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基于GPRS和SVG的戰場信息終端通信設計
單片機與嵌入式系統
閆沖沖,郝永生 軍械工程學院
摘要: 摘要:針對以往各戰場信息終端之闖通過超短波電臺實現無線通信,以此來共享戰場態勢信息的繁瑣途徑,在此提出并設計一種基于GPRS網絡傳輸戰場態勢圖的方式來共享戰場態勢信息。在此基礎上,采用基于SVG規范的XML文檔
Abstract:
Key words :

摘要:針對以往各戰場信息終端之闖通過超短波電臺實現無線通信,以此來共享戰場態勢信息的繁瑣途徑,在此提出并設計一種基于GPRS網絡傳輸戰場態勢圖的方式來共享戰場態勢信息。在此基礎上,采用基于SVG規范的XML文檔來記錄戰場態勢信息,以便于網絡傳輸,這種方法使得戰場態勢信息的表達直觀全面,而且大大縮短了戰場信息共享的時間,提高了作戰效率。
關鍵詞:GPRS;μC/OS-Ⅱ;SVG;戰場態勢

0 引言
    信息終端之間的戰場態勢信息傳遞,通常情況下采用無線電臺來實現,無線電臺與各終端系統之間采用串行通信模式。該方式多了無線電臺這個中間媒介,過程繁瑣且安全性不高,如果各信息終端之間可以直接實現戰場態勢信息共享,不僅簡化了信息傳輸過程,增強了安全性,而且提高了戰場效率,本文設計了基于GPRS的終端通信模塊,在戰術標圖中采用SVG對軍標符號進行表示,以XML文檔對完成的戰場態勢圖進行解析表述,而后利用GPRS模塊連接Internet網絡,實現XML文檔的網絡傳輸,從而實現戰場態勢信息的共享,系統總體設計如圖1所示。

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1 硬件設計
    (1)微控制器選擇。該終端的微控制器采用三星公司的S3C2440 32 b RISC處理器。這是一款專為手持設備而設計的芯片,它采用ARM920 T內核、新型AMBA總線架構,是一款高性能、高集成度、低功耗的芯片。S3C2440主頻400 MHz,理論尋址空間為4 GB,但其中有3 GB的空間預留給了微處理器內部的寄存器和其他設備,所以外部尋址空間為1GB。
    (2)液晶顯示電路。S3C2440含有內置的LCD控制器,它可以將顯示在LCD上的數據從系統內部的數據緩沖區通過邏輯單元傳送到外部的LCD驅動器中,它可以支持不同分辨率的顯示,同時支持STN—LCD和TFT—LCD,在該系統中選用的是由Sharp公司生產的TFT—LCD器件LQ080V3DG0 1,該器件的分辨率為640×480。系統配置觸摸屏,操作方便。
    (3)GPRS模塊。GPRS模塊采用的是德國西門子MC39iGSM/GPRS終端,它設計小巧、功耗很低,具有RS 232接口,可通過串口與S3C2440A相連,此外,它的配件有天線,電源,支持短信收發、語音、傳真、GPRS上網、數據傳輸等功能。
    (4)存儲器模塊:在該系統中,選擇16 Mb(1M×16b)的AM29LV160D NOR FLASH芯片作為程序存儲器存放引導程序、操作系統和用戶程序;128 Mb(16M×8b)的K9F2808UOC NAND FLASH芯片作為文件存儲器,存放數據文件;64 Mb(4 Banks×1MX 16 b)HY57V561620 SDRAM芯片作為數據交換存儲器。由于終端涉及到對圖形信息的編輯,牽扯到大量的軍標、文字等地圖元素,因而擴展了2 GB的SD卡存儲器。

2 軟件設計
    軟件設計采用的方案為:引入可移植性、可裁剪性較好的μC/OS-Ⅱ作為操作系統,在嵌入式系統上首先安裝并運行操作系統μC/OS-Ⅱ,然后運行TCP/IP協議棧,從而實現嵌入式TCP/IP,使基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統終端能夠在網絡中進行數據傳輸。整個系統的軟件流程圖如圖2所示。

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2.1 μC/OS-Ⅱ的移植
    μC/OS-Ⅱ的移植過程需要解決的主要問題有:數據類型的重定義,堆棧結構的設計,任務切換時的狀態保存與恢復等。S3C2440A處理器完全滿足μC/OS-Ⅱ的移植要求,需要完成的工作非常簡單,修改三個和處理器相關的文件即可。這3個文件是:OS_CPU.H,OS_CPU_C.C,OS_CPU_A.ASM。具體過程如下:
    (1)設置OS_CPU.H中與處理器和編譯器相關的代碼;
    (2)在OS_CPU_C.C中編寫6個與操作系統相關的函數;
    (3)在OS_CPU_A.ASM文件中編寫4個處理器相關函數;
    完成以上工作之后,嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ就可以工作。
2.2 GPRS通信模塊設計
    微處理器S3C2440通過執行AT命令,由串口向GPRS模塊發送控制命令,已完成網絡接入。首先對GPRS模塊進行初始化,其中包括對串口、時鐘和終端的初始化;然后利用AT指令預先設置PDP場景和服務質量QoS的參數值,撥打GPRS網絡特定號碼,從而開始PPP鏈路協商;完成協商后即在終端和GPRS網絡之間創建了PPP鏈路;最后進行TCP連接,連接成功之后,終端以GPRS方式接入Internet,流程圖如圖3所示。

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2.3 戰術標圖及XML文檔的生成
    SVG(Scalable Vector Graphics)是一種將圖形信息用XML文本描述的技術。它作為XML的一個描述矢量圖形的子集的出現,主要針對戰場態勢圖在網絡傳輸中采用點陣位圖的方式難擴展、難修改的缺陷提出的。本文采用SVG規范對軍標符號進行表示。流程圖如圖4所示,標圖員通過地圖調用函數調用所需電子地圖,觸發主程序模塊,連接到軍標地圖庫和編輯模塊,讀取并顯示所需地圖,此時標圖員利用虛擬視圖完成對態勢圖的文字以及符號的標繪,當標圖員完成態勢圖的標繪后,調用代碼分析模塊,得到基于SVG代碼的態勢圖XML文檔。此時,生成的XML文檔通過網絡傳輸模塊進行態勢圖的網絡傳輸,在調用網絡傳輸模塊的同時,主程序模塊也調用了XML全文庫模塊,將態勢圖XML文檔存儲到了XML全文庫中,以方便重復發送和二次修改。

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    而在接收端,在接收到戰場態勢圖后,主程序模塊調用代碼解析模塊實現XML文檔的態勢圖圖形再現,再調用存儲函數將態勢圖XML文檔存儲到接收端的XML全文庫中。這樣就實現了戰場態勢圖的網絡傳輸和共享。
2.4 網絡傳輸模塊
    網絡傳輸階段通過與TCP協議綁定的SOAP協議來傳輸態勢圖的XML文檔,SOAP協議采用HTTP作為底層通信協議,RPC作為一致性的調用途徑,XML作為數據傳送格式,允許通過Internet進行通信交互,從而實現態勢圖的網絡傳輸及共享。

3 結語
    本文提出了一種共享戰場態勢信息的新方法,充分利用了日益成熟的GPRS網絡和Internet,在實現無線上網的同時,采用SVG表述軍標圖形,實現基于XML文檔的戰場態勢圖的網絡傳輸,相對于傳統的通過無線電臺傳輸戰場信息的方式來說,直觀高效,對于提高戰場信息終端的實時傳輸能力具有一定的參考價值。

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