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摘要：c8051f021是美國(guó)cygnal公司生產(chǎn)的單片機(jī)。具有雙串口、低功耗、高速度等優(yōu)點(diǎn)。本文以gsm的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)一種具有報(bào)警和定位的移動(dòng)終端，并介紹該終端的結(jié)構(gòu)框圖、工作原理以及i/o配置和初始化程序。

關(guān)鍵詞：c8051f021 gsm模塊 gps模塊 移動(dòng)終端 定位報(bào)警

引言

gsm網(wǎng)是目前移動(dòng)通信體制中最成熟、最完善、應(yīng)用最廣的一種系統(tǒng)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為gsm網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來(lái)越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。以gsm網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可開發(fā)出多種前景極其樂(lè)觀的應(yīng)用，如無(wú)線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制、無(wú)線自動(dòng)警報(bào)等。本文基于gsm的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)、數(shù)據(jù)率為9.6kbps的具有報(bào)警和定位的終端。

1 c8051f021簡(jiǎn)述

c8051f021是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)，芯片上有32位數(shù)字i/o端口（引腳），與標(biāo)準(zhǔn)8051的端口（p0～3）相同。c8051f021在功能上有所增強(qiáng)，每個(gè)i/o端口都可獨(dú)立地設(shè)置為推挽或開漏輸出和弱上拉，這為一些低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了節(jié)省電源的手段，而其最突出優(yōu)點(diǎn)就是改進(jìn)了可以控制片內(nèi)數(shù)字資源與外部i/o引腳相連的交叉開頭網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器，將人的數(shù)字資源輸入輸出配置為端口i/o引腳，這就允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用將通用i/o端口與所需數(shù)字資源相結(jié)合。c7051f021具有雙串口、多中斷源、低功耗、高速度、低電壓工作（3.3v）、高容量存儲(chǔ)器等特性，這些特性滿足本終端核心處理器的要求：低功耗、集成度高、可擴(kuò)展性好等。

2 終端結(jié)構(gòu)框圖

終端系統(tǒng)是由c8051f021單片機(jī)、gsm模塊、gpsoem接收模塊、鍵盤和液晶顯示器組成，如圖1所示。c8051f021單片機(jī)是用來(lái)實(shí)時(shí)采集終端外圍設(shè)備數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理；gsm模塊即gsm無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，完成和gsm網(wǎng)的接續(xù)，負(fù)責(zé)通過(guò)串口接收來(lái)自單片機(jī)所采集到的數(shù)據(jù)，并以無(wú)線電磁波的形式發(fā)送，或接收來(lái)自遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的信息并傳遞給單片機(jī)處理；gpsoem的主要功能是接收衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航電文的信號(hào)，并進(jìn)行碼測(cè)量或相位測(cè)量，然后根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘差校正信息，計(jì)算gps接收機(jī)的當(dāng)前位置，在單片機(jī)的控制下傳輸定位數(shù)據(jù)；鍵盤包括數(shù)字鍵和功能鍵，數(shù)字鍵用來(lái)設(shè)置呼叫遠(yuǎn)程主機(jī)的號(hào)碼，功能鍵具有相應(yīng)的報(bào)警功能如火警、匪警等和輔助功能；液晶顯示器用來(lái)顯示操作信息和提示信息。由于移動(dòng)終端不需采集和存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，僅采集gps-oem模塊的導(dǎo)航數(shù)據(jù)、報(bào)警類型數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)呼叫遠(yuǎn)程主機(jī)的號(hào)碼數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序，所以c8051f021自帶的存儲(chǔ)器容量即64kb 128 flash和4kb 256b ram已滿足本終端的需要，故不需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。

3 工作原理

在終端中，由gps-oem模塊完成位置定位。gsm模塊完成與gsm網(wǎng)通信接續(xù)，用戶按鍵盤上的報(bào)警按鈕后，單片機(jī)通過(guò)串口實(shí)時(shí)讀取來(lái)自gps-oem發(fā)出的導(dǎo)航電文，從中提取經(jīng)度、緯度、速度、時(shí)間、航向定位數(shù)據(jù)，并和相應(yīng)的報(bào)警類型數(shù)據(jù)重新組合形成新的數(shù)據(jù)格式。同時(shí)，以atd<號(hào)碼>指令進(jìn)行撥號(hào)在接，連接成功后通過(guò)所建立的數(shù)據(jù)鏈路實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行經(jīng)緯度數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換、誤差校正等處理，在電子在圖上實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前監(jiān)控的終端地理位置，并實(shí)時(shí)地跟蹤移動(dòng)終端，并以聲光的形式提示工作人員，以便及時(shí)處理警情。移動(dòng)終端也可隨時(shí)接來(lái)自監(jiān)控中心的控制命令，并依命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

4 終端i/o配置和初始化程序

由于本系統(tǒng)需要配置uart0、smbus、uart1、int0和int1（8位），存儲(chǔ)器的工作模式為片內(nèi)方式。p1端口作為4×4鍵盤的接口，p2、p3口作為通用的i/o端口，其中int0用作遠(yuǎn)程主機(jī)呼叫終端時(shí)的中斷處理，int1用作鍵盤中斷處理。故c8051f021單片機(jī)的emif和i/o端口配置如下。

①設(shè)emi的配置寄存器emi0cf=0x00，因?yàn)楸緫?yīng)用無(wú)擴(kuò)展存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器映像的i/o設(shè)備，即存儲(chǔ)器工作模式為片內(nèi)方式；同時(shí)將emifle（xbr2.5）設(shè)置為0，這樣p037、p0.6、p0.5的引腳將由交叉開關(guān)或端口鎖存器來(lái)決定，不被交叉開關(guān)忽略。

②按uart0en=1、uart1en=1、smb0en=1、int0e=1、int1e和emifle=0設(shè)置xbr0、xbr1和xbr2為xbr0=0x05、xbr1=0x14、xbr2=0x04。

③配置p1端口為數(shù)字輸入模式，即p1mdin=0xff。p1端口低4位為鍵盤輸出，高4位為輸入，p1mdout=0x0fh(p1.0～p1.3為推挽方式，p1.4～p1.7為漏極開路方式)，p1|=0xf0。

④使能交叉開關(guān)，即xbare=1，xbr2=0x44。因?yàn)閑mifle=0，交叉開關(guān)譯碼器將不跳過(guò)p0.7、p0.6、p0.5引腳，所以按優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼表進(jìn)行分配。uart0具有最高優(yōu)先權(quán)，故p0.0分配給tx0、p0.1分配給rx0；smbus的sda、scl分別分配在p0.2、p0.3引腳；uart1的tx1、rx1分別分配在p0.4、p0.5引腳；int0分配在p0.6引腳；int1分配在p0.7引腳。

⑤設(shè)置uart0的tx0引腳（tx0，p0.0）、uart1的tx1引腳（tx1、p0.4）為推換輸出方式，即p0mdout=0x11。rx0、sda、scl、rx1、int0和int1是由交叉開關(guān)分配輸入的，因此與其端口配置寄存器的值無(wú)關(guān)。

⑥p2、p3作為一般i/o端口初始化輸入狀態(tài)，即p2mdout=0x00、p2=0xff和p3mdout=0x00、p3=0xff。

引腳分配如表1所列。

表1 單片機(jī)引腳分配

初始化程序如下：

void system_init(){

wdtcn=0xdeh; //禁止看門狗

wdtcn=0xadh；

emi0cf=0x00；

xbr0=0x05; //使能uart0、smbus

xbr1=0x14; //使能uart1，使能交叉開關(guān)和弱上拉，禁止外部寄存器低端口ale、wr、rd由交叉開關(guān)寄存器或地址鎖存器決定i/o端口配置

p0mdout=0x11; //tx0、tx1為推挽輸出，rx0、sda、scl、rx1、int0和int1是由交叉開關(guān)分配輸入的，因此與其端口配置寄存器的值無(wú)關(guān)

p2mdout.0=0x0； //把p2.0位初始化為輸入方式，用作lcd的命令/數(shù)據(jù)的辨別

p2.0=1；

//初始化為4×4鍵盤接口

p1mdin=0xffh; //配置p1端口為數(shù)字輸入模式

p1mdout=0x0fh； //配置p1.0～p1.3為推挽方式，p1.4～p1.7為漏極開路方式

p1|=0xf0; //p1端口低4位為輸出，高4位為輸入

p3mdout=0x00； //將p3口設(shè)置為輸入方式

p3=0xff；

ie=0x85; //使能int0、int1并按默認(rèn)的優(yōu)先權(quán)進(jìn)行切換

}

；uart0初始化函數(shù)；定時(shí)器1為uart0波特率源

void uart0_init(){

scon0=0x50; //uart工作模式為1，8位數(shù)據(jù)位，使能rx

tmod=0x20； //定時(shí)器1工作模式2，8位自動(dòng)重載

th1=-(sysclk/9600/16);//按波特率設(shè)置定時(shí)器1的重載值

tl1=th1; //設(shè)置定時(shí)器1的初始值

ckcon|=0x10； //使用系統(tǒng)時(shí)鐘sysclk作為時(shí)基

pcon|=0x80; //scod0=1

tr1=1; //啟動(dòng)定時(shí)器1

}

;uart1初始化函數(shù)；配置定時(shí)器4為串口波特率源

void uart1_init(void){

scon1=0x50; //scon1：模式1，8位uart，使能rx

t4con=0x30; //停止定時(shí)器；清除中斷標(biāo)示；使能uart波特率模式

rcap4=-(sysclk/9600/32);//按波特率設(shè)置定時(shí)器t4重載值

t4=rcap4; //給定時(shí)器4賦初值

t4con|=0x04; //（tr4=1）啟動(dòng)定時(shí)器4

ti1=1; //清除hw_uart接收和發(fā)送中斷

}

;smbus初始化函數(shù)

void smbus_init(){

smb0cn=0x04h; //配置smbus在應(yīng)答周期發(fā)送確認(rèn)ack

smbocr=0x60; //時(shí)鐘速率大約10μs，根據(jù)smbocr公式計(jì)算

smb0cn|=0x40h; //使能smbus

}

6 總結(jié)

該該端具有功耗低、集成度高、數(shù)據(jù)處理速度快以及數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于個(gè)人、出租車和長(zhǎng)途車輛的定位和報(bào)警。由于其利用gsm網(wǎng)的電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，其通信費(fèi)用相對(duì)比較高。