【期刊论文】基于嵌入式系统的GPRS系统的设计

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基于嵌入式系统的GPRS系统的设计嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件结合体,或指装入另一个设备并且控制该设备的专用计算机系统。嵌入式系统的最大特点是其具有目的性和针对性,即每一套嵌入式系统的开发都有其特殊的应用场合与特定功能。嵌入式系统包含硬件和软件两部分:硬件架构以嵌入式处理器为中心,配置存储器、I/O设备、通信模块等;软件部分以软件开发平台为核心,向上提供应用编程接口API,向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包BSP。嵌入式系统中,软件和硬件紧密配合,协调工作,共同完成系统预定的功能。GPRS是GeneralPacketRadioService的简称,即通用无线分组业务。它是基于现在运行的GSM基础上发展的数据业务,类似于固定交换技术中的数据分组业务;原来的GSM业务为电路交换业务,GPRS采用了GSM同样的无线调制技术,同样的频率,同样的TDMA帧结构,利用现有的基站子系统(BSS)从一开始就可以提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据传输。它集合了现在的GSM的数据分组交换数据和短信息服务;GPRS业务能提供不间断的信息服务,利用GPRS可以使用户在移动状态下使用各种高速数据业务,包括收发E-mail,进行因特网浏览等;使用GPRS,可以实现数据分组发送和接收,用户永远在线且按流量、时间计费,降低了服务成本。1、硬件系统设计设计的基于嵌入式系统的GPRS系统结构框图如图1所示,它以嵌入式处理器S3C2410为核心,分别与GPRS模块、LCD显示和指示灯及键盘人机接口连接。图1基于嵌入式系统的GPRS系统结构框图S3C2410微处理器选用Samsung公司为手持设备设计的低功耗、高集成度的基于ARM920T核的微处理器,该处理器集成了16KB指令和16KB数据缓存、MMU、外部存储器控制器、LCD控制器、NANDFlash控制器、4个DMA通道、3个UART通道、1个I2C总线控制器、1个I2S总线控制器、4个PWM定时器和一个内部定时器、通用I/O口、实时时钟、8通道10位ADC和触摸屏接口、USB主/从接口、SD/MMC卡接口等。GPRS模块采用北京天城航宇科技发展公司的集成GPRS无线通信模块,它提供一个支持RS232的接口,可直接由计算机串口通过嵌入式处理器S3C2410的UART1接口驱动该模块。此时,计算机作为数字终端设备(DTE),GPRS模块作为数字电路设备(DCE),在数字终端设备和数字电路设备之间,用一套AT命令实现各种功能,GSM/GPRS的各种功能都有赖于数字终端设备(DTE)向数字电路设备(DCE)发送的命令实现,因此,AT命令可以看作是数字终端设备和数字电路设备之间的软件接口。显示器采用5.7英寸,STN256色LCD显示器,320×240的分辨率,4×4按键和PS/2键盘。GPRS模块部分支持GSM900/DCS1800双频,射频接口采用日本Murata公司的MM9329-2700B射频连接器,天线采用GSM900/DCS1800双频段天线。GPRS模块提供了完整的音频接口,可增加少量外围辅助元器件设计构成主通道和辅助通道。来电振铃音从蜂鸣器中发出,蜂鸣器由GPRS模块32针输出数字信号控制。GPRS模块支持外部SIM卡,可直接与3.0VSIM卡(或1.8VSIM卡)连接,GPRS模块自动检测和适应SIM类型。为了防止静电损坏,可在靠近SIM卡座各引脚的位置放置瞬变电压抑制二极管(TVS管)----可使用ST公司的ESDA6V1W5TVS管。2、软件设计嵌入式系统的软件开发采用武汉创维特信息技术有限公司的ADTIDE集成开发环境,它提供高效、清晰、可视化的嵌入式软件开发平台,包括一整套完备的面向嵌入式系统的开发和调试工具:编辑器、编译器、链接器、工程管理器以及调试器等,它运行于WindowsNT、95、98、2000及XP,采用类似VisualStudio界面风格,支持中、英文版本。在GPRS通信中,根据不同的处理有不同的应用程序,主要有主程序、功能程序和键盘控制程序。主程序流程图如图2所示,主要完成系统初始化和各线程(包括键盘线程、GPRS模块线程和显示线程)的建立。图2主程序流程图功能程序包括GPRS模块初始化程序,GPRS读数据程序,GPRS发送短消息程序,GPRS打电话和接电话程序等,一般通过状态机实现,如GPRS打电话(主叫)流程如图3所示,分为空闲状态、输入号码状态、拨号状态、通话状态等。图3GPRS打电话(主叫)流程键盘操作是用户的输入/输出接口,用户的所有指令都需要通过键盘来实现,键盘模块程序流程图如图4所示,主要包括键盘的初始化、打电话、接电话、发短消息、查看短消息,以及等待等无线通信常见的键盘操作方式。图4键盘模块程序流程图3、实验结果连接计算机串口到嵌入式处理器S3C2410的UART1,连接好GPRS天线,在GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡(最好是中国移动卡),接上耳机和麦克风,运行超级终端,选择正确的串口号,并设置串口(波特率为115200,奇偶校验为None,数据位数为8,停止位数为1,无流控),并打开串口。GPRS模块通电后,通过使用键盘的“UP”和“DOWN”键选择“GPRS-连接PC选项”,然后点击“Enter”键确定,系统自动复位GPRS模块,并进入PC模式,在该模式下,可以通过计算机串口控制UART1的方式直接控制GPRS模块。接下来,在GPRS模块初始化后,通过输入不同的AT命令,就可开关机、拨打和接听电话、发送和接收短消息、收发E-mail,进行因特网浏览等,实验结果正确。4结论本文阐述了嵌入式系统和GPRS的含义,以嵌入式处理器S3C2410为核心,利用GPRS模块设计出了无线通信系统。本文作者创新点是利用了嵌入式处理器和GPRS模块,将两种不同的技术融合在一起,同时采用ADTIDE集成开发环境设计嵌入式系统的软件,因而具有很好的目的性和针对性;根据本文提出的设计思路,可方便的设计其它无线通信系统,有广阔的应用前景和很好的经济效益。[参考文献][1]于涛,丁承君,孙建刚.基于GSM和嵌入式系统的无线通讯模块[J].微计算机信息,2007,8-2:14-15.[2]曹非一,桑楠,熊光泽.嵌入式系统引导技术研究[J].电子技术应用,2005,31(2):10-13.[3]陈赜,秦贵和,徐华中,等.ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.[4]李建东,郭梯云,邬国扬.移动通信.第四版.[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

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