信息终端之间的战场态势信息传递,通常情况下采用无线电台来实现,无线电台与各终端系统之间采用串行通信模式。该方式多了无线电台这个中间媒介,过程繁琐且安全性不高,如果各信息终端之间可以直接实现战场态势信息共享,不仅简化了信息传输过程,增强了安全性,而且提高了战场效率,本文设计了基于GPRS的终端通信模块,在战术标图中采用SVG对军标符号进行表示,以XML文档对完成的战场态势图进行解析表述,而后利用GPRS模块连接Internet网络,实现XML文档的网络传输,从而实现战场态势信息的共享。
1 硬件设计
(1)微控制器选择。该终端的微控制器采用三星公司的S3C2440 32 b RISC处理器。这是一款专为手持设备而设计的芯片,它采用ARM920 T内核、新型AMBA总线架构,是一款高性能、高集成度、低功耗的芯片。S3C2440主频400 MHz,理论寻址空间为4 GB,但其中有3 GB的空间预留给了微处理器内部的寄存器和其他设备,所以外部寻址空间为1GB。
(2)液晶显示电路。S3C2440含有内置的LCD控制器,它可以将显示在LCD上的数据从系统内部的数据缓冲区通过逻辑单元传送到外部的LCD驱动器中,它可以支持不同分辨率的显示,同时支持STN—LCD和TFT—LCD,在该系统中选用的是由Sharp公司生产的TFT—LCD器件LQ080V3DG0 1,该器件的分辨率为640×480。系统配置触摸屏,操作方便。
(3)GPRS模块。GPRS模块采用的是德国西门子MC39iGSM/GPRS终端,它设计小巧、功耗很低,具有RS 232接口,可通过串口与S3C2440A相连,此外,它的配件有天线,电源,支持短信收发、语音、传真、GPRS上网、数据传输等功能。
(4)存储器模块:在该系统中,选择16 Mb(1M×16b)的AM29LV160D NOR FLASH芯片作为程序存储器存放引导程序、操作系统和用户程序;128 Mb(16M×8b)的K9F2808UOC NAND FLASH芯片作为文件存储器,存放数据文件;64 Mb(4 Banks×1MX 16 b)HY57V561620 SDRAM芯片作为数据交换存储器。由于终端涉及到对图形信息的编辑,牵扯到大量的军标、文字等地图元素,因而扩展了2 GB的SD卡存储器。
2 软件设计
软件设计采用的方案为:引入可移植性、可裁剪性较好的μC/OS-Ⅱ作为操作系统,在嵌入式系统上首先安装并运行操作系统μC/OS-Ⅱ,然后运行TCP/IP协议栈,从而实现嵌入式TCP/IP,使基于S3C2440A微处理器的嵌入式系统终端能够在网络中进行数据传输。
2.1 μC/OS-Ⅱ的移植
μC/OS-Ⅱ的移植过程需要解决的主要问题有:数据类型的重定义,堆栈结构的设计,任务切换时的状态保存与恢复等。S3C2440A处理器完全满足μC/OS-Ⅱ的移植要求,需要完成的工作非常简单,修改三个和处理器相关的文件即可。这3个文件是:OS_CPU.H,OS_CPU_C.C,OS_CPU_A.ASM。具体过程如下:
(1)设置OS_CPU.H中与处理器和编译器相关的代码;
(2)在OS_CPU_C.C中编写6个与操作系统相关的函数;
(3)在OS_CPU_A.ASM文件中编写4个处理器相关函数;
完成以上工作之后,嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ就可以工作。
2.2 GPRS通信模块设计
微处理器S3C2440通过执行AT命令,由串口向GPRS模块发送控制命令,已完成网络接入。首先对GPRS模块进行初始化,其中包括对串口、时钟和终端的初始化;然后利用AT指令预先设置PDP场景和服务质量QoS的参数值,拨打GPRS网络特定号码,从而开始PPP链路协商;完成协商后即在终端和GPRS网络之间创建了PPP链路;最后进行TCP连接,连接成功之后,终端以GPRS方式接入Internet。
2.3 战术标图及XML文档的生成
SVG(Scalable Vector Graphics)是一种将图形信息用XML文本描述的技术。它作为XML的一个描述矢量图形的子集的出现,主要针对战场态势图在网络传输中采用点阵位图的方式难扩展、难修改的缺陷提出的。本文采用SVG规范对军标符号进行表示。流程图4所示,标图员通过地图调用函数调用所需电子地图,触发主程序模块,连接到军标地图库和编辑模块,读取并显示所需地图,此时标图员利用虚拟视图完成对态势图的文字以及符号的标绘,当标图员完成态势图的标绘后,调用代码分析模块,得到基于SVG代码的态势图XML文档。此时,生成的XML文档通过网络传输模块进行态势图的网络传输,在调用网络传输模块的同时,主程序模块也调用了XML全文库模块,将态势图XML文档存储到了XML全文库中,以方便重复发送和二次修改。
而在接收端,在接收到战场态势图后,主程序模块调用代码解析模块实现XML文档的态势图图形再现,再调用存储函数将态势图XML文档存储到接收端的XML全文库中。这样就实现了战场态势图的网络传输和共享。
2.4 网络传输模块
网络传输阶段通过与TCP协议绑定的SOAP协议来传输态势图的XML文档,SOAP协议采用HTTP作为底层通信协议,RPC作为一致性的调用途径,XML作为数据传送格式,允许通过Internet进行通信交互,从而实现态势图的网络传输及共享。
3 结语
本文提出了一种共享战场态势信息的新方法,充分利用了日益成熟的GPRS网络和Internet,在实现无线上网的同时,采用SVG表述军标图形,实现基于XML文档的战场态势图的网络传输,相对于传统的通过无线电台传输战场信息的方式来说,直观高效,对于提高战场信息终端的实时传输能力具有一定的参考价值。