摘要 提出一種基于Windows CE嵌入式操作系統的物流車載終端設計方案。在此方案中集成了電子地圖、GPS定位、GPRS無線通信、語音等功能。
物流在現代社會中正扮演著越來越重要的角色。但是，與國外技術密集型的物流行業相比，國內物流行業在信息化、智能化程度上還存在著較大差距。鑒于這樣一種狀況，本文提出了一個基于WindowsCE平臺的物流車載終端設計方案。該物流車載終端以阿爾泰ART270開發板為硬件平臺，在嵌入式操作系統Windows CE上實現的功能有：電子地圖，實現地圖4級縮放、平移、歸中功能；無線通信，實現終端與控制中心的GPRS無線通信；GPS定位，定位車載終端當前的位置；語音提示，提供更好的人機交互功能。
1 軟硬件平臺簡介
本車載終端以ART270板為硬件平臺。ART270是北京阿爾泰科技推出的一款基于Intel XScale PXA270處理器的高端ARM開發平臺，性能高，功耗低，接口豐富，功能強大，適合作為語音系統、指紋識別、PDA終端、車載GPS導航、無線上網、數碼媒體播放、工業控制等設備的開發參考，也是高等院校高級嵌入式軟硬件開發教學的首選平臺。
PXA270是Intel于2004年4月發布的XScale處理器家族的升級產品，最高主頻達624MHz。該款芯片把X86架構奔騰4系列上的多媒體擴展功能引入到了Xscale芯片組的產品線中，用戶通過這個無線多媒體擴展技術(MMX)可以在掌上設備上播放高質量的視頻和玩三維游戲。同時，PXA270還加入了Intel SpeedStep動態電源管理技術，在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動設備功耗。PXA270處理器已經成為高端移動設備中最受歡迎的處理器之一。
ART270采用240Pin核心板加底板的配置，使得調試和應用更加方便，使用戶有更靈活的擴展方式。核心板上集成PXA270 嵌入處理器、64MB SDRAM、32M Nor Flash、總線驅動、電源管理芯片等，結構緊湊；底板上提供CPLD，LCD接口，AC97音頻輸入輸出接口，100M網口，USB Host/Device接口，串口，JTAG接口，VGA接口，外擴高精度時鐘芯片等，另外，一個擴展總線接口使用戶可以根據自己的需要自由擴展。
本設計方案采用WindowsCE作為軟件平臺。WindowsCE是一種針對小容量、移動式、智能化設備的多任務、搶占式、模塊化實時嵌入式操作系統。Windows CE具有與桌面Windows幾乎完全兼容的API接口，為了配合WindowsCE上的應用程序開發，微軟公司推出了eMbedded Visual C++(簡稱 “eVC”)集成開發環境。本系統采用的是eVC 4．O。
2 硬件模塊
2.1 GPS模塊
阿爾泰GPS 擴展模塊是一種種低功耗GPS接收機模塊。 模塊板上集成天寶新型lassen IQ 12路低功耗快速定位GPS接收模塊，性能良好; 采用RS232串口與設備聯接，與GPS通信的各種協議相兼容，方便用于研發; 外接電源采用常見的5V電源，3V鋰電池作為lassen IQ模塊的后備電源，存儲星歷數據; 可接3.3V有源天線，擴展板配有緊湊型磁性封裝天線，這種天線適用靈活、可動安裝。模塊集成一個RS232串口，可通過跳線配置為不同的lassen IQ輸出端口，使用不同的通信協議; 在工作狀態下，GPS接收機的功耗為96mW。使用不同的協議可實現1Hz更新速率; 三種傳輸協議：TSIP、TAIP(天寶標準界面協議)和NMEA0183協議;三種協議可靈活通過軟件或跳線配置。在本設計中使用了此模塊，較好的實現了GPS定位分析的效果。
GPS性能：
· 接收機：L1（1575.42MHz），C/A碼，12通道，連續追蹤，32位CPU
· 更新率：TISP 1Hz NMEA 1Hz
· 精度：水平 <5米（50%），<8米 (90%) 垂直精度 <10米(50%) ，<16米(90%)
· 操作限制：高度<18000米或者速度<515米/秒
· 捕獲時間：再次捕獲：<2秒(90%)
· 冷啟動/溫啟動/熱啟動/分別是15分/38秒/10秒
· 動態范圍：加速度 4g／39.2米/秒2
2.2 GPRS模塊
阿爾泰GPRS模塊支持三頻GSM/GPRS 900/ 1800/ 1900 MHz，采用SIM300GSM/GPRS模塊，提供標準的RS-232接口，工業標準設計，使其能以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸，可直接與上位機設備透明通訊，在PC機上用AT命令通過串口對它進行設置，是小體積即插即用模塊中完善的三頻GSM/GPRS 解決方案，能應用于許多方面
本車載終端采用GPRS Modem與控制中心進行無線數據通信，對GPRS Modem的控制和讀寫通過串口進行。由于與控制中心交互的數據種類較多，因此定義了相應的應用層數據包格式。數據包的所有字段均采用單字節ASCII編碼且為固定長度。在發送端，數值型字段需要在發送前格式化為定長字符串再封裝到數據包中；在接收端，需要將數據包中的格式化字符串還原為數值型常量。數值型字段不足部分以字符“O”為前導字符進行填充；字符型字段不足部分以空格(SPACE，0x20)為前導字符填充。字符串型字段的長度不包括字符串結尾的NULL字符(在C語言中為0x00)。所有采用UNICODE編碼的字符數據在封裝到數據包中之前必須進行轉換。
定義的數據包主要有以下幾類：客戶端位置更新數據包；客戶端接件信息數據包；客戶端送達簽收數據包；服務器新任務數據包；客戶端確認數據包；服務器確認數據包；客戶端車輛故障數據包；客戶端道路堵塞數據包。
為了能夠正確解析數據包中的數據，所有數據包都具有相同的包頭(head)，即數據包類型(packet type)，時間戳標記(time stamp)、數據包順序號(packet sequencenumber)3個字段。當接收到一個數據包之后，根據包頭中的類型字段就能判斷該數據包主體部分的長度，由此即可正確解析出包中的內容。包頭之后是數據包主體(body)部分，不同數據包類型有著不同的字段和長度。上述8種定義類型之外的數據包均為未定義類型，應當被丟棄。類型為NTSK、TMLF、RCNG的數據包需要接收端的確認；而RECV、SEND、UPDT、CACK、SACK這5種類型的數據包不需要確認。
GPRS Modem的數據傳輸與接收是通過串口編程來實現的。Windows CE平臺上的串口編程依賴于與文件相關的API接口：CreateFile()打開串口，ReadFile()從串口讀取數據，WriteFile()向串口寫入數據。由于網絡數據包的到來是一個異步過程，因此還需要處理串口的異步事件：GetCommMask()取得串口已經設置的事件，setCom-mMask()設置串口事件集，WaitCommEvent()等待預先設置的串口事件集中的某一事件發生。
產品特點:
· 采用Simcom公司高性能工業級GSM/GPRS模塊SIM 300
· 帶有音頻接口、電話線接口、RS232接口、SIM卡接口
· 三頻 900/ 1800/ 1900 MHz
· GPRS (class 10/8) 標準
· GPRS (class B)
· 滿足GSM（2/2+）標準Class 4（2W@850/900MHz）Class 1 (1W@1800/1900MHz)
· 語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸
· 支持RS232/RS485透明短信傳輸功能
· 通過AT命令控制（GSM07.07，07.05和增強AT命令）
· 支持電路交換（CSD）功能，適合于點對點數據通信
· 數據終端永遠在線
· 多種工作模式選擇，使用方便、靈活
2.3語音提示模塊
考慮到配送人員在駕駛車輛的過程中不便于時刻留意系統中任務的變化情況，因此在車載終端上加入了語音提示模塊。
Windows CE提供了音頻API接口：
BOOL WINAPI PlaySound(LPCSTR pszSound，HMOD-ULE hmod，DWORDfdwSound)；
該函數的第1個參數表示要播放的音頻文件，第2個參數設置為NULL，第3個參數指定影響聲音播放的一些標志。因此，語音模塊的實現就是在不同的情況下播放不同的提示聲音。
3 結論
基于阿爾泰公司的ART270開發板的車載物流終端集成了電子地圖、GPS定位、GPRS無線通信、語音提示等功能。由于采用柵格圖像來實現電子地圖，因此通過將小范圍內的地理經緯度坐標簡化為線性坐標模型，可成功地在柵格圖像上實現車輛定位實時監控的功能。
