摘要
体系由防盗方针终端和寻觅指引终端两部分组成，防盗方针终端经过GPS信号接纳器接纳卫星信号，FPGA经过DTE接口承受该方位信息并在gps模块中提取出经纬度信息，该信息在加密模块中进行加密然后又经过开发板上的DCE接口传送给GSM模块，GSM模块将该息发送给寻觅指引终端，寻觅指引终端经过GSM模块接纳该信息，并对信息进行解密，一同用与防盗方针终端相同办法确认自身方位，并经过两者各自的肯定方位核算出防盗方针终端相关于寻觅指引终端方位。当装有防盗方针终端的物品丢掉时，可经过寻觅指引终端核算出的防盗方针终端的相对方位并经过FPGA开发板上的LCD显现给用户，能够最大极限的协助人们找回丢掉的物品。
要害字
防盗定位追寻体系 FPGA GPS GSM
1.项目布景
1.1技能布景剖析
GPS（ global Positioning System）即全球卫星定位体系是一个卫星导航体系，由美国国防部（DOD）出资建造，并免费向全世界民间用户敞开。它是真实完结了全球、全天候、接连、实时、以空中卫星为根底的高精度无线电导航体系。GPS由地上操控站、空间设备（SV）、GPS用户接纳机和地上通讯网部分组成。要树立大型GPS归纳服务体系有必要首要在较大规模内树立一个通讯网络，通讯网的好坏是这个体系胜败的要害。为这样一个体系专门树立通讯网在经济上有点因小失大。因而近几年开展起来的价格合理、功用牢靠的共用网（如GSM体系的短消息服务）成为最佳的挑选。跟着GPS技能的开展和电子、通讯、核算机、网络等高新技能的广泛运用，一些先进国家的GPS运用现已适当遍及，树立我国自己的GPS工业和GPS归纳服务体系现已成为电信、邮政、公安、银行、交通等政府职能部门和企事业单位领导和有关专家的一致。
1.2 社会需求布景剖析
近年来，跟着商场经济的日益活泼，人们物质生活水平不断进步，流动人口越来越多，盗抢犯罪率成升高趋势，给人们的的产业造成了重大损失与要挟。各地的治安使命也越来越重，为了保证人们资产的安全，并合作公安部门的接处警，GPS卫星定位体系由于能够高精度地有用完结对方针的实时监控与调度，所以广泛运用于地上移动方针防盗抢。关于GPS，商场有着激烈的需求；关于GPS，商场孕育着巨大的商机。出资GPS项目功在社会，利在企业，该项目体系运作和商场经济相吻合，取之于社会，服务于社会，商场宽广，生命力强，经济效益明显，出资施行二项目具有深远的社会含义和经济含义。
1.3商场职业剖析
GPS技能现已广泛的运用到军事定位，大型物品（如车辆）防盗等范畴，这些高端GPS定位追寻体系大都在7000以上价格昂贵。而且此类防盗体系运用规模狭隘，不方便带着。因而，操作简略，带着方便，价格低廉的个人GPS防盗定位体系具有宽广的运用远景和商场生命力。
2体系计划
2.1 体系规划准则
体系施行准则，是树立在对体系需到达的近远期方针、体系的功用要求、团队人员的承受才能、核算机技能开展的趋势和潮流等要素根底上的。体系施行准则的建立将对体系的软件、硬件和无线通讯作办法起到指导作用。考虑到以上很多要素，本计划规划准则可简明归纳为：齐备性、普适性、敞开性、容错性、牢靠性、安全性、经济性七大准则。具体论述如下：
2.1.1 普适性
本体系规划的普适性准则是指规划应满不同品种用户，不同场合全方位的需求，掩盖各种防盗定位需求，既合适轿车这类大型物品的防盗又合适小型贵重物品的防盗，一同本体系还能够放到人的身上用来进行对人的追寻，扩展产品的运用规模。
2.1.2 敞开性
体系具有可扩展性，留有充沛的二次开发接口，以便于未来的功用扩展。
2.1.3 高效性
体系的规划应充沛考虑到硬件的开支，合理运用硬件资源，进步运算速度，是体系到达高效
2.1.4 容错性
容错性准则指充沛考虑实践数据的各种杂乱情况，采纳相应的技能措施，使其都能够处理。如gps收不到信号，收到过错的数据等。
2.1.5 牢靠性
保证体系运转的安稳牢靠，是一个体系最根本的要求。体系自身的质量有必要得到保证，数据正确性有必要在提交给前进行全面的测验。
2.1.6 安全性
安全性是指牢靠性、保密性和数据一致性。，供给高质量的数据维护，避免数据未经授权的走漏和未被发觉的修正；具有适当高的杂乱性，使得破译的开支超越或许取得的利益，一同又要便于了解和把握。
2.1.7 经济性
体系规划应充沛考虑实践投产本钱，力求少花钱、多就事，能经过本钱较低的软件计划处理的不该经过加大硬件投入处理，对现有出资考虑最大或许的维护。
2.2体系计划的挑选与证明
2.2.1根本计划证明
体系由防盗方针终端和寻觅指引终端两部分组成，两个终端均别离在Spartan-3E开发板上完结，经过无线传输模块通讯，别的加上GPS信号接纳器接纳卫星信号。
无线传输模块计划挑选与证明
计划一 挑选cc2420模块进行通讯
CC2420是Chipcon公司推出的一款契合IEEE 802.15.4规范的2.4GHz射频
芯片，用来开发业无线传感及家庭组网等PAN网络的ZigBee设备和产品。cc2420通讯免费，但通讯间隔短，室外传输间隔只要300米左右，室内传输间隔只要几十米，而本产品所运用的gps信号接纳器定位差错为50米，若运用CC2420则定位的规模十分小，而在小规模内定位又不精确，然后使本产品的运用规模和运用价值都大打折扣。
计划二 挑选GSM模块进行通讯
GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯体系，俗称全球通，是一种起源于欧洲的移动通讯技能规范，是第二代移动通讯技能，其开发意图是让全球各地能够一同运用一个移动电话网络规范，让用户运用一部手机就能行遍全球。 GSM通讯体系为了传输需的各种信令，设置了多种专门的操控信道。GSM通讯随收取必定费用，但通讯间隔长，死角少，能够完结全球通讯，不管两终端相距多远都能够经过GSM进行通讯。
2.2.2终究计划规划思维及结构示意图
防盗方针终端和寻觅指引终端两部分均别离在Spartan-3E开发板上完结，运用GPS信号接纳器承受信息，运用GSM模块进行传输。防盗方针终端的FPGA开发板又包括三个模块：UART模块（完结DTE和DCE的串口通讯），经纬度提取模块（提取出经纬度信息），加密模块（将经纬度信息加密）。寻觅指引终端的FPGA开发板包括UART模块，经纬度提取模块，解密模块（将传入的信息解密），相对方位核算模块（经过对自身经纬度和防盗方针终端经纬度的核算得出防盗方针终端相关于寻觅指引终端的方位），和LCD显现模块（显现防盗方针终端的相对方位）。
体系构成示意图
2.3功用与方针
1） 防盗功用：这是规划本体系的终究意图。将防盗方针终端放到贵重物品受骗物品丢掉后，按下寻觅指引终端上的按键后，能够在LCD液晶屏上看到防盗方针终端相关于寻觅指引终端的方位和方位，然后到达防盗的意图。
2) 定位功用：这是本体系的最根底功用，它是完结防盗功用的一个进程，但关于用户来说确实是一个十分重要的功用，当用户按下寻觅指引终端上的按键后能够在液晶屏上显现自身经纬度，然后完结对自身的的定位
3) 追寻功用 ：这是本体系的扩展功用。防盗方针终端除了作为防盗器以外还可用作定位器，将防盗方针终端放到需求追寻的方针上，经过寻觅指引终端能够精确的知道追寻方针的方位然后对追寻方针进行实时追寻。
方针：本体系所发生的差错主要是由GPS信号接纳器导致，由于体系所运用的GPS信号接纳器归于较低端的信号接纳器，信息差错大约在50米左右，所以本体系要求完结寻觅指引终端对
防盗方针终端的定位，相对间隔差错不超越100米，寻觅指引终端对自身经纬度进行定位差错不超越50米。
3 完结原理
3.1 体系原理
当按下寻觅指引终端上的按键时，寻觅指引终端经过GSM模块向防盗方针终端宣布恳求信息，防盗方针终端接纳到该信息后，经过GPS信号接纳器接纳卫星信号，FPGA经过DTE接口承受该信息并在gps模块中提取出经纬度信息，该信息在加密模块中进行加密然后又经过开发板上的DCE接口传送给GSM模块，GSM模块将该息发送给寻觅指引终端，寻觅指引终端经过GSM模块接纳该信息，并在解密模块中对信息进行解密，一同用与防盗方针终端相同办法确认自身方位，防盗方针终端传来的方位信息和寻觅指引终端自身承受的方位信息一起传入相对方位核算模块。在相对方位核算中寻觅指引终端核算出两终端的相对方位以及防盗方针终端相关于寻觅指引终端的方位。
体系原理示意图
3.2各模块完结原理
3.2.1 UART模块完结原理：
FPGA运用LVTTL或LVCMOS电平供给串行数据给Maxim 器材——用来电平转化的，以满意RS-232电压的电平。反之，Maxim 器材转化相应的LVTTL电平以满意RS-232串行输入数据给FGPA。在Maxim与FPGA的RXD管脚之间串联一个电阻，以维护外部逻辑搅扰。
衔接器不支撑硬件流操控。DCD、DTR和DSR信号衔接一同，相同，端口的RTS和CTS信号衔接在一同。
本体系的UART模块是在EDK 10.1环境中开发完结，运用了开发环境所供给的uartns550_v1_00_b驱动程序，该驱动供给了发送函数void XuartNs550 SendByte (Xuint32 BaseAddress, Xuint8 Data)和接纳函数unsigned int XuartNs550 RecvByte(Xuint32 BaseAddress)。然后使程序能够经过Uart每次发送接纳一个字节的数据。
3.2.2 GPS模块原理
GPS 定位的根本原理是依据高速运动的卫星瞬间方位作为已知的起算数据，选用空间间隔后方交会的办法，确认待测点的方位。GPS 接口：在UP-NETARM2410-S 平台上所选配的GPS 模块是GPS15L/H。
接口特性如下：RS-232 输出，可输入RS232 或许具有RS-232 极性的TTL 电平。可选的波
串口输出协议：输出NEMA0183 格局的ASCII 码句子，输出：GPALM，GPGGA，GPGLL，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVTG（NMEA 规范句子）；PGRMB，PGRME，PGRMF，PGRMM，PGRMT，PGRM（GARMIN 界说的句子）。
还可将串口设置为输出包括GPS 载波相位数据的二进制数据。输入：初始方位、时刻、秒脉冲状况、差分方法、NMEA 输出间隔等设置信息。
在缺省的状况下，GPS 模块输出数据的波特率为4800，输出信息包括：GPRMC、GPGGA、GPGSA、GPGSV、PGRME 等，每秒钟守时输出;
3.2.3 经纬度提取模块原理
假如设备和卫星的通讯正常的话，能够接纳到的数据格局样如下：
$GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6E
数据阐明如下：
$GPRMC 代表GPS引荐的最短数据
204700 UTC_TIME 24小时制的规范时刻，依照小时/分钟/秒的格局
A表明数据OK，V表明一个正告
3403.868 LAT 纬度值，精确到小数点前4位，后3位 N LAT_DIR N表明北纬，S表明南纬
11709.432 LON 经度值，精确到小数点前5位，后3位 W LON_DIR W表明西经，E表明东经
假如当时没有和卫星取得联系，那么字符串的格局为： $GPRMC,UTC_TIME,V,…
下面是一个比如： $GPRMC,204149,V,,,,,,,170698,,*3A
在接纳进程receive 中收到“\n”之后，表明收到一条完好的信息。体系在void gps_parse (GPS_INFO *GPS) 办法中进行数据的解析，在此办法中程序首要查看接纳到的信号是GPRMC信号仍是GPGGA信号，然后顺次提取小时，分，秒，日， 月，年的值，接着依据“，”提取gps信号接纳器的状况（A/V），以及经度，纬度。gps信号中的经度纬度是字符串类型，需求转化为double类型。
3.2.4 GSM模块完结原理
GSM（Global System of Mobile communication）是一种无线数字蜂窝通讯体系网络规范。它界说了建造该网络及供给服务的各种规范。SMS（Short Message Service，短信息服务）归于GSM榜首阶段的规范。短信息事务按其完结的办法可分为点到点短信息事务和小区播送短信息事务。本体系运用了点到点短信息事务来完结两终端间的通讯。其完结的硬件根底主要是两个GSM%&&&&&%板模块及两篇SIM卡。两个GSM模块别离经过Spartan-3E板上的RS-232串口（在本著作中运用DCE RS-232串口）与FPGA进行通讯。
完结的软件根底可分为GSM操控程序与AT指令集。下面别离对这两部分进行论述。
GSM操控程序最根本的完结原理是经过XUartNs550_RecvByte与XUartNs550_SendByte函数对串口进行操作。两个函数的API别离为 Xuint8 XUartNs550_RecvByte ( Xuint32 BaseAddress )， void XUartNs550_SendByte uint32 BaseAddress,Xuint8 Data)。其间BaseAddress为串口的基地址，编写程序时可运用RS-232 DCE的基地址（在xparameter.h中界说），这样XUartNs550_RecvByte会回来从DCE收到的数据，而XUartNs550_SendByte就会向DCE串口发送Data中的数据。而且这两个函数对数据的承受与发送都是堵塞的，即XUartNs550_RecvByte履行后会堵塞直到数据被接纳到，XUartNs550_SendByte履行后会堵塞直到数据被发送到串口的数据寄存器中。因而该堵塞机制保证了发送与承受的数据不会丢掉。综上所述，经过运用这两个根本的串口通讯函数，完结了FPGA对GSM模块的操控，然后完结了对短信息的接纳与发送，然后完结了防盗方针终端和寻觅指引终端之间的通讯。
AT指令是被广泛选用的调制解调器指令言语，它完结了核算机或终端与调制解调器的通讯，供给了核算机或终端对调制解调器的操控接口。在GSM模块的运用中，AT指令完结了对GSM大大都的操作操控，例如atd指令用以完结呼叫指令，at+cmgs指令用于短信的发送，at+cmgr指令能够完结短信息的读取等。当FPGA需求对GSM进行操控时，只需向DCE串口发送相应的指令。因而短信息发送函数的完结为经过XUartNs550_SendByte函数向GSM发送”at+cmgs=SIM号码”+信息内容。以此类推，能够完结短信息接纳函数和短信息剖析函数等根本函数及程序模块。
3.2.5加密解密模块完结原理
本体系选用DES加密算法，DES(Data Encryption Standard)满意了国家规范局欲到达的4个意图:供给高质量的数据维护，避免数据未经授权的走漏和未被发觉的修正；具有适当高的杂乱性，使得破译的开支超越或许取得的利益，一同又要便于了解和把握；DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所运用的密钥也是64位，首要，DES把输入的64位数据块按位从头组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，并进行前后置换（输入的第58位换到榜首位，第50位换到第2位，依此类推，终究一位是本来的第7位），终究由L0输出左32位，R0输出右32位，依据这个规律经过16次迭代运算后，得到L16、R16，将此作为输入，进行与初始置换相反的逆置换，即得到密文输出。 DES算法的进口参数有三个：Key、Data、Mode。其间Key为8个字节共64位，是DES算法的作业密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的作业办法，有两种：加密或解密，假如Mode为加密，则用Key去把数据Data进行加密，生成Data的暗码方法作为DES的输出成果；如Mode为解密，则用Key去把暗码方法的数据Data解密，还原为Data的明码方法作为DES的输出成果。在运用DES时，两边预先约好运用的”暗码”即Key，然后用Key去加密数据；接纳方得到密文后运用相同的Key解密得到原数据，这样便完结了安全性较高的数据传输。加密模块是本体系的特征，对通讯的信息进行加密能够保证通讯信息的安全，即便信息被第三方取得也不会得知防盗方针终端的方位。
3.2.6相对方位核算模块原理
相对方位核算模块能够核算A，B两点的相对间隔以及B相关于A的方位。相对方位核算模块的进口参数有五个：A点的经度，A点的纬度，B点的经度，B点的纬度，A B两点间隔变量的指针，B相关于A的方向变量的指针，B相关于A视点的指针。程序将地球近似看做是一个椭球体，依据赤道半径，极半径，A点经度求得A地点经线圈的半径R1，用R1乘以A B两点的纬度的弧度差便是A点地点纬线圈到B点地点纬线圈的间隔d1。同理可求得A点地点经线圈到B点地点经线圈的间隔d2。A点到B点的间隔等于的d1与d2平方和的开平方。 回来的方向有四种：北偏东，北偏西，南偏东，南偏西，视点介于0到90之间。视点巨细等于d1除以d2的商的横竖切。
3.2.7 LCD显现模块原理
本体系所运用的LCD是FPGA自带的2线16字符液晶显现器LCD。尽管LCD支撑8位的数据接口，为了与其它的XILINX的开发板坚持兼容而且尽或许削减针脚数，FPGA仅经过4位的数据接口线操控LCD，如图所示SF_D[11:8]对应于4位数据。LCD_E为使能信号LCD_RS为寄存器挑选信号，当LCD_RS为0时，表明写入的是指令，当LCD_RS为1时，表明写入的是数据。LCD_RW为读写操控信号，当LCD_RW为0时，表明是写数据，即LCD接纳数据，当LCD_RW为1时，表明是读数据，即LCD输出数据。
每个8位数据的传输有必要被分解为两次4位传输，间隔至少1us。先传高4位，再传低4位。每两个字节之间至少要间隔40us。
本体系运用的LCDIP核分为两部分——硬件部分和软件部分。硬件部分用VHDL完结LCD时序，管脚衔接，时序仿真 软件部分用C言语进行验证，向寄存器中送入数据。完结LCD显现功用。硬件与软件是经过VHDL程序中寄存器的基地址来联系起来的。在本规划中，挑选了两个32位寄存器，即slv_reg0和slv_reg1。寄存器的基地址是在制造LCD IP核的进程中界说的。所编写C言语程序需求包括对LCD的初始化指令，字符或字符串的显现指令和延时程序，而且能够设置所要显现的字符的首地址。初始化指令具体如下:
(1)功用设置指令，写入0x28。制造对显现屏的操作。
(2)输入办法指令，写入0x06。设置地址指针主动加1。
(3)显现开关操控指令，写入0x0C。翻开显现屏。
(4)初始地址指令。
(5)清屏指令。
时钟频率设为1us。
在user logic中界说了四个输出端口，LCD_E,LCD_RS,LCD_RW,lcddata_out[7:4]
挑选两个32位的寄存器，slv_reg0和slv_reg1。Slv_reg0作为字节的传输，不论是指令字节仍是数据字节都送入slv_reg0。而slv_reg1中挑选后三位作为发送数据标志位和指令或是数据的挑选位。具体如下：
界说slv_reg1的第29位即slv_reg(29)为发送数据标志位，即当slv_reg(29)为1时，表明数据已准备好，能够传输。slv_reg1的第30，31位为判别输入的是数据仍是指令的标志位。当slv_reg(30 to 31)为01时，表明写入的数据为指令数据，当slv_reg(30 to 31)为10时，表明写入的数据为要显现的数据。
当向slv_reg1写入操控数据后，slv_reg0中的32位数据中的低8位就将依照所编写的LCD时序进行操作。送入LCD进行显现
3.3硬件框图
本体系选用了MicroBlaze_0核，MicroBlaze与BRAM的衔接选用了LMB办法，与外围设备的衔接选用了OPB总线办法其硬件结构图如下（其间只列出了与本体系有关的硬件结构块，省去了一些细节）：
MicroBlaze_0
MicroBlaze_0是依据Spartan-3E的微处理器IP核, MicroBlaze_0处理器选用RISC架构和哈佛结构的32位指令和数据总线。在本体系中，MicroBlaze是本体系中运算与操控的中心，它能够全速履行存储在片上存储器和外部存储器中的程序，并拜访其间的数据。为了进步功用，MicroBlaze中设指令缓存和数据缓存。
MicroBlaze经过LMB与BRAM相连，经过dlmb对BRAM进行数据的读写，经过ilmb从BRAM中读取指令。MicroBlaze_0经过OPB来拜访低速和低功用的体系资源，如LED，16M×8Flash，RS23_DTE，LCD等。下面再对这LMB和OPB两种总线加以介绍。
LMB
LMB（Local Memory Bus，部分存储总线，如图中dlmb与ilmb）是MicroBlaze与BRAM之间的信息传送线，分为dlmb（数据部分存储总线）和ilmb（指令部分存储总线），两种总线宽度均为32位。dlmb用于MicroBlaze从BRAM中读写数据，ilmb传送MicroBlaze从BRAM中读取的指令。
OPB
OPB(On-chip Peripheral Bus,片上外设总线)供给了MicroBlaze与低速外接设备之间的数据通路。OPB是一种彻底同步总线， 它的功用处于一个独自的总线层级。它不是直接衔接到处理器内核的。OPB接口供给别离的32 位地址总线和32位数据总线。处理器内核能够凭借“PLB to OPB”桥，经过OPB拜访从外设。作为OPB总线操控器的外设能够凭借“OPB to PLB”桥，经过PLB拜访存储器。
OPB上挂接了各品种型的外设。在本体系中，OPB上挂接的外设有Spartan-3E开发板上的Buttons_4Bit,DDR_SDRAM_16Mx16,DIP_Switches_4Bit,Flash_16Mx8,LEDs_8Bit,RS232_DTE,RS232_DCE,LCD,OPB_Timer。
BRAM
BRAM(Block Random Access Memory,块随机存储器)用于寄存MicroBlaze核要运转的程序指令以及需求处理的数据或中心成果等。
BRAM经过LMB接口与LMB相连，然后与处理器相连。ilmb_cntlr为指令部分存储总线操控器，BRAM经过PORTA与ilmb_cntlr相连，ilmb_cntlr担任操控指令数据在LMB总线上的传送；dlmb_cntlr为数据部分存储总线操控器，BRAM经过PORTB与dlmb_cntlr相连，dlmb_cntlr担任操控数据在LMB总线上的传送。
Buttons_4Bit
Spartan-3E开发板上的4个瞬时按钮开关BTN_NORTH、BTN_EAST、BTN_SOUTH和 BTN_WEST及1个Rotary Push-Button Switch（旋转按钮）中运用了BTN_SOUTH和旋转按钮用于用户输入。其间BTN_SOUTH为复位键以从头履行程序，旋转按钮用于接纳用户的追寻定位恳求。其对应的引脚束缚如下：
Net fpga_0_Buttons_4Bit_GPIO_in_pin0> LOC=D18 | PULLDOWN;
Net fpga_0_Buttons_4Bit_GPIO_in_pin1> LOC=H13 | PULLDOWN;
Net fpga_0_Buttons_4Bit_GPIO_in_pin2> LOC=V4 | PULLDOWN;
Net fpga_0_Buttons_4Bit_GPIO_in_pin3> LOC=V16 | PULLDOWN;
Flash_16Mx8
本体系选用了Intel Strata Flash Parallel NOR Flash PROM来寄存需求运转的程序。由于需求FPGA发动后主动加载程序并运转程序，所以需求把程序存储在非易失性存储器中。在本体系中选用16Mx8bit Flash寄存程序（.elf文件）。FPGA发动时，寄存在Flash中的FPGA装备信息与运用软件程序经过OPB总线主动加载到FPGA运转。其引脚束缚较为杂乱，在此只列出其操控引脚的束缚句子：
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_OEN_pin LOC=c18;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_OEN_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_WEN_pin LOC=d17;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_WEN_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_CEN_pin0> LOC=d16;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_Mem_CEN_pin0> IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_emc_ben_gnd_pin LOC=c17;
Net fpga_0_FLASH_16Mx8_emc_ben_gnd_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Uart16550
本体系运用RS232-DTE与GPS模块衔接，比特率为4800，对GPS数据的接纳选用轮询办法；RS232-DCE与GSM模块衔接，比特率为115200，对GSM信息的接纳也选用轮询办法。MicroBlaze一次只对32位数据进行处理，而DTE与DCE每次只串行传送一位数据，而OPB16550串口完结了串行数据与并行数据的转化，Uart16550与体系总线的衔接方法如下图：
引脚束缚为：
Net fpga_0_RS232_DCE_sin_pin LOC=R7;
Net fpga_0_RS232_DCE_sin_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_RS232_DCE_sout_pin LOC=M14;
Net fpga_0_RS232_DCE_sout_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_RS232_DTE_sin_pin LOC=U8;
Net fpga_0_RS232_DTE_sin_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net fpga_0_RS232_DTE_sout_pin LOC=M13;
Net fpga_0_RS232_DTE_sout_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
LCD
Spartan-3E开发板上有2线16字符液晶显现器LCD。FPGA仅经过4位的数据接口线操控LCD。而且4根LCD数据线与StrataFlash 数据线复用。当存储器失能时（SF_CE0=1）,FPGA用作全读/写通道给LCD。相反，当LCD读失能时（LCD_RW=0）,FPGA用作全读/写通道给存储器。所以在对LCD进行操控时，首要是经过总线将LCD使能信号SF_CE0置低。对LCD的软件操控流程在上文中已有叙说，在此只列出其引脚束缚：
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin7> LOC=M15;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin7> IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin6> LOC=P17;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin6> IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin5> LOC=R16;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin5> IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin4> LOC=R15;
Net lcdtest_0_lcddata_out_W_pin4> IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_LCD_E_W_pin LOC= M18;
Net lcdtest_0_LCD_E_W_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_LCD_RS_W_pin LOC=L18;
Net lcdtest_0_LCD_RS_W_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
Net lcdtest_0_LCD_RW_W_pin LOC=L17;
Net lcdtest_0_LCD_RW_W_pin IOSTANDARD = LVCMOS33;
3.4软件流程
防盗定位终端软件流程图
防盗定位终端软件流程阐明：当防盗定位终端通电时，该终端首要检测是否有寻觅指引终端发来的信号假如没有则持续检测，假如有则进入下一步。鄙人一步中终端接纳GPS信号接纳器发来的信号，并提取出其间信息，然后判别信息是否有用，假如无效则持续接纳，假如有用则进行下一步。鄙人一步中体系对提取出来的经纬度信息进行加密，然后将信息进行发送给寻觅指引终端，发送完结后重复上述进程，持续检测是否有寻觅指引终端发来的信号。
寻觅指引终端软件流程图
寻觅指引终端软件流程阐明：当寻觅指引终端通电时，该终端首要检测发动键是否被按下假如没有被按下则持续检测，假如检测到则进入下一步。鄙人一步中终端接纳GPS信号接纳器发来的信号，并提取出其间信息，然后判别信息是否有用，假如无效则持续接纳，假如有用则向前进行。鄙人一步中寻觅指引终端向防盗方针终端发送勘探恳求信号并监听是否收到回应，假如没有收到则持续监听，假如收到则进行下一步解密数据。数据解密完结后进入相对方位核算模块核算相对方位，核算出的数据被送到LCD模块在LCD上显现出需求的信息。显现完结后重复上述进程，持续检测发动键是否被按下。
4体系测验
运用本体系运用GPS和GSM技能在fpga开发板上完结了追寻和定位的功用，为了检测体系的的功用并找出其间的缺乏，咱们拟定了具体的测验计划对不同环境下体系的功用以及体系的容错性进行了测验，依据测验的数据对体系的功用作出了客观的点评，杰出展示了体系的长处也找出了体系的缺乏。
注：室内室外指gps天线的方位
4.1体系自测验计划
4.1.1测验方针
在两周的时刻里，针对体系的定位功用和追寻功用做出测验，测验体系是否满意完结要求的功用，是否具有较好的容错性，并进一步经过数据对体系在不同天然条件下（室内室外，晴天雷雨）的功用作出点评。
4.1.2测验方针
在定位功用测验中将对寻觅指引终进行测验，测验条件包括气候（晴天 雷雨）方位（室内 室外）；在追寻功用测验中将对防盗方针终端和寻觅指引终端进行测验，测验条件包括气候（晴天 雷雨），方位（室内 室外）以及特殊情况进行测验。
4.1.3测验规范
定位功用方针：寻觅指引终端对自身经纬度进行定位差错不超越50米。
追寻功用方针：完结寻觅指引终端对防盗方针终端的定位，相对间隔差错不超越100米追寻功用方针
4.1.3测验作业量估量
小组全体成员会集作业两周，完结体系的测验。
4.2体系自测验计划
4.2.1定位功用测验
测验设备：寻觅指引终，220V交流电。
测验用例1（晴天 室外）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），气候晴
测验进程：将寻觅指引终端各部件衔接好，将gps的天线放到窗外，翻开电源，按一下终端上的定位键，调查寻觅指引终端的液晶屏上所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错，重复进行屡次，核算收到的数据。
测验用例2（雷雨 室外 ）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），雷雨
测验进程：将寻觅指引终端各部件衔接好，将gps的天线放到窗外，翻开电源，按一下终端上的定位键，调查寻觅指引终端的液晶屏上所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错，重复进行屡次，核算收到的数据。
测验用例3（晴天 室内）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），雷雨
测验进程：将寻觅指引终端各部件衔接好，将gps的天线放到室内，翻开电源，按一下终端上的定位键，调查寻觅指引终端的液晶屏上所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错，重复进行屡次，核算收到的数据。
测验用例4（雷雨 室外）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），雷雨
测验进程：将寻觅指引终端各部件衔接好，将gps的天线放到室内，翻开电源，按一下终端上的定位键，调查寻觅指引终端的液晶屏上所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错，重复进行屡次，核算收到的数据。
4.2.2 追寻功用测验
测验设备：寻觅指引终端，防盗方针终端，220V交流电
测验用例1（室外 晴天）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），东新校区（36o 40ˊ19.91〞N, 117o 03ˊ30.58〞E），气候晴
测验进程:将防盗方针终端带到东新校区衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例2（室外 晴天）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），2号宿舍楼（36o 40ˊ01.58〞N, 117o 08ˊ04.48〞E），气候晴
测验进程：测验进程:将防盗方针终端带到本校区的2号宿舍楼衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例3（室外 晴天）
测验环境：高功用核算机中心东五实验室（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），高功用核算机中心东三实验室（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.57〞E），气候晴
测验进程:将防盗方针终端带到高功用核算机中心东三实验室衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心东五实验室，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例4（室外 雷雨）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），东新校区（36o 40ˊ19.91〞N, 117o 03ˊ30.58〞E），雷雨
测验进程:将防盗方针终端带到东新校区衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例5（室外 雷雨）
测验环境：高功用核算机中心（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），2号宿舍楼（36o 40ˊ01.58〞N, 117o 08ˊ04.48〞E），雷雨
测验进程：测验进程:将防盗方针终端带到本校区的2号宿舍楼衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例6（室外 雷雨）
测验环境：高功用核算机中心东五实验室（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E），高功用核算机中心东三实验室（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.57〞E），雷雨
测验进程:将防盗方针终端带到高功用核算机中心东三实验室衔接好各部件，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心东五实验室，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，将核算数据与实践数据相比较，核算体系的差错。
测验用例7 （防盗方针终端终端无信号）
测验环境：高功用核算机中心东五实验室（36o 39ˊ57.19〞N, 117o 07ˊ57.64〞E）
测验进程:将防盗方针终端放到无信号区，翻开电源；将寻觅指引终端放在高功用核算机中心，翻开电源，按下寻觅键，调查并记载寻觅指引终端的液晶显现屏所显现的信息，再将防盗方针终端放到有信号区调查显现屏所显现的信息。
4.3体系测验成果
4.3.1定位功用测验成果
测验用例1
实践经度：117o 07ˊ57.64〞E ≈117.1326778o
丈量经度：117. 13261o
经度差错：0.00006 o
实践纬度： 36o 39ˊ57.19〞N≈36.6658861o
丈量纬度： 36.6658317o
纬度差错：0.00005 o
测验用例2
实践经度：117o 07ˊ57.64〞E≈117.1326778o
丈量经度：117. 132623 o
经度差错：0.0005 o
实践纬度：36o 39ˊ57.19〞N≈36.6658861o
丈量纬度：36.6658324o
纬度差错：0.00005
测验用例3
实践经度：117o 07ˊ57.64〞E
丈量经度： 无信号
经度差错：
实践纬度：36o 39ˊ57.19〞N
丈量纬度： 无信号
纬度差错：
测验用例4
实践经度：117o 07ˊ57.64〞E
丈量经度：无信号
经度差错：
实践纬度：36o 39ˊ57.19〞N
丈量纬度： 无信号
纬度差错：
4.3.2 追寻功用测验成果
测验用例1
实践间隔：约7.8km
实践方位： 南偏西75 o
核算间隔：7812m
核算方位：南偏西 75.9 o
间隔差错：12m
视点差错：0.9 o
测验用例2
实践间隔：约755米
实践方位：南偏东约60 o
核算间隔： 765.8米
核算方位：南偏东57.3 o
间隔差错：10.8米
视点差错：2.7 o
测验用例3
实践间隔：约20m
实践方位：正东
核算间隔：14.6m
核算方位：南偏东81.2 o
间隔差错：5.4
视点差错：8.8 o
测验用例4
实践间隔：约7.8km
实践方位： 南偏西75 o
核算间隔：7836m
核算方位：南偏西 73.6 o
间隔差错：36m
视点差错：1.4 o
测验用例5
实践间隔：约755米
实践方位：南偏东约60 o
核算间隔： 623.5米
核算方位：南偏东54.3 o
间隔差错：24.5米
视点差错：5.7 o
测验用例6
实践间隔：约20m
实践方位：正东
核算间隔：14.6m
核算方位：南偏东81.2 o
间隔差错：5.4
视点差错：8.8 o
测验用例7
按下寻觅指引终端的定位键后，若防盗方针终端处于gps无信号区，则寻觅指引终端显现屏上没有反应，一旦防盗方针终端处于gps有信号区，则防盗方针终端当即向寻觅指引终端宣布信号，寻觅指引终端上显现出方位信息。
4.4测验数据剖析
4.4.1定位功用测验数据剖析
由于测验数据可知本体系受气候情况影响较小，在室外不管晴天雨天均可进行精确认位，但由于gps信号在屋内较弱，所以gps信号接纳器在屋内或许承受不到信号，从未导致无法定位，这也是本体系的最大缺乏。
4.4.2 追寻功用测验数据剖析
本体系选用gps和gsm受气候等天然要素影响较小，所以不管是在晴天仍是下雨天都能够完结寻觅指引终端对防盗方针终端的精确认位。因运用的gps定位体系质量较差，当两终端相距较近时相对差错过大。但此情况下已没有必要经过本体系寻觅防盗方针终端，可直接经过肉眼调查找到。
5特征
- 信息安全性高，这是本著作的一大特征。当时商场上的防盗定位产品，多没有对待追寻的物品的经纬度信息进行加密，这样信息假如被第三方截获，物品的安全很或许遭到要挟。而本著作在很大程度上弥补了这一缺点。榜首，对传输的经纬度信息将其加密后传输，避免物品的方位信息被第三方截获并被歹意修正或运用；第二，GSM通讯自身就有很好的防盗拷才能，在对信息加密的根底上，运用GSM通讯的这一特色进一步保证了信息的安全性。
- 定位精度较高。本著作的GPS运用了我国的斗极卫星导航体系，其定位精度到达了12m左右，在某些场合下乃至到达了5-10m。对这一点咱们也对GPS数据进行了测验，发现其经纬度数据的精确度均到达了0.0001’,以地球半径为6378km进行简略的计算，其水平定位精度约为10m。上述的定位精确度足以到达对丢掉物品的定位与寻觅。
- 受气候等外在要素的影响小。这是由GPS和GSM的特色决议的。首要GPS信号不会遭到稠密云层、大雾、下雨和下雪等不良气候的影响，GPS信号的波长足以让它穿越空气中的各种障碍物，换句话说，大都恶劣气候彻底不会对GPS的正常作业发生影响；再便是GSM通讯也简直不受大都晦气气候的影响，这一点咱们能够从平常的手机短信息运用中体验到。
- 定位追寻的有用间隔较远。所谓定位追寻的有用间隔，在此处能够了解为两终端均能接纳到各自当时方位的有用经纬度信号并能正常地通讯时，两终端的相对间隔。首要GPS的有用定位规模是全球性的，在绝大大都情况下，GPS都能供给有用而精确的经纬度方位，然后保证了体系所用的方位数据的时效性，然后增大了定位追寻的有用间隔。其次，GSM通讯也具有全球化的运用，不管通讯间隔的长短，GSM都能所保证传送的信息具有杰出的安稳性与正确性。因而，本体系保证了远间隔情况下两个终端对数据的有用的接纳及其之间的杰出的通讯，保证了较长的有用定位追寻间隔。
- 本钱较低。Spartan-3E系列的器材密度规模为10万到160万体系门，其单位逻辑单元的本钱是FPGA职业中最低的。Spartan-3E器材在业界榜首个打破 了2美元*的10万体系门价格和10美元的100多万体系门价格的极限。所以尽管本体系包括的各模块都比较杂乱，外围器材较多，但由于整个体系依据Spartan-3E且Spartan-3E供给了丰厚的外围设备接口，因而体系各部分均得到了很好的完结，充沛运用了Spartan-3E开发板的高性价比特性。
- 本著作的可扩展性强，有很好的商场远景。尽管本著作彻底完结了定位追寻功用和根本的人机交互功用。但由于开发时刻有限，仍有一些功用能够进一步被扩展完善，所以本著作的功用仍具有很大的提高空间。例如在功用扩展方面，运用Spartan-3E的强壮功用，能够进行一对多通讯，这样就能够完结对多个物品的一同盯梢，极大地扩展了体系的运用价值；人机交互方面，本体系运用的是开发板供给的16×2 LCD和少量几个按键，终端与用户的交互功用有限，因而彻底可改用VGA显现，键盘输入及语音对人机交互功用进行扩展，这样会极大丰厚本著作的功用及运用场合，扩展其商场远景。
