基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊的製作方法
2023-09-17 00:17:25
專利名稱：基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺的雙向數傳主控模塊，尤其涉及一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺使用的遠程目標(移動/固定)監控裝置中的雙向數傳主控模塊。
根據中國電信的計劃，已在全國主要地區開通了基於全球通(GSM)協議的GSM-SMS簡訊息服務，這一雙向短數據傳遞業務，通過SMS無線數據機，經由GSM網絡，可為用戶雙向傳遞長度為160位元組以內的數據包。為各種需要進行無線數據傳送的系統提供優良的通信鏈路。
為了有效利用上述通信資源，已有一些企業利用其它無線通信平臺開發出不同的應用系統，這些應用系統例如遠程目標(移動/固定)監控裝置的工作原理是按照特定的協議規程，將各種信號數據(例如區域性定位數據、ATM自動取款機輸出數據、其它設備輸入/輸出埠數據)通過無線通訊網絡中的語音或數據信道傳送到控制中心，控制中心得到數據，分析監控目標詳細資料，根據不同情況，發送控制命令及數據，遠程目標監控裝置接收到指令後，執行相應的動作。
目前現有的應用系統例如遠程目標監控裝置由於所採用的主控制模塊所實現功能有限，主要基於區域性覆蓋的集群網，或直接利用衛星通信網絡來達到對遠程目標的監視和控制，因此產生所監控區域的範圍與使用成本之間的矛盾。
本實用新型的目的就是為了克服上述雙向數傳主控模塊的缺點，而提供的一種可完善和增值GSM網絡資源的業務的，提高國內現有移動或固定目標的跟蹤定位的可靠性，解決傳統無線網絡傳輸信道的擁塞問題，且具多功能的基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊。
本實用新型的目的是這樣實現的一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊，包括一微處理器、一程序存儲器、一動態存儲器SRAM、一電可擦寫不揮發數據存儲器E2PRAM、一多工串口開關、一電平轉換器、程序狀態指示單元、全球定位系統GPS單元以及一復位單元，上述各單元由電源單元提高所需工作電源；所述微處理器分別通過地址線、數據線與動態存儲器及程序存儲器雙向傳送數據連接，通過I2C總線與電可擦寫不揮發數據存儲器雙向傳送數據連接，通過串口數據線與多工串口雙向傳送數據連接；該微處理器還通過數據線與狀態指示電路連接，並分別與電源和復位單元以及多工串口控制端連接；所述多工串口開關分別與電平轉換器及全球定位系統GPS單元通過串口數據線雙向連接；所述復位單元分別與微處理器和全球定位系統GPS單元連接；電平轉換器通過外部數據線與應用接口模塊的電平轉換器雙向連接。
由於本實用新型採用了以上的措施，在主控制模塊中採用了立足於GSM數字移動通信平臺上的結構開發，其產生的優點是明顯的1.軟體編程針對性強主控制模塊中的微處理機實現了與GSM全球通收發模塊中的信號處理控制器的相互通信，從而對GSM全球通收發模塊和公共移動交換局之間的問答式通信進行直接控制。
2.信號傳輸覆蓋面廣①信號可覆蓋全國大部分地區；②交互式的傳輸方式，可以同時進行話音和數據傳輸，彌補了現存信號傳輸單一性的缺點；③可以實現雙向、實時通信。
3.硬體配置實用性強主控制模塊由於採用16位微處理機，配以512K位快閃記憶體及128K位靜態存儲器，能適應運行高級語言編寫的複雜應用程式的需要，較採用8位微處理機、配以較小容量的存儲器、只能運行彙編或C語言編寫的中小型應用程式的同類模塊更具實用性。
4.電路簡單主控制模塊的GPS單元採用單片超大規模集成電路，使電路化繁為簡。
5.可靠性提高採用表面封裝元器件設計，貼片工藝製造，彌補了現有同類模塊的體積大、可靠性差的缺點，而使整個模塊體積小、電磁性能好、可靠性高。
6.功能擴充簡單由於採用整體的模塊化設計，各功能模塊間使用統一的RS232串口連接，容易實現功能擴充。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖進一步給出。
圖1是本實用新型的電路原理方框圖；圖2是本實用新型實施例的微處理器的電路圖；圖3是本實用新型實施例的動態存儲器的電路圖；圖4是本實用新型實施例的程序存儲器的電路圖；圖5是本實用新型實施例的程序狀態指示單元的電路圖；圖6是本實用新型實施例的多工串口開關的電路圖；圖7是本實用新型實施例的電可擦寫不揮發數據存儲器的電路圖；圖8是本實用新型實施例的電平轉換器的電路圖；圖9是本實用新型實施例的GPS單元的電路圖；圖10是本實用新型實施例的復位單元的電路圖；圖11是本實用新型實施例的電源單元的電路圖；圖12是本實用新型應用狀態示意圖。
請參閱圖1。本實用新型一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊，包括一微處理器1，一動態存儲器2，一程序存儲器3，程序狀態指示單元4、一多工串口開關5，一電可擦寫不揮發數據存儲器6，一電平轉換器7、內嵌式全球定位系統GPS單元8，一電源單元9以及一復位單元10。
所述微處理器分別通過地址線、數據線與動態存儲器及程序存儲器雙向傳送數據連接，通過I2C總線與電可擦寫不揮發數據存儲器雙向傳送數據連接，通過串口數據線與多工串口雙向傳送數據連接；該微處理器還通過數據線與狀態指示電路連接，並分別與電源和復位單元以及多工串口控制端連接；所述多工串口開關分別與電平轉換器及GPS單元通過串口數據線雙向連接；所述復位單元分別與微處理器和GPS單元連接，電源單元則為整個主控模塊中各部分提供所需電源；電平轉換器通過外部數據線與應用接口模塊的電平轉換器雙向連接。
請參閱圖2～圖11，這些是本實用新型的各電路分解示意圖。本實施例中微處理器例如採用AM186單元；動態存儲器SRAM例如採用128K字節；電可擦寫不揮發數據存儲器E2PROM例如採用32K字節的24LC32A型號；程序存儲器採用AM29F400A集成電路；多工串口RS232採用74HC244等型號的兩片四選一電子開關切換，進行電平轉換後與其它設備連接；AM186微處理器還將最近一段時間的控制信息和收到的GPS信息經I2C總線儲在E2PROM中，供必要時調用。狀態指示單元採用例如74HC574集成電路；電源採用MAX公司直流--直流轉換開關電源集成電路，例如型號為LM294和MIC2920A，其效率高，可靠性強；內嵌式GPS集成在一塊集成電路中，採用型號例如為GPSM1，可將天線接受的衛星信號轉換成經緯和時間信息經串口輸出。該主控模塊還可經串口與其它電腦聯接，以便設備調試或裝入主控程序。其中程序存儲器、動態存儲器SRAM、電可擦寫不揮發數據存儲器E2PROM已壓縮於主控板上，以縮小模塊體積，並可外接相應的單元。
上述電路中，其中微處理器其地址線輸出端E4與SRAM單元地址線連接；輸出端E11與程序存儲器單元地址及控制信號輸入端連接；讀信號線輸出端E13與SRAM單元控制信號輸入端E14連接；復位信號輸入端E16與復位單元的信號輸出端連接；片選信號輸出端E15與SRAM單元片選信號輸入端連；讀指令信號輸出端E20與程序存儲器單元地址及控制信號輸入端E12連接；GSM模塊電源控制輸出端E35與電平轉換單元控制輸入E34相連；I2C總線雙向數據線E28與E2PROM單元數據線相連；語音控制輸出端E33與電平轉達換單元控制輸入E32連接；狀態批示控制輸出端E24與狀態指示單元控制輸入E25相連；雙向串口數據線，串口控制線輸出端E21與多工串口單元數據控制輸入端E22連接；16位雙向數據總線低8位輸出端E6與SRAM單元數據線輸入E9與程序存儲器單元數據線輸入E8與狀態指示單元數據輸入E23相連。
復位單元的復位控制輸出端RCS與SRAM單元控制輸入E14連接；參考電源輸出E26與GPS參考電源輸入E27相連多工串口；GPS通訊串口總線E31與GPS單元串口總線E30相連；串口總線(數據及控制)端E32與電平轉換單元串口總線輸入端E33相連；應用擴展接口數據及控制輸出端與應用擴展接口的輸入轉換單元W1相連。
電源單元的電源輸出端E1為各單元電路提供電源；E3為向GPS單元提供電源輸入；E2為外電源輸入端。
本實用新型的工作原理(現以電源剛接通時本實用新型主控模塊工作情況為實例敘述如下)當電源電壓上升至規定值5V時，復位單元輸出信號由低變高，AM186微處理器在復位信號結束後，即通過地址線及讀控制線向程序存儲器發出「讀指令」信號，然後由數據線讀入執行的指令；根據指令要求AM186將程序執行中的數據經數據線送入SRAM中存儲；同時，程序運行狀態也經低8位數據線送入狀態指示電路，進行相應指示，AM186在完成自身初始化後，經控制線將多工串口與GSM連接，然後通過串口總線向GSM發出控制指令並讀入GSM模塊的應答信號以判斷GSM模塊是否已完成初始化工作，可以進入正常接收、發射狀態，與GSM模塊連接結束後，多工串口在AM186控制下轉向GPS單元，以上述同樣方式來判斷GPS是否已處於正常接收狀態；GPS單元連接結束後多工串口轉向應用擴展接口模塊，以同樣方式判斷擴展接口工作正常後，即經串口總線向擴展接口模塊發出指令，將擴展接口接入指定的外設，如印表機等，再通過總線讀入外設數據，對外設工作情況進行判斷。以上過程為AM186對系統進行初始化，初始化過程結束後，如果GSM模塊工作正常，AM186即向GSM模塊發出與中心站連接的AT命令。
GSM模塊收到來自AM186的AT指令後，首先將SIM卡中存儲的用戶信息讀入控制中心(CON80)然後發往短消息中心進行身份核對，待收到短消息中心的確認信號後，再發送中心站號碼，待通訊鏈路接通後GSM經串口向AM186發出「OK」信號，微處理器AM186即將剛才的初始化情況經串口前往GSM模塊以短消息形式發至中心站。控制中心(CON80)與AM186的數據通訊均經過電平轉換單元進行電平匹配。AM186在程序執行期間，將一些必要的參數(包括從GPS讀入的經緯度及時間)經I2C總線存入E2PROM。
圖12是本實用新型應用狀態示意圖。在實際應用中，本實用新型主控模塊與應用擴展接口模塊連接，以構成各種作用。為進一步說明本實用新型的性能特點，現再結合移動車輛監控系統為例說明具體工作流程整個移動車輛監控系統由車載遠程監控裝置(GSM收發信模塊和雙向數傳主控模塊、應用接口模塊構成)、控制中心兩部分組成。每臺移動目標上安裝車載遠程監控裝置，經雙向數傳主控模塊中的GPS單元不斷接收定位衛星發射的三維位置和速度等信息；經過AM186微處理器處理、運算、修正後，將相關信息以最快1次/秒的速率通過GSM收發信模塊所具有的數據/短消息通信功能經公共移動通信網傳送至控制中心；控制中心收到數據後，經過處理、運算、匹配，將被跟蹤車輛的實時位置數據顯示在電子地圖上，進而進行調度、管理。同時，車載遠程臨控裝置和控制中心之間可以進行各種通信、報警、文件傳輸等。同時，雙向數傳主控模塊預設的底層通信協議支持人工和自動報警、車載端必要的遠程參數設置、文件傳輸等。如有需要，車載端可以通過液晶顯示屏或移動印表機顯示由控制中心站所發出的的各種信息。另外，配合可攜式筆記本可以完成自車導航功能。該實施例中的控制中心可以單獨建立，也可利用現有的計算機網絡，客戶端為普通PC機，安裝電子地圖，完成對車輛的跟蹤、調度、遠程維護等功能。
本實用新型電路簡單、實用性強、可靠性高，功能擴充簡便，可廣泛應用於基於公眾全球數字移動通信網絡平臺的應用系統中。
權利要求1.一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊，其特徵在於包括一微處理器、一程序存儲器、一動態存儲器SRAM、一電可擦寫不揮發數據存儲器E2PROM、一多工串口開關、一電平轉換器、程序狀態指示單元、全球定位系統單元以及一復位單元，上述各單元由電源單元提高所需工作電源；所述微處理器分別通過地址線、數據線與動態存儲器及程序存儲器雙向傳送數據連接，通過I2C總線與電可擦寫不揮發數據存儲器雙向傳送數據連接，通過串口數據線與多工串口雙向傳送數據連接；該微處理器還通過數據線與狀態指示電路連接，並分別與電源和復位單元以及多工串口控制端連接；所述多工串口開關分別與電平轉換器及全球定位系統單元通過串口數據線雙向連接；所述復位單元分別與微處理器和全球定位系統單元連接；電平轉換器通過外部數據線與應用接口模塊的電平轉換器雙向連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基於公眾全球數字移動通信網絡平臺雙向數傳主控模塊,包括一微處理器、一程序存儲器,一動態存儲器SRAM,一電可擦寫不揮發數據存儲器E
文檔編號H04L29/00GK2381073SQ99226988
公開日2000年5月31日 申請日期1999年6月17日 優先權日1999年6月17日
發明者林堅, 吳鈞, 陳可方, 林鋒, 戚佳 申請人:上海孚韋科技有限公司