摘要：交通信息系統(tǒng)PDA為了使內(nèi)部信息具有實時性，并為降低服務成本，不使用GPRS或其它更新方式，而是使用傳呼接收電路，實時更新鐵路、民航交通信息。本文簡要介紹了此功能實現(xiàn)所采用的硬件結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議及處理方式。

　　1 引言

　　近年來，一種稱作 PDA(個人數(shù)字助理)，又稱掌上電腦的電子消費產(chǎn)品進入了人們的生 活。它著重于個人事務的處理，在整理與記錄個人資料方面有其獨到和強大的功能。此類產(chǎn) 品種類以設計精巧、功能齊全、便于攜帶等優(yōu)點給人們的生活提供了很大的方便。

　　PDA 的主要功能是管理個人信息，提供通訊錄、記事本、日程安排、便箋、計算器、錄 音和辭典等功能，輸入方式多采用連筆手寫，簡便易用。但是，普通PDA 的缺點是信息缺 乏實時性。現(xiàn)在流行的PDA 都可以通過無線方式實時更新自身數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸大都通 GPRS 或無線Web。鐵路民航交通信息系統(tǒng)PDA 將傳呼接收芯片置于系統(tǒng)內(nèi)部，接收來自傳 呼臺自建服務器的專用信息和實時信息來更新信息，這給日益衰落的傳呼服務帶來了商機。 它的一個重要功能是實現(xiàn)列車時刻表和民航時刻表的動態(tài)查詢，并能實現(xiàn)智能計算出發(fā)地到 目的地近、省錢、省時的路線等功能。

　　傳呼臺可發(fā)送的信息種類比較單一，為了增加信息種類，系統(tǒng)在傳呼發(fā)射臺自建服務器 向PDA 用戶發(fā)送實時交通信息，如列車時刻表的局部更新信息，臨時客車、晚點列車、剩 余票額等信息，這樣用戶可以動態(tài)掌握的交通信息。 本文介紹了此功能實現(xiàn)所采用的硬件結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議，以及根據(jù)實驗結(jié)果而提出的改進 處理方式。

　　2 便攜式鐵路民航信息系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

　　便攜式鐵路民航信息系統(tǒng)在硬件上使用了高性能的32 位ARM7 RISC 處理器內(nèi)核，能夠 進行復雜的數(shù)據(jù)處理；在軟件上配備了自主開發(fā)研制的XGW 嵌入式操作系統(tǒng)，應用擴展性 強，在此基礎(chǔ)上可以進一步開發(fā)電子郵件收發(fā)、嵌入式瀏覽器等網(wǎng)絡功能。

　　嵌入式處理器采用 Cirrus Logic 公司EP7211，該器件專門為低成本、超低功耗的應用 設計的。它包含ARM7TDMI 處理器內(nèi)核和豐富的外圍接口，外圍接口有CODEC 聲接口、多媒體 CODEC 接口、SPI 串行A/D 接口、單色LCD 接口、DRAM 接口、紅外接口、2 個PWM 接口、實時 時鐘RTC 以及電源檢測接口。EP7211 的內(nèi)核電路工作在2.5V，而外圍電路工作3.3V，它可 根據(jù)具體情況對內(nèi)核的時鐘進行動態(tài)編程控制，可工作在18MHz，36MHz，49MHz 和74MHz。 另外EP7211 還有三種基本供電模式：正常操作（Operating）、空閑（Idle）和等待（Standby）。 正常操作模式下EP7211 的所有時鐘和外圍都正常加電；空閑模式就是關(guān)閉CPU 工作，其它部 分與正常操作模式一樣；等待模式是主時鐘被關(guān)斷，整個CPU 及相關(guān)外圍（除中斷和RTC） 關(guān)斷，但可通過中斷或按鈕來喚醒。所以它非常適合便攜式電子系統(tǒng)的應用。紅外(IrD)接口 用來完成便攜式鐵路民航信息系統(tǒng)之間的無線數(shù)據(jù)交換，去掉了數(shù)據(jù)交換需要電纜連接的麻 煩；串行接口為程序和數(shù)據(jù)及軟件升級而設計。傳呼譯碼芯片接收個人傳呼及公共信息； 收音設備可接收多個頻道的電臺節(jié)目；LCD 和觸摸屏提供顯示和輸入的人機界面；語音錄放 電路為簡短信息提供語音的錄入和播放；Flash RAM 與SRAM 存儲程序和數(shù)據(jù)，為程序運行 提供緩存；電源電路將電池或外加電源變換為嵌入式處理器和外圍電路所需要的3.3Ｖ、2.5 Ｖ和23.5Ｖ。

　　3 通信協(xié)議介紹

　　便攜式鐵路民航信息系統(tǒng)通過傳呼接收的信息種類很多，包括一般的個人傳呼、天氣預 報、電視預報、股票信息等公用信息。這類信息即使有一定的誤碼率也不會影響用戶的使用， 但對于鐵路民航時刻表、民航時刻表等保存在FLASH 中的特殊信息必須保證其準確性，因 為這類信息將涉及一些計算，如票額計算等。所以此類信息必須在確定其完全正確時才能更 新PDA 的FLASH 中的數(shù)據(jù)。為此，在尋呼協(xié)議的基礎(chǔ)上，我們又另加了一層協(xié)議。這層協(xié) 議不僅能校驗數(shù)據(jù)，還能幫助接收端區(qū)分各類信息。

　　世界上的尋呼協(xié)議標準有多種，當前尋呼協(xié)議已從初期的模擬音頻信令發(fā)展為現(xiàn)在的數(shù) 字編碼格式，如POCSAG，GSC，F(xiàn)LEX，ERMRS 和APOC5 種數(shù)字尋呼協(xié)議。其中POCSAG 碼應用為廣泛，所以我們簡要介紹一下它的編碼格式。

　　POCSAG 碼的總體概貌見圖2。它的基本單位是碼字，一個碼字由32ｂｉｔ組成。傳輸 采用同步傳輸，由一個前導碼和一批或數(shù)批碼組組成。每批碼組包含一個幀同步碼字和8 幀 (兩個碼字為一幀)數(shù)據(jù)。

　　前導碼是 1010……的交替碼，共576 位。其作用是讓各接收機做好接收準備，使接收機 獲得位同步，以便在后面獲得碼組同步。 前導碼后面跟隨至少一批的碼組。批量是根據(jù)發(fā)送信息的長短和發(fā)、收雙方位同步誤差 度來確定的，一般為8～20 批。每批碼組包含一個同步碼字和8 幀，每幀又分為2 個碼字， 可以用來傳送地址或數(shù)據(jù)。之所以每批碼組包含8 幀，是為了隱含地址碼的低3 位。

　　碼字分為同步碼字、地址碼字、信息碼字和空閑碼字 4 種。同步碼字用于標識一批碼組 的開始；地址碼字在其隱含低3 位地址的幀中發(fā)送，對應傳呼機的地址；信息碼可以在任一 幀中發(fā)送，但它必須緊隨其地址碼字。碼字的第1 位為0 表示是地址碼字，為1 表示是信息 碼字。若沒有信息發(fā)送，則用空閑碼字填充?？臻e碼字固定為011110001001110000010111。

　　POCSAG 的碼字都是BCH(31，21)編碼加1 位偶校驗位構(gòu)成(32bit)，其第22～31 位是Ｂ ＣＨ糾錯附加碼，即對前面1～21 位進行糾錯編碼。一位是偶校驗，使32 位碼字中1 的個數(shù)為偶數(shù)。該編碼能糾正2 個或檢出5 個隨機錯誤。

　　一個尋呼機可以有兩個或更多的地址碼。對每一個地址，POCSAG 都能提供4 種不同的 意義，它們就是由地址碼字里的20 和21 兩位來表示的。如鐵路民航交通信息系統(tǒng)PDA 中 所使用的MA93C10A 傳呼譯碼器多可擁有4 個地址，而PDA 所使用的中鐵尋呼臺給每個 傳呼機也分配了4 個地址，對應每個地址的不同功能位，中鐵尋呼所發(fā)送的信息如表1 所示。

　　由于中鐵尋呼的第 4 地址暫時沒有用來發(fā)送任何信息，所以鐵路民航信息系統(tǒng)PDA 的 數(shù)據(jù)發(fā)送服務器使用第4 地址作為第3 廣播地址來發(fā)送民航時刻表和鐵路民航時刻表的更新 信息。同時還要用第1 地址，即個人地址來發(fā)送一些點播信息，如民航晚點信息、臨時客車 信息、列車晚點信息、剩余票額信息以及文稿信息等。鐵路民航信息系統(tǒng)PDA 的數(shù)據(jù)發(fā)送 服務器是為了發(fā)送鐵路民航信息系統(tǒng)PDA 用戶的專用信息而設立的，它獨立于尋呼臺的服 務器，只和尋呼臺的編碼器通訊，數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼器編碼后，進行調(diào)制，發(fā)送。

　　由于第 1 地址增加了民航晚點信息等多類信息，所以為了接收端區(qū)分不同的信息種類， 在每條信息的開始增加一個信息種類標志位。輸入到編碼器的數(shù)據(jù)格式如圖7 所示。

　　其中，‘Ｗ’是漢字1200 傳呼機的標志，傳呼地址是7 個字節(jié)的傳呼機個人地址，‘Ｄ’ 是音調(diào)選擇字節(jié)，種類和種類反碼各占一個字節(jié)，信息是有效數(shù)據(jù)，0ｄ是一條傳呼結(jié)束標志 字節(jié)。

　　在第 1 地址發(fā)送的各類信息只發(fā)送一遍，而且即使在BCH 校驗后仍有比較低的誤碼率， 也不會影響PDA 的正常使用，因為收到的數(shù)據(jù)實際只是作為一般個人傳呼，不進行計算等 操作，所以不會導致PDA 死機或計算后的數(shù)據(jù)不正確，因此，在數(shù)據(jù)格式中我們沒有增加 另一層校驗。

　　對于在第 4 地址發(fā)送的民航時刻表和列車時刻表在處理上則不一樣，因為這類信息要改 寫FLASH 中的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)在PDA 進行如票價、里程等計算時經(jīng)常用到，所以這類信 息的更新要確保正確無誤，為此，我們在BCH 校驗的基礎(chǔ)上增加了另一層校驗，數(shù)據(jù)格式 如圖8 所示。

　　其中，包號和包號反碼是為了將大數(shù)據(jù)量的民航時刻表分包發(fā)送而設置的，校驗和是“信 息種類”、“信息種類反碼”、“包號”、“包號反碼”、“信息”的累加和，這樣就在BCH 校驗 的基礎(chǔ)上又增加了一層校驗。為了防止某一包數(shù)據(jù)校驗出錯，每包又發(fā)送至少兩遍，這樣 終確保寫入FLASH 中的數(shù)據(jù)是正確的。

　　對于鐵路、民航時刻表這樣的大數(shù)據(jù)量更新，由于編碼器的輸入數(shù)據(jù)波特率為4800bps， 而輸出數(shù)據(jù)波特率僅為1200bps，這樣發(fā)送所需要的時間會比較長，如果發(fā)完，PDA 在寫FLASH 的過程中因為耗電較大，電能將不夠用，所以必須分幾次發(fā)完，而且為了防止 這種大數(shù)據(jù)量的發(fā)送造成其它用戶傳呼信息的積壓，發(fā)送程序控制在晚上0 點以后發(fā)送。

　　實驗證明，以上處理方式仍有待改進，原因在于有時用戶長期不在服務區(qū)，或者長期關(guān) 機，或者用戶所在區(qū)域信號微弱，造成信息不能正常更新。所以必須在協(xié)議上，以及設備上 進行改進。對于用戶所在區(qū)域信號微弱情況，可以通過增加發(fā)射功率或發(fā)射基站，以及通過 反饋環(huán)進行功率控制等技術(shù)進行解決。對于長期不在服務區(qū)的用戶，可以建立定點數(shù)據(jù) 服務部，或告知用戶通過網(wǎng)絡。

　　4 結(jié)論

　　傳呼通信是一種不可靠的單向通信，為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，便攜式鐵路民航信息系 統(tǒng)在傳呼臺自建服務器，增加一層傳輸協(xié)議，并增加發(fā)送遍數(shù)保證了接收數(shù)據(jù)的準確性。通 過具體實踐證明，這種方法切實可行，即將獲得實際應用。