СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2013

го то параметра не определено GPS модулем, то оно не отображается, одна ко соответствующая запятая в сообще нии всё равно присутствует. На этом и основан алгоритм выделения требуе мых данных из пакета. Управляющая программа МК пер вичных часов анализирует поступаю щий от GPS модуля поток байтов и, найдя в нём символ $, отмечает для се бя начало очередного предложения. Затем программа анализирует содер жимое полей предложения talker ID и sentence ID до нахождения сочетания GPRMC, после чего обнуляет свой про граммный счётчик запятых. Найден ные путём подсчёта запятых значения времени, признака достоверности дан ных и даты, преобразуются програм мой и в виде короткой строки данных передаются из МК в радиомодуль че рез соответствующий порт UART. Преобразование значения времени заключается в его переводе из форма та всемирного координированного времени UTC в формат московского времени MSK (UTC отстаёт от MSK на 4 ч). Кроме того, программа отбрасыва ет дробнуючасть числа секунд. Преоб разование значения даты заключает ся в следующем. С 0 до 4 ч каждых суток по московскому времени (соответству ет интервалу с 20 до 24 ч поUTC) значе ние принимаемой со спутника даты для MSK является некорректным (от стаёт от корректной московской даты на 1 сутки), поэтому программа на этот период времени МК заменяет прочер ками значение даты, передаваемое в радиомодуль. Остальнуючасть каждых суток значение даты, поступающее из GPS модуля, транслируется в радиомо дуль без изменений, как и значение признака достоверности данных. Необходимо отметить, что в общем случае это значение указывает на до стоверность только навигационных данных, вычисляемых самим GPS мо дулем (например, координат) из всей совокупности принимаемых сигналов от спутников, но не относится к досто верности принимаемого сигнала от каждого отдельного спутника. Таким образом, принятые GPS модулем зна чения времени и даты могут быть фактически достоверными даже при недостоверном значении «признака достоверности», поскольку, как уже го ворилось, они содержатся в самом сиг нале спутника. Это было учтено авто ром при разработке возможных режи мов вторичных часов. Помимо данных, извлечённых из информации GPS модуля, первичные часы в составе информационной стро ки излучают в эфир свой собственный параметр – признак наличия/отсутст вия звукового сигнала. Этот сигнал по умолчанию находится в пассивном уровне, а в активный переходит путём нажатия и удержания одной из кнопок управления устройством. На приёмной стороне (во всех вторичных часах) его можно использовать для генерации сигналовшироковещательного опове щения, например, о начале/конце ра бочего или учебного времени, переры ве на обед и т.п. Таким образом, строка (пакет) излу чаемых в эфир данных во внутреннем формате системы имеет следующий вид: $[hhmmss],[A],[s],[ddmmyy], <CR><LF> где: $ – признак начала сообщения; hhmmss – время в формате MSK, hh – часы, mm – минуты, ss – секунды; А – признак достоверности данных; ddmmyy – дата: dd – день месяца, mm– месяц, yy – последние две цифры года. В период с 0 до 4 ч по MSK это поле имеет вид: « »; s – признак наличия (1) или отсутствия (2) звукового сигна ла; CR, LF – символы, обозначающие конец сообщения. Периодичность передачи указанной строки из МК в радиочастотный мо дуль задана в программе равной пери оду поступления пакета данных из GPS модуля (по умолчанию 1 с). Структурная схема первичных часов приведена на рисунке 3а. Основой уст ройства является МК, управляющая программа которого обеспечивает об работку сигналов от модуля GPS при ёмника, передачу обработанных сиг налов в радиочастотный модуль, а так же функции управления и индикации. МК, цепи управления и индикации, а также преобразователь уровней интер фейсов UART – RS 232 – в совокупнос ти образуют узел, обозначенный на ри сунке как контроллер. Модуль GPS приёмника и радиомо дуль подключены к МК через аппарат ные интерфейсыUART. Ещё один аппа ратный порт UART микроконтроллера, снабжённый внешним преобразовате лемуровнейинтерфейсовUART–RS 232, используется в качестве консольного порта для тестирования, контроля и управления, а также для подключения дополнительных устройств. Все пор ты UART установлены в режим асин хронного обмена данными с одинако выми параметрами. Заметим, что, с точки зрения мини мизации аппаратных затрат, весьма привлекательным представляется ва риант построения системы, при кото ром в составе первичных часов кон троллер вообще отсутствует, а данные передаются из GPS модуля непосредст венно в радиомодуль без какой либо обработки. Выделение из принятых со спутника данных значений времени и даты и преобразование формата вре мени в этом случае целиком возлага ются на вторичные часы. Однако от указанного варианта при проектиро вании системы решено было отказать ся ввиду того, что в эфир передавалось бы много лишних данных. Первичные часы могут функциони ровать в трёх различных режимах. После включения питания по умолча нию устройство переходит в рабочий режим (режим 0), в котором данные, поступающие из модуля GPS приёмни ка, подвергаются программному пре образованию в описанный выше фор мат и с периодичностью 1 раз в секун ду выдаются в порт подключения радиомодуля, а также в консольный порт. Первый сервисный режим (режим1) предназначен для проверкифункцио нирования GPS приёмника при егоюс тировке. В этом режиме данные, посту пающие из GPS модуля, без каких либо преобразований и задержек передают ся контроллером в консольный порт. Наблюдая эти данные в приёмном окне терминальной программы ПК, подключенного к консольному порту (см. рис. 2), можно судить о наличии и количестве доступных спутников в месте расположения GPS модуля. Для указанной цели можно использовать NMEA сообщение с идентификатором GSA – «факторы точности и активные спутники» или с идентификатором GSV – «видимые спутники». Прохож дение информации в обратном на правлении (из консольного порта в GPS приёмник) в режиме 1 устройст вом не поддерживается. Второй сервисный режим (режим 2) предназначен для проверкифункцио нирования и пользовательской на стройки радиочастотного модуля. В этом режиме контроллер обеспечи вает двухсторонний обмен данными между консольным портом и портом ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2013