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[導(dǎo)讀]基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)的設(shè)計

 嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件結(jié)合體,或指裝入另一個設(shè)備并且控制該設(shè)備的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的最大特點是其具有目的性和針對性,即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)都有其特殊的應(yīng)用場合與特定功能。嵌入式系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分:硬件架構(gòu)以嵌入式處理器為中心,配置存儲器、I/O設(shè)備、通信模塊等;軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心,向上提供應(yīng)用編程接口API,向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。嵌入式系統(tǒng)中,軟件和硬件緊密配合,協(xié)調(diào)工作,共同完成系統(tǒng)預(yù)定的功能。

  GPRS是General Packet Radio Service的簡稱,即通用無線分組業(yè)務(wù)。它是基于現(xiàn)在運行的GSM基礎(chǔ)上發(fā)展的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),類似于固定交換技術(shù)中的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù);原來的GSM業(yè)務(wù)為電路交換業(yè)務(wù),GPRS采用了GSM同樣的無線調(diào)制技術(shù),同樣的頻率,同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu),利用現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源,從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)傳輸。它集合了現(xiàn)在的GSM的數(shù)據(jù)分組交換數(shù)據(jù)和短信息服務(wù);GPRS業(yè)務(wù)能提供不間斷的信息服務(wù),利用GPRS可以使用戶在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),包括收發(fā)E-mail,進行因特網(wǎng)瀏覽等;使用GPRS,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收,用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、時間計費,降低了服務(wù)成本。

  1、硬件系統(tǒng)設(shè)計

  設(shè)計的基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,它以嵌入式處理器S3C2410為核心,分別與GPRS模塊、LCD顯示和指示燈及鍵盤人機接口連接。

圖1  基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

  S3C2410微處理器選用Samsung公司為手持設(shè)備設(shè)計的低功耗、高集成度的基于ARM920T核的微處理器,該處理器集成了16KB指令和16KB數(shù)據(jù)緩存、MMU、外部存儲器控制器、LCD控制器、NAND Flash控制器、4個DMA通道、3個UART通道、1個I2C總線控制器、1個I2S總線控制器、4個PWM定時器和一個內(nèi)部定時器、通用I/O口、實時時鐘、8通道10位ADC和觸摸屏接口、USB主/從接口、SD/MMC卡接口等。

  GPRS模塊采用北京天城航宇科技發(fā)展公司的集成GPRS無線通信模塊,它提供一個支持RS232的接口,可直接由計算機串口通過嵌入式處理器S3C2410的UART1接口驅(qū)動該模塊。此時,計算機作為數(shù)字終端設(shè)備(DTE),GPRS模塊作為數(shù)字電路設(shè)備(DCE),在數(shù)字終端設(shè)備和數(shù)字電路設(shè)備之間,用一套AT命令實現(xiàn)各種功能,GSM/GPRS的各種功能都有賴于數(shù)字終端設(shè)備(DTE)向數(shù)字電路設(shè)備(DCE)發(fā)送的命令實現(xiàn),因此,AT命令可以看作是數(shù)字終端設(shè)備和數(shù)字電路設(shè)備之間的軟件接口。

  顯示器采用5.7英寸,STN256色LCD顯示器,320×240的分辨率,4×4按鍵和PS/2鍵盤。

  GPRS模塊部分支持GSM900/DCS1800雙頻,射頻接口采用日本Murata公司的MM9329-2700B射頻連接器,天線采用GSM900/DCS1800雙頻段天線。

  GPRS模塊提供了完整的音頻接口,可增加少量外圍輔助元器件設(shè)計構(gòu)成主通道和輔助通道。來電振鈴音從蜂鳴器中發(fā)出,蜂鳴器由GPRS模塊32針輸出數(shù)字信號控制。

  GPRS模塊支持外部SIM卡,可直接與3.0V SIM卡(或1.8V SIM卡)連接,GPRS模塊自動檢測和適應(yīng)SIM類型。為了防止靜電損壞,可在靠近SIM卡座各引腳的位置放置瞬變電壓抑制二極管(TVS管)----可使用ST公司的ESDA6V1W5TVS管。

  2、軟件設(shè)計

  嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用武漢創(chuàng)維特信息技術(shù)有限公司的ADT IDE集成開發(fā)環(huán)境,它提供高效、清晰、可視化的嵌入式軟件開發(fā)平臺,包括一整套完備的面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試工具:編輯器、編譯器、鏈接器、工程管理器以及調(diào)試器等,它運行于Windows NT、95、98、2000及XP,采用類似Visual Studio界面風(fēng)格,支持中、英文版本。

  在GPRS通信中,根據(jù)不同的處理有不同的應(yīng)用程序,主要有主程序、功能程序和鍵盤控制程序。

  主程序流程圖如圖2所示,主要完成系統(tǒng)初始化和各線程(包括鍵盤線程、GPRS模塊線程和顯示線程)的建立。

圖2  主程序流程圖

  功能程序包括GPRS模塊初始化程序,GPRS讀數(shù)據(jù)程序,GPRS發(fā)送短消息程序,GPRS打電話和接電話程序等,一般通過狀態(tài)機實現(xiàn),如GPRS打電話(主叫)流程如圖3所示,分為空閑狀態(tài)、輸入號碼狀態(tài)、撥號狀態(tài)、通話狀態(tài)等。

 

圖3  GPRS打電話(主叫)流程

  鍵盤操作是用戶的輸入/輸出接口,用戶的所有指令都需要通過鍵盤來實現(xiàn),鍵盤模塊程序流程圖如圖4所示,主要包括鍵盤的初始化、打電話、接電話、發(fā)短消息、查看短消息,以及等待等無線通信常見的鍵盤操作方式。

圖4   鍵盤模塊程序流程圖

  3、實驗結(jié)果

  連接計算機串口到嵌入式處理器S3C2410的UART1,連接好GPRS天線,在GPRS模塊的SIM卡座上插入SIM卡(最好是中國移動卡),接上耳機和麥克風(fēng),運行超級終端,選擇正確的串口號,并設(shè)置串口(波特率為115200,奇偶校驗為None,數(shù)據(jù)位數(shù)為8,停止位數(shù)為1,無流控),并打開串口。GPRS模塊通電后,通過使用鍵盤的“UP”和“DOWN”鍵選擇“GPRS-連接PC選項”,然后點擊“Enter”鍵確定,系統(tǒng)自動復(fù)位GPRS模塊,并進入PC模式,在該模式下,可以通過計算機串口控制UART1的方式直接控制GPRS模塊。接下來,在GPRS模塊初始化后,通過輸入不同的AT命令,就可開關(guān)機、撥打和接聽電話、發(fā)送和接收短消息、收發(fā)E-mail,進行因特網(wǎng)瀏覽等,實驗結(jié)果正確。

  4  結(jié)論

  本文闡述了嵌入式系統(tǒng)和GPRS的含義,以嵌入式處理器S3C2410為核心,利用GPRS模塊設(shè)計出了無線通信系統(tǒng)。本文作者創(chuàng)新點是利用了嵌入式處理器和GPRS模塊,將兩種不同的技術(shù)融合在一起,同時采用ADT IDE集成開發(fā)環(huán)境設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的軟件,因而具有很好的目的性和針對性;根據(jù)本文提出的設(shè)計思路,可方便的設(shè)計其它無線通信系統(tǒng),有廣闊的應(yīng)用前景和很好的經(jīng)濟效益。

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