1、基于 GPRS 的车辆稽查终端的设计与实现摘 要 GPRS 技术在远程数据传输系统中越来越受到人们的重视，特别是在嵌入式系统中的应用更是备受关注。为解决当前车辆稽查系统中存在的各种问题，该文给出了基于 ARM9 微处理器和 GPRS 通信模块的车辆稽查终端的解决方案，实现一个实时、高效的车辆稽查系统。关键字 ARM; GPRS; 嵌入式 Linux; 稽查终端1 引言随着现代城市车辆的增多，在路面进行移动车辆稽查显得越发重要。在路面稽查中，通常需要输入用户的车辆牌照，查询车辆信息库及车辆缴费库，才能得到该车辆的基本信息，包括车辆型号、车辆颜色、车主姓名、车主单位和缴费情况等。当前，在路面进行车
2、辆稽查的过程中，采用传统的单机模式，使用笔记本计算机，基于离线数据，依赖本地数据库，进行车辆数据信息查询等操作。该模式下，数据的实时性不强，需要定期进行数据的同步更新操作，仅能保证稽查数据的基本准确一致。在路面使用过程中，对于车辆的信息查询、费用计算、明细查询等都存在一定的困难。GPRS（General Packet Radio Service）技术作为现有 GSM 网络向第三代移动通信演变的过渡技术(2.5G)，具有接入迅速、永远在线、按流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势。采用 ARM 嵌入式处理器芯片和 GPRS 通信模块构成车辆稽查终端，实现车辆稽查终端与车辆管理
3、信息系统的实时数据传输，保证数据查询的实时性与准确性。2 移动稽查系统总体结构设计基于 GPRS 通信技术的移动车辆稽查系统主要包括：基于 GPRS 技术的车辆稽查终端、无线数据传输系统（GPRS 通信网络） 、具有互联网接入的企业服务器。整个系统的示意图见图 1。GPRS 是通用无线分组业务的简称，充分利用现有的移动通信设备，在 GSM 网络中增加两个重要节点 GGSN（Gateway GPRS Support Node）和SGSN（Serving GPRS Supporting Node） ，升级相应的软硬件，提供以分组交换技术为基础，采用 IP 数据网络协议，将移动通信与数据网络合二为一
4、。相对 GSM 短信模式的实时性差、仅能传输 70 个汉字、传输内容比较少等缺点，GPRS 业务具有接入迅速、永远在线、传输速率高、基于流量计费等特点，同时在远程传输、移动计算等环境中具有无可比拟的优越性，适合小容量数据的实时传输。企业服务器与 GPRS 系统的 GGSN 节点连接可以采用两种模式：基于因特网的公网接入和 APN（Access Point Name）的专线接入。相对于公网接入模式，APN 专线接入模式更具有系统延时小、数据完全在移动内网传输、安全性高等特点，但缺点是费用相对比较高。在车辆稽查过程中，需要与原有的业务系统进行对接，考虑到系统的安全因素，提高系统安全性，采用 APN
5、 专线接入，由运营商提供安全保障。采用 VPN 技术，在车辆稽查终端与企业服务器之间建立安全的 VPN 通道，保障系统安全稳定运行。3 车辆稽查终端设计3.1 主要功能设计根据稽查工作的要求，确定车辆稽查终端的主要功能有：a.车辆信息查询 通过车辆牌照、车主姓名、车架号、发动机号查询车辆的基本信息；b.车辆欠费查询 通过车辆牌照，查询车辆是否欠费以及欠费数额等；c.车辆欠费明细查询 通过车辆牌照，查询车辆欠费数额及各项明细等情况；d.车辆缴费明细查询 通过车辆牌照，缴费年月，查询车辆缴费历史明细。3.2 车辆稽查终端硬件设计车辆稽查终端主要由应用微处理器、GPRS 通信模块、输入输出模块、外设
6、接口等构成，其组成框图见图 2。(1)应用微处理器采用 SAMSUNG 公司的 S3C2410，基于 ARM920T 内核，是一款专门为手持设备设计的低功耗、高集成度的微处理器，主要集成了以下部件：16K 的指令 Cache、16K 的数据 Cache、MMU、NAND Flash 控制器、3 个 UART 通道、一个 I2C 总线控制器、通用 I/O 端口、SD 卡接口、以太网接口、LCD 控制器、触摸屏接口等。该处理器支持 Windows CE、C/OS-II、Vxworks、Embedded Linux 等嵌入式操作系统，支持多种硬件，在嵌入式系统领域有着越来越广泛的应用。(2)GPRS
7、 通信模块采用 WAVECOM 公司生产的 Q2406B，是一款GSM/GPRS 双频模块，内嵌 IP 协议栈，通过标准 9 针串口与 S3C2410 的串口 1 相连。在嵌入式 Linux 环境下，通过 AT 指令集完成对该模块的控制。(3)输入输出模块采用 SHARP 3.5TFT 液晶屏 LQ035Q7DB02，分辨率320240， 262，144 色，White Led 背光，带触摸屏。SHARP 液晶屏自带四线电阻式触摸屏，可以直接和 2410 的触摸屏驱动电路连接，触摸位置直接用 CPU 内置的 ADC 电路采样而得。(4)程序与数据存储采用 FlashSD 卡。在 16M Fla
8、sh 中存储嵌入式Linux 操作系统、QTOptia 应用系统和稽查客户端应用程序；采用 SD 卡进行存储扩充，存储用户数据。3.3 稽查终端软件系统3.3.1 操作系统部分随着消费类电子产品的快速发展，嵌入式操作系统得到了广泛的应用。目前，主流的嵌入式操作系统有 Vxworks、Windows CE、uc/OSII、uClinux、Embedded Linux 等。本系统采用嵌入式Linux 为软件开发平台，采用了 2.4 内核，沿袭了主流 Linux 的绝大部分特性，是一个完全免费的、开放源代码的系统，用户可以根据用户自己的不同要求对操作系统进行裁减，以节省不必要的开销。另外，Linux
9、 系统开发资源丰富，拥有丰富的驱动程序、应用程序和开发工具，能够根据用户的需要，移植到嵌入式 Linux 系统中。在车辆稽查终端应用系统开发中，系统平台采用 Trolltech 公司的开放源代码 QTOptia，QTOptia 是 Trolltech 专为嵌入式 Linux 操作系统的电子设备开发的应用平台，包含完整的应用层、灵活的用户界面、窗口操作系统、应用程序启动程序以及开发框架。QTOptia 拥有丰富的 PDA应用程序，包括浏览器、PIM 工作辅助、通信录、日历事件、电子邮件、游戏、多媒体文件管理及播放等程序。3.3.2 通信协议部分GPRS 通信网络的核心是基于 IP 技术的，因此基
10、于 GPRS 技术的稽查终端需要利用 TCP/IP 协议来完成 GPRS 业务数据的装帧和拆帧，保证数据在网络中的安全可靠传输。本稽查终端系统的设计中，TCP/IP 协议采用的是 Embedded Linux 自带的 TCP/IP 协议栈，支持多网络接口下的 IP数据帧转发、支持 TCP 协议、UDP 协议、支持 PPP 协议、动态分配 IP 等。稽查终端应用程序送来的稽查数据，按照 TCP 的格式封装 TCP 数据包，然后加上 IP 报头和报尾封装成 IP 数据报。由于处理器与 GPRS 模块的通信需要遵循 PPP 协议，因而需要将 IP 数据报按照 PPP 的帧格式封装成PPP 帧，然后才
11、能通过串口传给 GPRS 模块。PPP 协议有 3 个组成部分：一个将 IP 数据报封装到串行线路的方法。PPP 既支持异步链路(无奇偶校验的 8 位数据)，也支持面向比特的同步链路。一个用来建立、配置和测试数据链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)。通信的双方可以协商一些选项。一套网络控制协议 NCP(Network Control Protocol)，支持不同的网络层协议，如 IP、OSI 的网络层、DECNet 等。3.3.3 GPRS 网络通信的实现过程GPRS 网络连接的主要思路是应用微处理器通过串口发送 AT 指令控制GPRS 模块建立无线信道、完成数据
12、传输。AT 指令实现 TCP 连接的步骤如下：(1)设置接入网关：ATCGDCONT=1，IP，CMNET(2)GPRS 网络附着：ATCGATT=1(3)激活 GPRS 模式：AT#GPRSMODE=1(4)设置网络接入点名称：AT#APNSERV=CMNET(5)请求网络连接：AT#CONNECTIONSTART (6)设置上位机的 IP 地址：AT#TCPSERV=202.X.X.X(7)设置上位机侦听的端口准备与客户端通信：AT#TCPPORT=8808(8)打开与上位机的连接：AT#OTCP4 结论基于 GPRS 技术的移动车辆稽查终端，能够满足路面进行实时车辆稽查的需要。本文在阐述了基于 GPRS 技术的无线稽查系统的基本原理之后，分别从在硬件和软件上介绍了如何实现手持无线终端的方法。通过进一步完善硬件和软件系统，进一步扩大无线业务，实现移动收费、票据打印等业务。参考文献1张晓林等.嵌入式系统设计与实践M. 北京航空航天大学出版社.20062马少平，骆志刚，孙 雷，赵 翔，何万. 基于 ARM 的 GPRS 远程终端设计与实现J.微计算机信息，2006，5-2：118-1203王松宏，李德华. 基于 GPRS 的车辆监控系统车载移动终端的设计J.计算机应用研究，2005，6：184-186
