基于FPGA的防盜定位追蹤系統(08-100)

　　2.2 各模塊實現原理

　　2.2.1 UART模塊實現原理

　　本系統的UART模塊是在EDK 10.1環境中開發完成，利用了開發環境所提供的uartns550_v1_00_b驅動程序，該驅動提供了發送函數void XuartNs550 SendByte (Xuint32 BaseAddress, Xuint8 Data)和接收函數unsigned int XuartNs550 RecvByte(Xuint32 BaseAddress)。從而使程序可以通過Uart每次發送接收一個字節的數據。

　　2.2.4 經緯度提取模塊原理

　　如果設備和衛星的通訊正常，可以接收到如下格式的字符數據： $GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6En。

　　數據說明如下：

　　$GPRMC 代表GPS推薦的最短數據,3403.868 代表緯度值，N表示北緯，S表示南緯;11709.432代表經度值，W表示西經，E表示東經。

　　在接收進程receive 中收到“n”之后，表示收到一條完整的信息。系統在void GPS_parse(GPS_INF度 *GPS) 方法中進行數據的解析，若信號有效則提取GPS信號中的經緯度信息。GPS信號的經度緯度是字符串類型，需要轉化為double類型。

　　2.2.3 GSM模塊實現原理

　　GSM控制程序最基本的實現原理是通過Xuint8 XUartNs550_RecvByte(Xuint32 BaseAddress),void XuartNs550_SendByte uint32 BaseAddress,Xuint8 Data)兩個函數實現的。這兩個函數對數據的接受與發送都是阻塞的，該阻塞機制確保了發送與接受的數據不會丟失。綜上所述，通過使用這兩個基本的串口通信函數，實現了FPGA對GSM模塊的控制，從而實現了對短信息的接收與發送。AT命令是被廣泛采用的調制解調器命令語言，它提供了計算機或終端對調制解調器的控制接口。在GSM模塊的應用中，AT命令實現了對GSM大多數的操作控制，本系統即使用了AT指令集對GSM進行控制。

　　2.2.4 加密解密模塊實現原理

　　本系統采用DES加密算法。DES算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位。首先，DES把輸入的64位數據塊按位重新組合，并把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，并進行前后置換(輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，依此類推，最后一位是原來的第7位)，最終由L0輸出左32位，R0輸出右32位，根據這個法則經過16次迭代運算后，得到L16、R16，將此作為輸入，進行與初始置換相反的逆置換，即得到密文輸出。本系統對加密模塊以函數調用的方式加以實現。

　　2.4 軟件流程

　　圖2.3 防盜目標終端軟件流程圖

　　圖2.4 尋找指引終端軟件流程圖

　　3 系統測試

　　本系統基于GPS和GSM技術在FPGA開發板上實現了追蹤和定位的功能，為了檢測系統的的功能并找出其中的不足，我們制定了詳細的測試方案，并對不同環境下系統的性能以及系統的容錯性進行了測試，根據測試的數據對系統的性能做出了客觀的評價，突出展現了系統的優點也找出了系統的不足。

　　3.1 系統自測試方案(部分)

　　考慮到兩個終端的距離可能會影響到結果精確度(因為距離較短時，GPS發送的兩終端的經緯度相差會很小，進而會造成較大誤差)，所以我們使兩終端的距離在20～7800m范圍內變化，測量不同距離下的距離誤差和方位角度誤差。另外，我們還考慮到終端所在的環境(如地理環境、天氣狀況等)可能會對GPS以及GSM的工作產生影響，所以我們也在不同的地理環境以及天氣狀況下對系統性能進行了測試。

　　3.2 系統測試結果(部分)

　　表3.1 測試數據(部分)