2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)軟件由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序構(gòu)成。主程序負(fù)責(zé)完成對(duì)各個(gè)功能模塊（子程序）的調(diào)用。系統(tǒng)軟件的其他部分還涉及到單片機(jī)與GSM 模塊之間的串行通信、單片機(jī)控制模塊中主機(jī)和從機(jī)間的SPI 模式通信、單片機(jī)對(duì)GPS 信息的解碼、對(duì)GSM-At 指令的編碼等。

主程序功能是：系統(tǒng)開機(jī)后對(duì)GPS 模塊、GSM模塊初始化，控制主機(jī)部分接收來自GPS 接收模塊的GPS 信息，篩選出其中的特定部分存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)以SPI 通信方式傳給從機(jī)；控制從機(jī)部分對(duì)信息進(jìn)行編碼并傳送給GSM 模塊。主程序功能框圖如圖5所示。

圖5 軟件系統(tǒng)的流程框圖。

2.1 系統(tǒng)初始化子程序

系統(tǒng)初始化子程序完成設(shè)置系統(tǒng)串口波特率、啟動(dòng)串口、初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元任務(wù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制模塊、外圍器件以及GSM 模塊的初始化工作。

單片機(jī)控制模塊從機(jī)部分和GSM 短信模塊進(jìn)行異步串行通信，需對(duì)串口進(jìn)行設(shè)置：

（1）工作方式。

GSM 通信模塊的數(shù)據(jù)接口配置為8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無校驗(yàn)位，因此設(shè)置單片機(jī)的串行口工作方式為異步通信模式。

（2）波特率設(shè)定。

Atmega16L 單片機(jī)控制系統(tǒng)的晶振為3.6864M,波特率需為9600b/s,所以根據(jù)記數(shù)初值的計(jì)算公式：X=256-fose × （1/384） × 波特率，UBRRL=0x16 （USART 通信）。

2.2 軟件定時(shí)程序

系統(tǒng)通過設(shè)置16 位定時(shí)器1 的寄存器初始值實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。系統(tǒng)采用頻率為3.6864MHz 的晶振， 機(jī)器周期近似為0.3 us , 初始化時(shí)預(yù)置TCNT1H=0xD4,TCNT1L=0xFF,（FFFFH-D4FFH）×0.3us=3.3ms,因此每3.3ms 中斷一次。流程圖如圖6 所示。

圖6 定時(shí)器中斷子程序

2.3 SPI 同步串行通信

使用SPI 主從模式進(jìn)行通信關(guān)鍵是時(shí)鐘同步，一般為主機(jī)輸出同步時(shí)鐘，從機(jī)輸入同步時(shí)鐘。系統(tǒng)設(shè)定主機(jī)定時(shí)在第5 個(gè)時(shí)間段時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)每收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)就產(chǎn)生一次SPI 中斷，在中斷程序中將數(shù)據(jù)取走放到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。

2.4 單片機(jī)給GSM 模塊發(fā)送AT 指令程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)通過GSM-AT 指令控制GSM 模塊發(fā)送短消息。指令執(zhí)行過程需要單片機(jī)與GSM 模塊完成交互應(yīng)答，每次發(fā)送或接收的字節(jié)數(shù)都有嚴(yán)格規(guī)定，二者必須依據(jù)規(guī)定實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本段子程序主要實(shí)現(xiàn)的功能是系統(tǒng)上電、完成初始化后，將數(shù)據(jù)形成短信發(fā)送到GSM 網(wǎng)。程序的流程圖如圖8所示。

圖7 SPI 串行通信流程圖