摘要：c8051f021是美国cygnal公司生产的单片机。具有双串口、低功耗、高速度等优点。本文以gsm的数据业务，设计一种具有报警和定位的移动终端，并介绍该终端的结构框图、工作原理以及i/o配置和初始化程序。

gps模块 移动终端 定位报警

引言

gsm网是目前移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。数据业务作为gsm网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。以gsm网络作为无线数据传输网络，可开发出多种前景极其乐观的应用，如无线远程检测和控制、无线自动警报等。本文基于gsm的数据业务设计一种实时性比较强、数据率为9.6kbps的具有报警和定位的终端。

1 c8051f021简述

c8051f021是集成在一块芯片上的混合信号系统级单片机，芯片上有32位数字i/o端口（引脚），与标准8051的端口（p0～3）相同。c8051f021在功能上有所增强，每个i/o端口都可独立地设置为推挽或开漏输出和弱上拉，这为一些低功耗系统设计提供了节省电源的手段，而其最突出优点就是改进了可以控制片内数字资源与外部i/o引脚相连的交叉开头网络。通过设置交叉开关控制寄存器，将人的数字资源输入输出配置为端口i/o引脚，这就允许用户根据自己的特定应用将通用i/o端口与所需数字资源相结合。c7051f021具有双串口、多中断源、低功耗、高速度、低电压工作（3.3v）、高容量存储器等特性，这些特性满足本终端核心处理器的要求：低功耗、集成度高、可扩展性好等。

2 终端结构框图

终端系统是由c8051f021单片机、gsm模块、gpsoem接收模块、键盘和液晶显示器组成，如图1所示。c8051f021单片机是用来实时采集终端外围设备数据并进行相应的处理；gsm模块即gsm无线调制解调器，完成和gsm网的接续，负责通过串口接收来自单片机所采集到的数据，并以无线电磁波的形式发送，或接收来自远程计算机发来的信息并传递给单片机处理；gpsoem的主要功能是接收卫星发射导航电文的信号，并进行码测量或相位测量，然后根据导航电文提供的卫星位置和时钟差校正信息，计算gps接收机的当前位置，在单片机的控制下传输定位数据；键盘包括数字键和功能键，数字键用来设置呼叫远程主机的号码，功能键具有相应的报警功能如火警、匪警等和辅助功能；液晶显示器用来显示操作信息和提示信息。由于移动终端不需采集和存储大量的数据，仅采集gps-oem模块的导航数据、报警类型数据和存储呼叫远程主机的号码数据和系统程序，所以c8051f021自带的存储器容量即64kb+128 flash和4kb+256b ram已满足本终端的需要，故不需扩展外部存储器。

3 工作原理

在终端中，由gps-oem模块完成位置定位。gsm模块完成与gsm网通信接续，用户按键盘上的报警按钮后，单片机通过串口实时读取来自gps-oem发出的导航电文，从中提取经度、纬度、速度、时间、航向定位数据，并和相应的报警类型数据重新组合形成新的数据格式。同时，以atd指令进行拨号在接，连接成功后通过所建立的数据链路实时传输数据，监控中心计算机接收数据并进行经纬度数据坐标变换、误差校正等处理，在电子在图上实时显示出当前监控的终端地理位置，并实时地跟踪移动终端，并以声光的形式提示工作人员，以便及时处理警情。移动终端也可随时接来自监控中心的控制命令，并依命令执行相应的动作。

4 终端i/o配置和初始化程序

由于本系统需要配置uart0、smbus、uart1、int0和int1（8位），存储器的工作模式为片内方式。p1端口作为4×4键盘的接口，p2、p3口作为通用的i/o端口，其中int0用作远程主机呼叫终端时的中断处理，int1用作键盘中断处理。故c8051f021单片机的emif和i/o端口配置如下。

①设emi的配置寄存器emi0cf=0x00，因为本应用无扩展存储器和存储器映像的i/o设备，即存储器工作模式为片内方式；同时将emifle（xbr2.5）设置为0，这样p037、p0.6、p0.5的引脚将由交叉开关或端口锁存器来决定，不被交叉开关忽略。

②按uart0en=1、uart1en=1、smb0en=1、int0e=1、int1e和emifle=0设置xbr0、xbr1和xbr2为xbr0=0x05、xbr1=0x14、xbr2=0x04。

③配置p1端口为数字输入模式，即p1mdin=0xff。p1端口低4位为键盘输出，高4位为输入，p1mdout=0x0fh(p1.0～p1.3为推挽方式，p1.4～p1.7为漏极开路方式)，p1=0xf0。

④使能交叉开关，即xbare=1，xbr2=0x44。因为emifle=0，交叉开关译码器将不跳过p0.7、p0.6、p0.5引脚，所以按优先权交叉开关译码表进行分配。uart0具有最高优先权，故p0.0分配给tx0、p0.1分配给rx0；smbus的sda、scl分别分配在p0.2、p0.3引脚；uart1的tx1、rx1分别分配在p0.4、p0.5引脚；int0分配在p0.6引脚；int1分配在p0.7引脚。

⑤设置uart0的tx0引脚（tx0，p0.0）、uart1的tx1引脚（tx1、p0.4）为推换输出方式，即p0mdout=0x11。rx0、sda、scl、rx1、int0和int1是由交叉开关分配输入的，因此与其端口配置寄存器的值无关。

⑥p2、p3作为一般i/o端口初始化输入状态，即p2mdout=0x00、p2=0xff和p3mdout=0x00、p3=0xff。

引脚分配如表1所列。表1 单片机引脚分配

初始化程序如下：

void system_init(){

wdtcn=0xdeh; //禁止看门狗

wdtcn=0xadh；

emi0cf=0x00；

xbr0=0x05; //使能uart0、smbus

xbr1=0x14; //使能uart1，使能交叉开关和弱上拉，禁止外部寄存器低端口ale、wr、rd由交叉开关寄存器或地址锁存器决定i/o端口配置

p0mdout=0x11; //tx0、tx1为推挽输出，rx0、sda、scl、rx1、int0和int1是由交叉开关分配输入的，因此与其端口配置寄存器的值无关

p2mdout.0=0x0； //把p2.0位初始化为输入方式，用作lcd的命令/数据的辨别

p2.0=1；

//初始化为4×4键盘接口

p1mdin=0xffh; //配置p1端口为数字输入模式

p1mdout=0x0fh； //配置p1.0～p1.3为推挽方式，p1.4～p1.7为漏极开路方式

p1=0xf0; //p1端口低4位为输出，高4位为输入

p3mdout=0x00； //将p3口设置为输入方式

p3=0xff；

ie=0x85; //使能int0、int1并按默认的优先权进行切换

}

；uart0初始化函数；定时器1为uart0波特率源

void uart0_init(){

scon0=0x50; //uart工作模式为1，8位数据位，使能rx

tmod=0x20； //定时器1工作模式2，8位自动重载

th1=-(sysclk/9600/16);//按波特率设置定时器1的重载值

tl1=th1; //设置定时器1的初始值

ckcon=0x10； //使用系统时钟sysclk作为时基

pcon=0x80; //scod0=1

tr1=1; //启动定时器1

}

;uart1初始化函数；配置定时器4为串口波特率源

void uart1_init(void){

scon1=0x50; //scon1：模式1，8位uart，使能rx

t4con=0x30; //停止定时器；清除中断标示；使能uart波特率模式

rcap4=-(sysclk/9600/32);//按波特率设置定时器t4重载值

t4=rcap4; //给定时器4赋初值

t4con=0x04; //（tr4=1）启动定时器4

ti1=1; //清除hw_uart接收和发送中断

}

;smbus初始化函数

void smbus_init(){

smb0cn=0x04h; //配置smbus在应答周期发送确认ack

smbocr=0x60; //时钟速率大约10μs，根据smbocr公式计算

smb0cn=0x40h; //使能smbus

}

6 总结

该该端具有功耗低、集成度高、数据处理速度快以及数据通信实时性强等特点，可广泛应用于个人、出租车和长途车辆的定位和报警。由于其利用gsm网的电路型数据业务进行无线数据通信，其通信费用相对比较高。