基于GPS/GPRS的車輛移動監控終端的設計與實現
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(1) 主控模塊是系統的核心模塊，負責系統的控制，以消息分發的方式與其他模塊交互，并控制其運行狀態達到總體控制系統運行的目的。根據系統工作時處理的不同任務將主控模塊劃分為啟動上電、正常工作、處理SMS數據、處理GPRS數據和退出下電五個狀態。主控模塊的任務名為SyscMain，他有自己的消息接收管道pipe[SY-SC]，他循環地從此管道中接收和處理消息，并根據消息體的內容在主控模塊的不同的狀態之間轉移切換，同時通過向其他模塊的消息管道發送消息來控制他們的運行狀態，另一方面其他模塊通過消息管道向主控通知其自身的運行狀態和接受的數據，以接受主控模塊的監控。
(2) GPS模塊主要負責GPS數據的接收和解析。由于GPS輸出數據采用NMEA-0183格式，輸出數據為多種格式，在本系統中，僅選擇了取其中的一種數據格式：GPRMC(推薦最小數據量的GPS信息)，其格式為(見表1)：
$GPRMC，＜1＞，＜2＞，＜3＞，＜4＞，＜5＞，＜6＞，＜7＞，＜8＞，＜9＞，，＜11＞，＜12＞*hh
當GPS輸出數據為有效定位數據時，提取相應的信息(經緯度、高度、速度等)，同時轉換UTC時間為本地時間，封裝為系統自定義的GPS DATA數據格式發送到通信任務模塊。
(3) PPP模塊負責GPRS的底層PPP連接和PPP數據包的處理。點對點協議(PPP)為在點對點連接上傳輸多協議數據包提供了一個標準方法。在TCP／IP協議集中他是一種用來同步調制連接的數據鏈路層協議。該模塊實現負責TCP／IP協議棧低層的PPP協議的連接和釋放，以及相應收到的PPP數據幀的處理與上層的TCP／IP層交互。主要包括PPP協議數據幀的封裝方式、初始化的LCP協議的協商、PAP密碼驗證和NCP協議的協商過程的處理。該模塊由外掛模塊Nucleus NET提供支持。
(4) 通信模塊(GPRS模塊)負責與監控中心系統通信，完成GPRS數據的收發和短消息的收發。CPU對GPRS的控制主要是通過UART2發送AT命令實現。GSM AT指令集是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統研制的，提供了一種移動平臺與數據終端設備之間的通用接口，并被加入到GSM 07.05標準以及之后的GSM 07.07標準。用戶可以通過AT指令實現呼叫控制、短消息SMS、電話本、數據業務、補充業務、傳真等方面的控制。
為滿足用戶進行GPRS數據通信的要求，NucleusNET作為外掛模塊能與Nucleus PLUS無縫結合從而實現其網絡互聯功能。Nucleus NET通常使用TCP／UDP協議的客戶／服務器運行模式，完成建立連接、發送數據及接收數據的工作。
TCP／IP的建立過程中，首先調用Nucleus NET提供的NU_init函數初始化GPRS網絡，通過相應的設置AT指令來完成，包括檢測是否連接到網絡(AT+CREG)，通信信號強弱(AT+CSQ)以及SIM卡的PIN值是否輸入(AT+CPIN)等。然后用PPP撥號方式撥入GPRS網絡，完成底層的數據鏈路層的連接，這部分由上述的PPP模塊來完成。接著調用Nu_Socket函數為他的通信分配一個套接字，然后調用NU_Connect函數與監控中心服務器建立連接成功后，就可以進行GPRS數據的發送NUSend.和接受NU_Reev．
在監控中心服務器和移動終端上的數據傳輸協議上，為了兼容GPRS和GSM短消息這兩種通信方式，系統自定義了如圖所示的通信幀結構，其中協議幀最大長度為140 B，包括幀控制字節。
其中固定使用字母“A”作為幀頭；幀類型用來表示該幀的具體含義，當為下行通信幀(監控中心服務器→終端)時表示為監控中心對終端的控制命令類型，比如設定定時報位命令、設定超速報警命令、終端配置命令等。當為上行通信幀(終端→監控中心服務器)時該字節省略；幀長為該幀體字段的長度；幀長的反為幀長字段按位取反的結果；幀體是個串類型，依據幀類型的不同表示不同的含義，當該幀為上行通信幀時，幀體的內容為系統自定義的GPS數據；幀序號從0開始到255后歸0，用來對幀順序進行判斷；校驗和為幀類型、幀長、幀長的反、幀序號、幀體幾個字段各字節按字節異或的結果，用來判斷該幀的正確性。
另一方面，用戶還可以通過按鍵發送SMS來上報監控中心。主控芯片利用串口向GSM Modem收發一系列的GSM 07.05標準所定義的AT命令集，就能達到控制收發SMS的目的。根據GSMGSM 07.05標準，對SMS的控制共有3種接入協議：Block Mode；基于AT命令的TextMode；基于AT命令的PDU Mode。本系統采用PDU模式對短信息正文經過十六進制編碼后傳送。PDU模式下可以采用3種編碼方式來對發送的內容進行編碼，他們是7 b，8 b和UCS2編碼。7 b編碼用于發送普通的ASCII字符，他將一串7 b的字符(最高位為0)編碼成8 b的數據，每8個字符可“壓縮”成7個；8 b編碼通常用于發送數據消息；而UCS2編碼用于發送Unicode字符。
發送SMS的具體過程為：
①首先發送AT以測試GSM Modem連接是否正常，等待GSM Modem返回OK；
②發送ATE0設置GSM Modem取消回顯模式，等待返回OK；
③發送AT+CMGF=0設置發送短信時選用PDU格式編碼，等待返回OK；
④接下來為正式發送SMS，先調用PDU編碼函數對接收到GPS數據GPS_DATA進行編碼，并根據通信協議封裝為上行通信幀格式，然后發送指令。
AT+CMGS=監控中心短消息號碼+回車符(0x0d，0x0a)+上行通信幀數據+回車符(0x0d，0x0a)，等待返回OK。
上述的每個步驟完成后都必須加上回車符號(0x0d，0x0a)以使GSM Modem區別為不同的AT指令，而且都必須等待相應的應答，若失敗(回應ERROR)，需重新發送該AT指令。
(5) 附件模塊負責終端硬件設備的檢測，并通知主控模塊，實現應用程序對終端硬件的控制。
CPU對其他外圍接口的控制主要通過通用I／O口實現開關(電平)輸入／輸出，同時通過外部中斷的方式實現了與點火信號、車用防盜報警器、緊急報警(SOS)等的接口。
4 結 語
使用GPRS作為GPS車輛綜合監控調度管理系統的無線傳輸手段，具有費用低、無需線纜施工及安全可靠、維護方便的特點，是一種經濟可行、技術先進的系統構建方案，這將使車輛監控系統具有更為廣闊的應用前景。本文設計的基于GPS／GPRS的車載移動終端已投入實際運行，工作穩定，能夠較精確地完成車輛監控，操作簡單方便。
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