集成5G通信技術和GPS定位的移動終端設計與開發

孔祥銘

（深圳市恒祥通天線技術有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

移動終端一般體積小、便于攜帶且具有極強的通信功能和良好的人機界面，在信息處理功能方面表現豐富，為目前集成5G通信技術和GPS定位的移動終端設計與開發創造了良好平臺。文中將5G、GPS等技術有機集成到同一系統中，其在理論研究以及工程實踐方面都具有極高的現實意義。

1 5G通信技術對移動終端設計開發的影響分析

1.1 5G通信技術的基本特征

5G通信技術屬于第五代移動通信技術，相比于前一代4G技術，5G通信技術網絡在速度表現上更為出色，其基站峰值要求至少在20 Gb/s以上。作為一種新通信技術，其速度存在極大提升空間，目前已經達到730 Mb/s以上。

5G通信技術目前已經建立了泛在網絡，隨著當前通信業務的快速發展，5G通信網絡業務也無所不在，它在豐富業務的同時也在復雜場景中被廣泛應用。大體來講，泛在網絡所展現出的價值內涵包含兩個層面，分別為廣泛覆蓋與縱深覆蓋。廣泛覆蓋指社會生活各個地方的廣覆蓋，如某些山區也能做到覆蓋5G網絡，實現5G通信。在縱深覆蓋方面，其采用大量傳感器建立環境、空氣質量地貌變化監測體系，這體現了5G通信網絡的縱深覆蓋能力，提供了高品質的網絡通信信號深度覆蓋，如在某些網絡品質不好的地下停車場、衛生間等封閉空間也能覆蓋5G網絡信號[1]。

5G通信技術具有低功耗、低時延特征。首先談低功耗，5G通信技術能夠支持大規模物聯網應用，在有功耗要求背景下，5G技術能將功耗直接降低，最大限度改善用戶體驗，確保物聯網產品快速普及于市場。其次談低時延，5G通信技術目前已經在工業自動化、無人駕駛等領域展開操作，保證建立人人、人機信息交流機制，時延范圍控制在1 ms以內。在當前網絡應用要求較高的大背景下，5G技術也在新領域應用中大顯身手。例如，在無人駕駛汽車中就采用了5G通信技術，它能夠在瞬間將信息傳送到車輛上做出反應，對車輛進行制動與控制。

除此之外，5G通信技術的互聯機制也非常成熟，它能夠實現“萬物互聯”。目前，5G互聯網在智能設備應用方面發揮了重大價值作用。

1.2 5G網絡對移動終端設計開發的影響

5G網絡對移動終端設計開發的影響較大，在結合現實需要提供帶寬的過程中需要滿足多個環境的多種要求。首先在快速移動環境中，其最高速率可達到512 kb/s。另外，5G通信技術對于移動計算的影響較大，體現在網絡速度上，切實促進了移動設備通信能力的全面升級。在未來5G全面普及的時代，必定出現移動終端發展滿足眾多新業務要求，主要面向智能化方向快速發展。另外就是基于多種外設強化移動終端功能，保證品牌終端外設兼容相關外設功能，真正做到外設終端發展方向全面優化。就目前看來，5G移動通信終端已經成為了我國移動通信體系中的重要組成環節，它在建立開放、統一標準化技術方向體系過程中也希望創建多種制式，結合多模終端實現全球不同制式背景下的移動終端發展優化[2]。

2 移動終端設計開發需求分析

目前的移動終端設計開發需要滿足多方面需求，簡單分析3點。

2.1 移動終端設計開發主要功能需求

在當前GPS模式配合5G通信技術的背景下，其手持移動設備的應用背景相對較好，在移動智能終端管理、移動車輛管理、地質勘探應用管理、巡檢監察管理等諸多方面都希望做到技術應用優化，為系統優化提供多功能內容支持。具體來說，目前的移動終端設計開發其主要功能需求主要包括了語音視頻通信、與5G公共通信網絡進行通信聯網、存儲資料檢索功能，與此同時實現衛星GPS定位，實現信息管理中心數據有效協調[3]。

2.2 移動終端設計開發結構需求

就目前來看，移動終端在設計開發過程中需要匹配極強的通信能力，建立移動終端設備系統結構圖，其中包括了語音控制、電子導航、數字秘書、5G通信控制、實時嵌入式操作系統、微小型低功耗計算機硬件平臺以及各種計算機數據接口，組建完整的電源系統。

2.3 移動終端設計開發系統選擇

在移動終端設計開發中選用嵌入式操作系統，如Linux系統。嵌入式Linux系統主要以Unix作為核心基礎，它可為系統提供較為強大的網絡功能，基于多種選擇創建窗口管理器。該系統可被應用于多種硬件平臺上，在配置許可證與商家合作關系過程中建立不同設備配置，保證Linux高度模塊化機制有效構建，體現系統代碼開放性，在定制系統方面更為便捷，最大限度降低開發費用。實際上，Linux內核功能表現強大，且性能穩定、小巧靈活、裁減方便，在滿足硬件配置要求基礎上也能完備Linux內核，建立輕量級操作系統[4]。

3 集成5G通信技術和GPS定位的移動終端的設計開發方案與功能實現

3.1 總體設計

對于正常用戶而言，需要利用軟件界面分析功能操作與控制內容，保證發揮移動終端的硬件能力，保證GPS模塊與觸摸式顯示屏應用到位，明確設計目標定位，確保其具有GPS信息數據發送與接收功能、連接監聽功能以及GPS信息打包與短消息發送功能，同時具備一定的錯誤識別功能。就總體設計而言，需要結合串行接口管理模塊設計GPS定位模塊，保證通過Linux串口操作函數實現獨立封裝過程。與此同時，要基于串口監聽工作實現線程操作，保證串口狀態下監聽到位，合理且正確地判斷不同串口狀態下的串口數據發送變化，分析其存儲緩沖技術要求，設置相應標志位[5]。

3.2 功能實現

在集成5G通信技術和GPS定位技術以后，需要建立一套完整的移動終端機制，其中的串口設計在功能實現方面表現突出，下文結合5點具體來談。

3.2.1 串口設置與讀寫功能實現

在串口設置方面，需要利用移動終端系統中的5G通信模塊與GPS模塊共同實現串口數據讀寫，其中主要利用Linux操作系統對串口編程進行分析，提供良好技術支持。具體來講，其串口打開技術流程應該如下：

在Linux串口文件中融入/dev串口一/dev/ttyS0；

打開串口二/dev/ttyS1；

打開串口并通過標準文件打開函數操作；

基于讀寫方式打開串口fd=open（/dev/ttyS0,0_RDWR）；

If（-1==fd）；

Perror（提示錯誤！）

在設置串口過程中，需要保證串口設置滿足波特率設置要求，同時在校驗位設置與停止位設置方面分析串口設置情況，保證結構成員值分析到位。在這里，要采用到GPS模塊，配合移動終端設備電池限制分析電能節約方案，保證結合GPS數據打開串口并進行數據讀取，在讀取完畢后關閉串口。

3.2.2 串口監聽與功能實現

在移動終端設計開發過程中要分析串口監聽功能，保證串口設備采用線程機制對串口狀態進行監聽，同時分析串口的3種狀態，分別為數據連接狀態、監聽狀態以及語音連接狀態。收發數據過程中主要通過判斷狀態來決定處理機制，保證狀態轉換圖設置到位，優化數據流。在數據流中就涵蓋兩種信息內容，分別為GPS數據信息與文字命令編號信息，主要通過附加數據分析數據區分信息類型，列出全部通信事件與處理方法。在這里就運用到了5G single-slot機制，結合接收數據內容分析相應處理方法，發送slot處理函數，對相應模塊處理結果進行分析，如此才能實現對整個系統數據流的有效傳輸[6]。

3.2.3 通信接口函數模型設計與功能實現

在集成5G通信技術與GPS定位技術建立移動終端過程中應該思考其通信接口函數模型構建過程，滿足功能實現要求，結合AT命令實現功能內容。結合功能子函數分析執行特定內容，建立AT命令函數機制，對函數發送AT命令進行判斷，分析子函數完成工作內容，保證函數嵌入對上層，形成接口函數有效信息，直接發送AT命令控制移動終端，體現更大的靈活性與獨立性，便于終端有效調試。例如，采用嵌入式Linux網絡設備接口建立通用功能機制，保證網絡設備遵循接口，結合內核最底層網絡層的IP協議模塊設計要求。在PPP項目中也可以注冊網絡接口，結合接口面向IP層接收和發送數據服務，代替TTY終端例程分析串口驅動連接Modem和Internet，保證物理層與Internet數據有效交換[7]。

3.2.4 GPS數據解析與功能實現

在移動終端設計開發過程中合理利用串口緩沖區，對GPS數據存放內容進行分析，建立數據緩沖區Buffer，對數據提取信息內容進行分析，建立windows附件中的超級終端。在觀察GPS接收機發送數據格式過程中需要分析GPS接收機的標準規格內容，保證傳輸資料格式滿足通信協議要求，介紹GPS數據格式背景下的定位應用內容，并將數據解析算法設計到移動終端中，希望實現其功能應用，滿足GPS數據解析要求。在初始化程序過程中要設置緩沖區，設置布爾量標志，形成GSA-Rflag，正確判斷數據接收情況。再一點就是通過數據頭來判斷數據內容，保證判斷標志位，對緩沖區數據移入結構進行分析，完成數據解析過程[8]。

3.2.5 GPS封裝與功能實現

在GPS封裝過程中要實現模塊功能，實現某些封裝功能。具體來講，首先要保證串行口控制到位，通過GPS設備來連接串行口，識別GPS設備隨機接入內容，保證建立主動控制機制。其次要自動讀取數據內容，主要按照GPS點系列來設置時間間隔內容，并讀取相關數據。在這一過程中要解析并保存數據內容，確保解析讀入數據到位，保存特定緩沖區內容，建立軟件機制管理緩沖區，記錄不同設備數據背景下的相關數據使用狀況。在傳輸GPS數據過程中，需要參考一定協議對GPS數據信息進行封裝處理，建立固定幀數結構。而在通過CDMA無線網絡或短信息方式建立傳輸點過程中也需要設置伙伴節點，完成定位導航功能需求[9]。

4 結 論

總體看來，移動終端便于攜帶、體積小且通信功能強大，因此集成當前的5G通信技術與GPS定位技術來設計開發移動終端是有必要的。這就希望合理應用5G通信技術與GPS定位技術，保證基于多點技術原則設計技術框架，實現某些重要功能，提高移動終端的整體開發水平。換而言之，就是要基于移動計算瓶頸與限制制約條件來實現技術突破，保證移動終端設計與開發到位。