基于STM32防丟器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張敏 王寧 劉賽

摘 要：設(shè)計(jì)一款以STM32為核心控制核心的防丟器。STM32獲取GPS實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)，并控制GSM模塊把坐標(biāo)信息傳遞給服務(wù)器。服務(wù)器通過TCP監(jiān)聽，獲取并處理硬件的位置信息，通過算法實(shí)現(xiàn)百度地圖實(shí)時(shí)查看位置信息。

【關(guān)鍵詞】STM32 百度地圖 GSM GPS

1 引言

中國已開始進(jìn)入老齡化社會，家有一老如有一寶。上了年紀(jì)的老年人，難免會有走失的危險(xiǎn)，為節(jié)省社會資源，防止老人頻繁走失。為了找到一個合適的方法，本項(xiàng)目研究了一款智能防丟器，用戶可以更直觀看出自身和目標(biāo)的距離，并且防止老人、兒童、寵物走失以及行李等物品被竊等。

本文設(shè)計(jì)制作便攜式GPS電子追蹤器，是一款基于STM32的防丟器原型機(jī)，實(shí)驗(yàn)者可通過手機(jī)或電腦，實(shí)時(shí)跟蹤接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和跟蹤定位。在電腦屏幕上，實(shí)時(shí)同步顯示，實(shí)驗(yàn)者可在電腦屏幕上顯示坐標(biāo)，并能在手機(jī)屏幕上呈現(xiàn)出電子地圖和路線，并能在硬件不被供電的情況下，通過識別標(biāo)簽，訪問到用戶信息。

擬解決的關(guān)鍵問題：

（1）stm32芯片功能應(yīng)用。

（2）通過addGPSPosMarker調(diào)用百度API將地理坐標(biāo)顯示在地圖上。

（3）通過SQL語句將收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存到數(shù)據(jù)庫和將所需的數(shù)據(jù)調(diào)用出來。

（4）使用eclipse軟件編寫手機(jī)app軟件。

2 防丟器的結(jié)構(gòu)

防丟器以STM32為核心，外圍電路由SIM900A型GSM模塊、GPS模塊、LCD液晶、串口組成。圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，STM32利用UART3獲取到GPS當(dāng)前位置信息，通過內(nèi)部DMA傳遞給UART2，信息由UART2直接傳遞給SIM900A，SIM900A利用TCP協(xié)議把位置信息上傳到服務(wù)器。STM32內(nèi)部的FSMC可以驅(qū)動LCD顯示，經(jīng)過內(nèi)部處理當(dāng)前位置信息也在LCD上實(shí)時(shí)顯示，也可以利用UART1把數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦上，利用電腦處理當(dāng)前位置信息。

3 服務(wù)器搭建

服務(wù)器使用Tomcat搭建，使用eclipse編寫服務(wù)器源碼，把服務(wù)器源碼運(yùn)行在Tomcat上去。服務(wù)器結(jié)構(gòu)如圖2所示，服務(wù)器通過TCP線程監(jiān)聽端口，檢測是否有硬件進(jìn)行連接，當(dāng)有硬件連接時(shí)數(shù)據(jù)以json的格式被數(shù)據(jù)庫獲取，位置信息被處理過后直接傳遞到百度地圖，利用JSP技術(shù)把地圖顯示到網(wǎng)頁上去。

Tomcat服務(wù)器是一個免費(fèi)的開放源代碼的Web應(yīng)用服務(wù)器，屬于輕量級應(yīng)用服務(wù)器，在中小型系統(tǒng)和并發(fā)訪問用戶不是很多的場合下被普遍使用，是開發(fā)和調(diào)試JSP程序的首選。對于一個初學(xué)者來說，可以這樣認(rèn)為，當(dāng)在一臺機(jī)器上配置好Apache服務(wù)器，可利用它響應(yīng)HTML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個應(yīng)用）頁面的訪問請求。

TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?。本設(shè)計(jì)利用TCP連接到服務(wù)器，把數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。百度地圖提供了很多豐富的接口，開發(fā)十分簡單，地圖需要一個HTML元素作為容器，這樣才能展現(xiàn)到頁面上。這里我們創(chuàng)建了一個div元素并制定它的大小。地圖會根據(jù)容器大小調(diào)整自身尺寸。利用百度地圖API，可以與其進(jìn)行交互了。API中的地圖對象的外觀與行為與百度地圖網(wǎng)站上交互的地圖非常相似。它支持鼠標(biāo)拖拽、滾輪縮放、雙擊放大等交互功能。服務(wù)器接收硬件上傳的數(shù)據(jù)如圖3，可以看到longitude=11620.403920，即經(jīng)緯度分別為116.2，40.392，當(dāng)前的位置在北京城市學(xué)院，參看谷歌地圖得到的位置坐標(biāo)，由于民用GPS有一定誤差，因此得到的結(jié)果還可以接受。

設(shè)計(jì)使用5V直流供電，電源經(jīng)降壓模塊后為STM32供電，硬件上電后首先進(jìn)行硬件初始化如圖4所示，硬件初始化，包括時(shí)鐘、管腳、定時(shí)器、UART等硬件片上資源初始化，接著初始化SIM900A，SIM900A使用串口AT指令，程序首先檢查SIM900A是否存在，如果存在則使用AT指令對其進(jìn)行初始化，并連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，發(fā)送測試代碼，服務(wù)器連接成功后，開始對GPS進(jìn)行初始化，GPS是直接接收數(shù)據(jù)，利用DMA片內(nèi)外設(shè)進(jìn)行操作，當(dāng)有GPS數(shù)據(jù)時(shí)，DMA進(jìn)入中斷，數(shù)據(jù)會被系統(tǒng)讀取，讀取到的數(shù)據(jù)后，SIM900A進(jìn)入透傳模式（即所發(fā)即所得），服務(wù)器收到的數(shù)據(jù)就是GPS回傳的當(dāng)前位置信息。服務(wù)器收到消息判斷為有效消息，則通過JSON方法，把全部GPS信息讀取出來，然后賦給用戶對象，然后利用百度地圖API進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣之后就得到了用戶的位置信息。當(dāng)用戶進(jìn)行查詢時(shí)，使用JSP技術(shù)就可以把當(dāng)前所在百度地圖上的信息展示出來。

軟件實(shí)現(xiàn)過程中使用到了STM32的UART2和UART3，波特率分別為115200和9600，SIM900A使用串口時(shí)需要打開中斷進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的處理，GSM直接接收數(shù)據(jù)，

4 結(jié)束語

本文給出了STM32、GSM、GPS實(shí)現(xiàn)防丟器硬件的設(shè)計(jì)，利用網(wǎng)絡(luò)把GPS坐標(biāo)傳遞到百度地圖，通過服務(wù)器的處理最終把位置信息在地圖中實(shí)時(shí)顯示出來。得到的坐標(biāo)信息可以做后續(xù)的電子?xùn)艡凇y距該、測速等應(yīng)用以及APP開發(fā)，本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成實(shí)物的測試，并取得滿意的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張洋，劉軍，嚴(yán)漢宇.原子教你玩STM32[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[2]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程—入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[Z].2009.

作者單位

北京城市學(xué)院 北京市 102206