着美国对GPS定位系统的开放，该定位技术在民用方面发展态势迅猛，主要应用在地质勘测及车辆的导航定位方面，而对于个人手持设备的应用方面仍有待改进，随着嵌入式技术的逐步成熟及广泛应用，个人手持设备以其小巧、轻便、便携以及实用性强的特点，很快融入到人们的生活中5，像目前的手机等移动设备都具有了GPS定位功能，具有导航定位的手持设备在未来具有广泛的前景，因此，将嵌入式技术与GPS定位技术相结合来开发具有导航定位的手持设备成为一种新兴的研究热点，也必将成为今后导航定位在个人应用方面的发展趋势。基于嵌入式技术和GPS定位技术的手持设备的研究具有
10、重要的意义，对未来GPS手持设备的广泛应用奠定良好的基础。1.2 GPS基本知识GPS系统是由美国军方建立起来的。利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位。最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS实际上是Global Positioning System的缩写。意思是全球定位系统，围绕地球的24颗卫星成互差120度的平面排列。也就是说理想状态下我们同时应该能够接受到12颗卫星所传来的信号。GPS卫星同时发射两种码，一种为P码，我们称之为细码，一种是C/A码，我们称之为粗码。P码的精度非常高，通常可以控制在误差3米以内，但只为军方服务。而我们使用的为C/A码，精度在14米以
11、内。1.2.1 GPS体系结构GPS系统包括三大部分：空间部分-GPS卫星星座1；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号接收机12-4。GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进
12、行监测和控制。GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置、位置、甚至三维速度和时间。目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。1.2.2 SiRFstarIIe和SiRFstarIIe/LPSiRFstarIIe5,6发布于2002年，是一款高性能的GPS芯片，SiRFstarIIe/LP是其低功耗版本。两者都采用1920次/频率的相关器，冷开机/暖开机/
13、热开机的时间分别达到45s/35s/8s，可以同时追踪12个卫星信道。通常这两款产品可以满足用户的日常需要。SiRFstarIIe的内部结构框图，基本电路，电源电路分别见图1-1，图1-2，图1-3。图1-1 SiRFstar e/LP 内部结构框图图1-2 SiRFstar e/LP基本电路图1-3 GPS电源电路SiRFstar e/LP硬件参数:GPS 模块有可能采用相兼容型号，但引脚及定义和性能参数是一致的。SiRFstar IIe/LP的引脚定义见图1-4，引脚定义解析见表1-1。图1-4 GPS芯片的引脚定义1.3 无线通信GSM模块TC35GSM基本知识GSM7( Global
14、System for Mobile communication )移动通信网络，俗称全球通，是由欧洲开发的数字移动电话网络标准，其开发目的是让全球各地共同使用一个移动电话网络标准，用户使用一部手机就能行遍全球。在现代的移动通信体制中，GSM系统是一种比较成熟和完善的系统，其应用非常广泛。目前已建成覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通讯网络，其可以提供语音和短信等各种服务。1.3 AT指令简介短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。目前，发送短消息常用Text和PDU8(Protocol Data Unit
15、，协议数据单元）模式。使用Text模式收发短信息代码简单，实现起来容易，但缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可使用3种编码：7bit、8bit和UCS2编码。7bit编码用于发送普通的ASCII字符，8bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode编码字符。在这三种编码方式下，可发送的最大字符数分别是160、140、70。若发送中文，必须采用PDU模式的Unicode编码方式。 1.3 TC35基本知识TC3589是Siemens公司新一代无线通信GSM模块, 他设计小巧、功耗很低，其主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口6部分组成。其框图如图2-1所示。天线连接器闪存40 ZIF 连接插槽GSM无线装置GSM基带处理器
