基于ARM的GPRS通信系统设计与实现

I湖南文理学院芙蓉学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化1001班学号：40学生姓名：李志航指导教师：李建英完成时间：2013年7月1日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期2013.7.5II芙蓉学院教学工作部制摘要本文介绍了基于S3C2410的GPRS通信系统的设计与实现，包括硬件模块程序设计以及系统软件设计。硬件模块程序包括ADC、键盘、LCD、UART、GPRS等各功能模块控制程序的设计；系统软件包括数据采集子系统、数据中心子系统软件系统的设计，其中详细介绍了系统的数据流图分析、程序结构设计过程。本文还简单介绍了GPRS传输控制协议、SMS编解码过程。最后还简单介绍了本系统的系统测试方法、测试过程以及测试结果。关键词：S3C2410,GPRS,SMSIIIAbstractThisarticlemainlyintroducesthedesignandimplementoftheGPRScommunicationsystemdependonS3C2410,includingthedesignofprogramoneachmodule,thesystemsoftwaredesign.Theeachmodule’sprogramincludeADC,Key-Board,LCD,UART,GPRS,andsoon.ThesystemsoftwareincludesSoftware-Systemofthedataacquisitionsubsystemandthedatacentralsubsystem.ThisarticlealsosimplyintroducetheGPRStransmissioncontrolprotocol,theprocedureofencode&decodeofSMSandsono.Finally,Thearticlealsosimplyintroducedthissystem'ssystemtestmethod,thetestprocedureaswellasthetestresult.Keywords：S3C2410,GPRS,SMSIV目录一绪论...........................................................11.1系统开发平台简介..............................................11.1.1EmbestEDUKIT-III开发板..................................11.1.2µVision3集成开发环境.....................................11.2系统网络结构与规程简介........................................21.2.1GPRS网络结构.............................................21.2.2GPRS协议栈...............................................31.3系统数据包编解码技术简单说明..................................31.3.1PPP数据帧的编码与解码....................................41.3.2SMS数据包编码与解码......................................4二硬件平台简单说明...............................................62.1硬件系统结构图................................................62.2系统电路原理图................................................7三各模块程序设计.................................................73.1异步串口通信控制程序..........................................73.2LCD显示控制程序..............................................83.3键盘控制程序..................................................83.4ADC数据采集控制程序..........................................9四系统软件设计...................................................94.1系统数据流图分析.............................................104.1.1数据采集子系统数据流图分析..............................114.1.2数据中心子系统数据流图分析..............................124.2系统程序结构设计.............................................134.2.1数据采集子系统程序结构设计..............................134.2.2数据中心子系统程序结构设计..............................15五系统测试......................................................185.1数据采集子系统系统测试.......................................185.2数据中心子系统系统测试.......................................19六结论..........................................................22七致谢..........................................................23八参考文献......................................................24九附录..........................................................251题目名基于ARM和GPRS的无线数据通信系统设计一绪论随着网络应用的迅速普及，消费电子、计算机、通信一体化趋势日趋明显，嵌入式系统已成为研究与应用的热点。GPRS技术基于TDMA方式的GSM系统实现，是在GSM网路技术上发展起来的系统，它充分利用了GSM系统的无线结构，通过进一步在GSM网络中增加数据设备提供高速数据应用，从而保证采用GSM系统实现从2G到2.5G的平滑过渡，实现从电路方式业务到话音/分组方式业务的转变。1.1系统开发平台简介1.1.1EmbestEDUKIT-III开发板EmbestEdukit-III是深圳英蓓特公司开发的一款全功能ARM开发板，兼容ARM7、ARM9、XScale、和DSP，覆盖了高底端嵌入式教学，在标准配置下提供两套CPU子板：S3C44B0X和S3C2410X。CPU子板都可以自由插拔，使一套实验系统变为多套。S3C2410是一种先进的嵌入式处理器，采用ARM920T内核，频率可达200MHz。基于ARM9的教学实验系统（采用S3C2410X芯片）可以实现高端ARM嵌入式教学，主要包括扩展接口实验、Linux操作系统实验和WinCE操作系统实验。EmbestEdukit-III采用独特的模块划分，资源丰富，包括LCD及触摸屏、5*4键盘、串口、以太网口、USB口、音频输出、Flash和SDRAM等等，并提供GPRS、DSP扩展模块以及数据外部扩展焊接板[1]。1.1.2µVision3集成开发环境μVision3是一个基于窗口的软件开发平台，它集成了功能强大的编辑器、工程管理器以及make工具。μVision3集成的工具包括C编译器、宏汇编器、2链接/定位器和十六进制文件生成器，有编译和调试两种工作模式，两种模式下设计人员都可以查看并修改原文件。编译模式用于维护工程文件和生成应用程序；调试模式下，则可以用功能强大的CPU和外设仿真器来测试程序，也可以使用调试器经KeilULINKUSB-JTAG适配器(或其他AGDI驱动器)来连接目标系统测试应用程序，ULINK2仿真器能用于下载应用程序到目标系统的FlashROM中。1.2系统网络结构与规程简介本系统采用GPRS网络结构与规程。GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分组无线业务)是在现有GSM系统上发展起来的一种新的承载业务，允许用户在端到端分组传输模式下发送和接收数据而不需要利用电路交换的模式，比较适合与突发的、频繁的、数据量小的数据传输。作为承载网络，GPRS系统本身采用IP网络结构，并对用户分配独立地址(如IP)，并将用户作为独立的数据用户，从而实现了从网络到移动用户的端到端的数据应用。1.2.1GPRS网络结构GPRS网络结构基于GSM系统实现，话音部分人采用原先的基本处理单元，而对于数据本分则新增了一些数据处理单元和接口。GPRS系统中新增的数据单元包括一下几个部分(参见图1.1)[3]。BSCBTSBTSPCUSGSNMSCHLR帧中继网络TCP/IP骨干网SGSNGGSNInternet到另外PLMN图1.1GPRS网络单元（1）PCU(PacketControlUnit)：分组处理单元，它是BSC(BaseStationController，基站控制器)的一部分，可以独立设置或者与BSC合并设置，它与BSC之间的接口不开放。3（2）SGSN(ServiceGPRSSupportNode)：GPRS服务支持节点。功能和作用与MSC(MobileSwitchingCenter，移动交换中心)具有相同点，进行分组移动用户的状态管理，计费管理等并负责到HLR(HomeLocationRegister，小区位置存储器)的用户数据信息的传送。（3）GGSN(GatewayGPRSSupportNode)：GPRS网管支持节点。负责和外部数据网络的接口，进行数据包的转发，具有路由器的部分功能。1.2.2GPRS协议栈GPRS协议规程体现了无线和网络相结合的特征。其中既包含类似局域网技术中的逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层，又包含RLC和BSSGP等新引入的特定规程。由GPRS系统的端到端之间的应用协议结构可知，GPRS网络是存在于应用层之下的承载网络，它用以承载IP或X.25等数据业务，由于GPRS本身采用IP数据网络结构，所以基于GPRS网络的IP应用规程结构可理解为两层IP结构，即应用级的IP协议以及采用IP协议的GPRS本身。GPRS传输面协议层如图1.2所示[3]。1.3系统数据包编解码技术简单说明本系统GPRS模块数据收发方式有两种，一种基于GPRS网络以分组交换的方式进行数据传输，其链路协议采用PPP(PointtoPointProtocol，点到点)协议，数据包的编解码针对PPP数据帧；一种基于GSM网络的SMS(ShortMessageService，短消息服务业务)以短消息的方式进行数据传输，数据包的编解码针对串口发送和接收到的SMS数据包。ApplicationIPSNDCPLLCRLCMACGSMRFRLCMACGSMRFBSSGPNetWorkServiceL1bisBSSGPNetWorkServiceL1bisSNDCPLLCGTP-UUDPIPL2L1IPRelayRelayGTP-UUDPIPL2L1图1.2GPRS传输面协议层41.3.1PPP数据帧的编码与解码P