全站儀與 PDA及其藍(lán)牙通信研究

易致禮,劉韶軍

(北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院,北京 100038)

全站儀與 PDA及其藍(lán)牙通信研究

易致禮,劉韶軍

(北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院,北京 100038)

首先研究如何在全站儀與 PDA之間通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行串行通信,并給出數(shù)據(jù)線的制作方法以及數(shù)據(jù)通信的程序代碼。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究如何實(shí)現(xiàn)全站儀與 PDA之間的藍(lán)牙無線通信。

全站儀;PDA;PPC;藍(lán)牙;通信

一、引 言

個(gè)人數(shù)碼助理 (personal digital assistant,PDA)一般是指掌上電腦。PDA通常采用手寫筆作為輸入設(shè)備,以存儲(chǔ)卡作為外部存儲(chǔ)介質(zhì)。在無線傳輸方面,大多數(shù) PDA具有紅外和藍(lán)牙接口,以保證無線傳輸?shù)谋憷浴Ｊ褂梦④沇 indowsMobile系列操作系統(tǒng)的 PDA又叫隨身電腦 (pocket PC,PPC),是得到大多數(shù) IT廠商支持的一種高端 PDA產(chǎn)品,具有全彩的液晶屏幕、筆觸式輸入等特點(diǎn)。考慮到一般文獻(xiàn)中對(duì)二者不嚴(yán)格區(qū)分,本文所言 PDA即PPC。

當(dāng)前,很多單位的全站儀觀測(cè)數(shù)據(jù)一般都是由PDA處理的,這就涉及如何將全站儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)讀入 PDA的問題。傳統(tǒng)的做法是觀測(cè)完畢后,觀測(cè)員讀數(shù),記錄員記錄后回讀,觀測(cè)員確認(rèn)。這種做法雖然是久經(jīng)考驗(yàn),但是也有以下不足:①容易讀錯(cuò)、聽錯(cuò)、寫錯(cuò);②效率不高。針對(duì)此問題,筆者探討能否進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),變讀記為傳輸,即實(shí)現(xiàn)全站儀與PDA之間的數(shù)據(jù)通信,進(jìn)而減少錯(cuò)誤,提高工作效率。

二、通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行串行通信的研究

通過分析,筆者認(rèn)為實(shí)現(xiàn)全站儀與 PDA之間數(shù)據(jù)通信是可行的。理由如下:①全站儀的顯示數(shù)據(jù)必然對(duì)應(yīng)著底層的基礎(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù);②全站儀提供了數(shù)據(jù)輸入輸出端口;③PDA也有數(shù)據(jù)輸入輸出端口。可以在弄清楚各通信端口的定義的基礎(chǔ)之上制作數(shù)據(jù)線,然后利用數(shù)據(jù)線進(jìn)行編程調(diào)試工作。本文以尼康(Nikon)系列全站儀和 HP iPAQ PDA為例展開研究。

1.全站儀通信端口定義

Nikon全站儀的輸入輸出端口是一種圓形連接器,采用 RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的全稱是 E IA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn),其中 E IA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì),RS(recommended standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn),232是標(biāo)識(shí)號(hào),C代表RS232的最新一次修改。它是目前使用最廣泛的一種串行物理接口。例如在 PC機(jī)上的COM1、COM2接口,就是 RS-232C接口。對(duì)于一般雙工通信,僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn),如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 150、300、600、1 200、2 400、4 800、9 600、19 200波特。

Nikon全站儀的輸入輸出端口的各針腳名稱如圖1所示。

圖1 Nikon全站儀各針腳名稱

Nikon全站儀輸入輸出端口各針腳的定義如表1。

表1 Nikon全站儀各針腳定義

2.PDA通信端口定義

HP iPAQ PDA所配 22針接口(PDA一側(cè))各針腳定義如表2。顯然,HP PDA的22針端口包含RS-232系統(tǒng)部分針腳的定義。

表2 HP iPAQ PDA 22針接口各針腳定義

3.數(shù)據(jù)連接線的制作

Nikon全站儀的輸入輸出裝置一般只使用 1、2、5這 3針。對(duì)于串行通信,HP PDA的 22針接口只使用 7、8、22號(hào)針即可。考慮到一端的輸出信號(hào)即是另一端的輸入信號(hào),其具體接線方法如表 3。

表3 全站儀與PDA接線方法

按照上述接線方法,將全站儀的插頭和 PDA的插頭直接焊接,就做成了一根數(shù)據(jù)連接線。數(shù)據(jù)連接線攜帶方便,結(jié)實(shí)耐用。

4.串行通信代碼

有了數(shù)據(jù)連接線,就可以開始測(cè)試全站儀與PDA之間的通信。但這里有個(gè)前提,那就是全站儀和 PDA的波特率必須設(shè)置成同樣的,比如波特率都設(shè)置成 4 800。筆者采用Microsoft Visual Basic 2008為平臺(tái)來進(jìn)行測(cè)試,通信部分代碼如下:

至此,就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全站儀與 PDA之間通過數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行的數(shù)據(jù)串口通信。

5.通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)串行通信的利弊

筆者通過長時(shí)間使用數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,體會(huì)到通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行串行通信的優(yōu)點(diǎn)有兩點(diǎn):①極大地減輕了記錄員的工作量,提高了記錄速度;②提高了記錄的準(zhǔn)確率,減少了不必要的返工。

在長時(shí)間的使用中,改造后的數(shù)據(jù)連接線雖然結(jié)實(shí)耐用,但是插拔次數(shù)多了仍然會(huì)出問題。首先是連接線的接頭處接線容易折斷,需要重新焊接。其次是多次插拔會(huì)導(dǎo)致 PDA插槽的串口通信部件的損壞,不能再進(jìn)行數(shù)據(jù)線通信。這樣一來,PDA就基本廢棄,造成浪費(fèi)。為解決這個(gè)問題,我們想到了無線通信。

三、通過藍(lán)牙進(jìn)行無線通信的研究

藍(lán)牙 (Bluetooth)是一種支持設(shè)備短距離通信(一般 10 m內(nèi))的無線電技術(shù)。能在移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用藍(lán)牙技術(shù),能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信,從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效,為無線通信拓寬道路。

1.藍(lán)牙的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

藍(lán)牙的技術(shù)優(yōu)勢(shì)很明顯:①免費(fèi)使用。Bluetooth無線技術(shù)規(guī)格是供全球成員公司免費(fèi)使用的。許多行業(yè)的制造商都積極地在其產(chǎn)品中實(shí)施此技術(shù),以減少使用零亂的電線,實(shí)現(xiàn)無縫連接、流傳輸立體聲、傳輸數(shù)據(jù)或進(jìn)行語音通信。Bluetooth技術(shù)在 2.4 GHz波段運(yùn)行,該波段是一種無須申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué)無線電波段。正因如此,除了設(shè)備費(fèi)用外,使用Bluetooth技術(shù)不需要支付任何費(fèi)用。②應(yīng)用廣泛。Bluetooth技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用,集成該技術(shù)的產(chǎn)品從手機(jī)、PDA、汽車到醫(yī)療設(shè)備,使用該技術(shù)的用戶從消費(fèi)者、工業(yè)市場(chǎng)到企業(yè)等等,不一而足。低功耗、小體積以及低成本的芯片解決方案使得 Bluetooth技術(shù)甚至可以應(yīng)用于極微小的設(shè)備中。③使用方便。Bluetooth技術(shù)是一項(xiàng)即時(shí)技術(shù),它不要求固定的基礎(chǔ)設(shè)施,且易于安裝和設(shè)置。不需要電纜即可實(shí)現(xiàn)連接,只需擁有Bluetooth產(chǎn)品,檢查可用的配置文件,將其連接至使用同一配置文件的另一Bluetooth設(shè)備即可。

2.給全站儀加裝藍(lán)牙功能

PDA上有藍(lán)牙通信功能,能不能實(shí)現(xiàn)全站儀與PDA之間藍(lán)牙通信呢?問題的關(guān)鍵在于除了個(gè)別新型全站儀外,目前大量在用的全站儀不提供藍(lán)牙通信功能。為了實(shí)現(xiàn)全站儀與 PDA之間藍(lán)牙通信,必須給全站儀加裝藍(lán)牙通信功能,首選的是小型外置藍(lán)牙模塊。由于目前的全站儀的通信端口一般都是圓形連接器,而這種圓形連接器在市場(chǎng)上使用的不是很普遍,能找到的一般都是接口為 9針串口的藍(lán)牙適配器,所以,首要的任務(wù)就是:先把圓形連接器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成 9針串口的信號(hào),然后將 9針串口的信號(hào)轉(zhuǎn)換成藍(lán)牙信號(hào)。

(1)圓形連接器轉(zhuǎn)換成 9針串口

圓形連接器和9針串口都采用RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)。圓形連接器的各針腳定義前已述及,下面要搞清楚 9針串口的各針腳定義,詳見表 4。

表4 9針串口各針腳定義

根據(jù)圓形連接器和 9針串口各針腳的定義,并考慮到一端的輸出信號(hào)即是另一端的輸入信號(hào),其具體接線方法如表 5。按照表 5的接法,我們就可焊接一條圓形連接器轉(zhuǎn)換成 9針串口的適配線,實(shí)際工作中,這條適配線(包括兩端的接口)總長應(yīng)盡量地短,不宜超過 10 cm。

表 5 圓形連接器與 9針串口的接線方法

(2)9針串口轉(zhuǎn)換成藍(lán)牙信號(hào)

圓形連接器信號(hào)轉(zhuǎn)換成 9針串口信號(hào)可以直接通過電路轉(zhuǎn)換,是因?yàn)樗鼈兌疾捎?RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)。9針串口信號(hào)轉(zhuǎn)換藍(lán)牙信號(hào)就不能靠電路轉(zhuǎn)換,因?yàn)樗鼈儾捎玫牟皇墙y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。要想實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換,必須要有轉(zhuǎn)換芯片。不過,市場(chǎng)上有接口是 9針串口的藍(lán)牙適配器,當(dāng)前需要做的只是選擇一款適合的。我們對(duì)藍(lán)牙適配器的要求主要有兩點(diǎn):①體積小,充電一次使用時(shí)間長;②需要有內(nèi)置驅(qū)動(dòng)程序,因?yàn)樗{(lán)牙適配器最終相當(dāng)于接在全站儀上,而全站儀是無法驅(qū)動(dòng)它的。根據(jù)這兩點(diǎn)要求,筆者選擇了一款型號(hào)為 BT5701、尺寸為 62×34× 14mm、重 26 g的串行藍(lán)牙適配器,如圖 2所示,它采用MiniUSB接口充電。

圖2 BT5701型串行藍(lán)牙適配器

至此,一條圓形連接器轉(zhuǎn)換成 9針串口的適配線做成了,再購買一個(gè)端口為 9針串口的串行藍(lán)牙適配器。用適配線將全站儀和藍(lán)牙適配器連接起來,實(shí)際上就是給全站儀加裝了藍(lán)牙模塊,從而讓全站儀具備了藍(lán)牙通信功能。

3.藍(lán)牙通信代碼

在進(jìn)行藍(lán)牙通信測(cè)試前,要將藍(lán)牙適配器和PDA進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)的工作。由于目前的很多移動(dòng)設(shè)備都配有藍(lán)牙功能,大家對(duì)藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)工作一定不陌生,此不贅述。

這里仍然采用Microsoft Visual Basic 2008為平臺(tái)來進(jìn)行通信代碼測(cè)試。藍(lán)牙通信部分代碼與串行通信代碼基本一樣,僅在通信端口的選擇上略有區(qū)別。首先要查詢 PDA的藍(lán)牙通信的出站端口,然后對(duì)通信端口進(jìn)行修改即可。假設(shè)在 PDA的藍(lán)牙端口設(shè)置中查得藍(lán)牙通信端口為“COM8”,則將串行通信代碼中的下列一行:

其余部分不變,即可實(shí)現(xiàn)全站儀與 PDA之間的藍(lán)牙通信。這里有個(gè)前提,那就是全站儀、串行藍(lán)牙適配器以及 PDA的波特率必須設(shè)置成同樣的,其中串行藍(lán)牙適配器的波特率是通過 PC機(jī)上的相應(yīng)的軟件配置的。

4.通過藍(lán)牙通信的優(yōu)點(diǎn)

顯然,使用數(shù)據(jù)線進(jìn)行通信的優(yōu)點(diǎn)被藍(lán)牙通信全部繼承下來。除此之外,藍(lán)牙通信還有數(shù)據(jù)線通信無法比擬的好處。①藍(lán)牙通信屬于無線通信,不需要在 PDA上來回插拔,不會(huì)造成 PDA的硬件損傷,延長了 PDA的使用壽命,節(jié)約了成本。②藍(lán)牙通信的距離較長,約 10m左右,這樣,由于記錄員與觀察員和全站儀之間距離再不受數(shù)據(jù)線的限制,記錄員可以選擇有利位置,能夠很好地照顧自己及測(cè)站的安全,這在道路作業(yè)中尤為顯得重要。

四、總 結(jié)

本文剖析了全站儀與 PDA之間的各種端口,了解了各個(gè)端口的標(biāo)準(zhǔn)及針腳定義,并以Nikon全站儀和 HP PDA為例給出了數(shù)據(jù)線的制作方法以及數(shù)據(jù)通信的程序代碼,實(shí)現(xiàn)了全站儀與 PDA之間串行通信。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了如何實(shí)現(xiàn)全站儀與 PDA之間藍(lán)牙通信的問題。問題的關(guān)鍵在于給全站儀加裝藍(lán)牙模塊,方法是通過一條短的適配線將全站儀和串行藍(lán)牙適配器連接在一起。

本文是以Nikon全站儀為例來展開研究的,實(shí)際上,只要弄清楚了其他品牌的全站儀的圓形連接器各針腳的定義,根據(jù)本文的步驟就可以很容易地實(shí)現(xiàn)各種全站儀與 PDA之間的有線或無線數(shù)據(jù)通信。

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Research on the Bluetooth Commun ication between the Total Station and PDA

YI Zhili,L IU Shaojun

0494-0911(2010)07-0033-04

P241.3

B

2010-05-13

易致禮(1978—),男,湖北宜城人,工程師,主要從事工程測(cè)量、城市規(guī)劃測(cè)量工作。