摘 要： 根據(jù)嵌入式硬件構(gòu)件思想搭建系統(tǒng)的硬件平臺，針對需要實(shí)現(xiàn)的基本功能完成軟件平臺的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是研究通用分組無線業(yè)務(wù)，利用其具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快，以及通信質(zhì)量高、永遠(yuǎn)在線和按流量計(jì)費(fèi)，支持TCP/IP協(xié)議等優(yōu)點(diǎn)，初步實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無線數(shù)據(jù)收發(fā)調(diào)試系統(tǒng)。實(shí)踐證明，該方案具有廣泛的適用性和高效性。

關(guān)鍵詞： AT指令； 數(shù)據(jù)傳輸； 上位機(jī)； 嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）12-22-02

Wireless data transceiver system based on EM310

Wu Jian， Chen Hao

（Suzhou Institute of Trade Commerce， Suzhou， Jiangsu 215009， China）

Abstract： According to the embedded hardware components， the hardware platform of the system is built. Software platform satisfying the basic functions is designed. The system design is focused on the study of general packet radio service， which has the advantage of wide coverage， high data transmission speed， high quality of communication， always online， billing according to the flow， and supporting TCP/IP protocol. A wireless data transceiver debugging system is realized. The practice has proved that this scheme has wide applicability and high efficiency.

Key words： AT instruction； data transmission； upper monitor； embedded system

0 引言

本文采用GPRS傳輸方案和組網(wǎng)方案，從硬件和軟件兩個(gè)方面來進(jìn)行無線數(shù)據(jù)[1]收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究工作。硬件部分的工作主要涉及器件的選型以及原理圖的設(shè)計(jì)。軟件部分的工作，一方面是針對TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，以及數(shù)據(jù)庫的管理，完成上位機(jī)服務(wù)器通信軟件的設(shè)計(jì)；另一方面針對數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收發(fā)，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)嵌入式通信功能，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本文將系統(tǒng)硬件平臺按照功能劃分成三個(gè)部分，分別為Tc35i核心開發(fā)板、單片機(jī)控制板和EM310通信模塊。硬件電路框架如圖1所示。下面將詳細(xì)闡述各模塊硬件設(shè)計(jì)。

[電源電路][看門狗電路][啟動(dòng)電路][CAN通信電路][開關(guān)控制][

MCU][SIM卡電路][耳機(jī)MIC電路][最小系統(tǒng)][模塊狀態(tài)指示燈][人機(jī)交互] [核心開發(fā)板]

圖1 硬件電路框架圖

1.2 軟硬件需求

核心開發(fā)板主要包括電源管理、看門狗電路、啟動(dòng)電路、CAN通信電路、開關(guān)控制管理、SIM卡電路、耳機(jī)MIC電路、模塊狀態(tài)指示燈電路，以及人機(jī)交互和最小系統(tǒng)。單片機(jī)控制板主要由CAN通信、運(yùn)行指示、外擴(kuò)存儲、最小系統(tǒng)和電壓轉(zhuǎn)換組成。GSM/GPRS通信模塊與核心開發(fā)板通過串口線相連，該系統(tǒng)直接將華為EM310固定與開發(fā)板上，通過SIM卡等與手機(jī)進(jìn)行通信。CAN通信電路主要實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信。單片機(jī)控制板主要實(shí)現(xiàn)短信控制LED和短信貓功能。

通信電路和啟動(dòng)電路如圖2、圖3所示。

圖2 通信電路

圖3 啟動(dòng)電路

2 功能使用說明

開發(fā)板的各部分功能接口主要包括電源輸入接口、串行通信接口、串口選擇、模塊電源指示燈、模塊信號指示燈、模塊開機(jī)按鍵、主電源指示燈、主電源開關(guān)、脈沖產(chǎn)生電路應(yīng)用接口、硬件看門狗使能端、SIM卡連接器。

3 GPRS通信模塊選型

本課題應(yīng)用在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)中，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)有可能對智能終端產(chǎn)生各種干擾的信號，所以選擇一款抗干擾強(qiáng)且穩(wěn)定性好的GPRS[2]模塊尤為重要。而且考慮到現(xiàn)有的內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊在特定應(yīng)用中的兼容性和實(shí)用性問題，因此在本次開發(fā)中，系統(tǒng)選擇了華為的通用GPRS模塊EM310。

EM310模塊的主要特性如表1所示。

表1 EM310模塊主要特性表

[產(chǎn)品特性＼描述＼工作頻段＼EGSM900/GSM1800雙頻＼最大發(fā)射功率＼EGSM900 Class4（2w）＼GSM1800 Class1（1w）＼接收靈敏度＼<-106dBm＼協(xié)議＼支持GSM/GPRS Phase2/2+＼應(yīng)用接口

（50PIN B2B連接器）＼1xUART接口（支持8線串口、4線串口和2線串口）＼標(biāo)準(zhǔn)SIM卡接口（3V、1.8V）＼兩路模擬音頻接口＼電源接口＼網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口（LPG）＼天線接口＼MURATA MM9329-2700RA1 50 ohm天線連接器＼天線焊盤＼語音業(yè)務(wù)＼支持FR、EFR、HR和AMR的語音編碼＼支持免提通話、提供回聲抑制功能＼短消息業(yè)務(wù)＼支持MO和MT＼點(diǎn)對點(diǎn)和小區(qū)廣播＼短消息模式支持TEXT和PDU＼GPRS＼GPRS CLASS 10＼編碼方式CS1、CS2、CS3、CS4＼最大下行傳輸速率：85.6kbps＼最大上行傳輸速率：42.8kbps＼支持PBCCH＼內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議：支持多鏈接、提供ACK應(yīng)答、提供大容量緩存＼電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)＼支持CSD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)14.4Kbit/s＼支持USSD＼]

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試

該系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)中大致包含：上位機(jī)控制EM310程序、短信息控制LED程序、GPRS服務(wù)器程序等。各程序圍繞主程序出發(fā)，以主程序?yàn)橹行?。程序的編寫采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各子功能模塊程序分別作為函數(shù)來處理。

4.1 上位機(jī)軟件操作EM310開發(fā)板

上位機(jī)[3]控制通信模塊，連接電源線和串口線，插上SIM卡。打開電源后，紅色指示燈代表開發(fā)板已上電，同時(shí)黃色指示燈點(diǎn)亮，說明通信模塊[4]也已經(jīng)上電完成。另一個(gè)綠色指示燈是模塊啟動(dòng)指示燈，打開開關(guān)，綠色指示燈600ms閃爍一次，表示正在搜尋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)綠色指示燈75ms亮，3s滅，代表網(wǎng)絡(luò)已搜尋完畢，模塊可以使用。

模塊初始化功能，打開上位機(jī)軟件，選擇進(jìn)行模塊初始化[5]操作，串口號選擇（本測試使用U轉(zhuǎn)串）COM4，波特率選擇9600。上電后先后進(jìn)行握手測試、信號測試、注冊測試和初始化，全部測試成功后方可進(jìn)行下一步操作。如果其中某項(xiàng)測試出錯(cuò)，則需要檢查硬件線路情況，排除問題。信號測試可以顯示當(dāng)前通信模塊所處環(huán)境的信號強(qiáng)度值。

接打電話界面主要功能是完成系統(tǒng)與手機(jī)之間的語音通信，通過與10086建立連接測試。首先在選擇模塊型號下拉菜單選擇Tc35i模塊，如果接受短內(nèi)容格式不正確，則可以在該選項(xiàng)處選擇所用的GSM/GPRS模塊，只與接受短信有關(guān)，其他操作可以不進(jìn)行選擇，默認(rèn)即可。通過撥號鍵盤輸入電話號碼，點(diǎn)擊呼叫，與對方號碼取得聯(lián)系，在來電顯示框和綠色指示燈處可以查看通信信息。

4.2 短信控制LED程序

通過串口調(diào)試助手將程序下載到單片機(jī)。通過STC-ISP.exe程序下載測試程序。載測試程序完成后斷開電源，連接單片機(jī)后進(jìn)行測試，該程序的主要功能是通過手機(jī)發(fā)送短信控制LED點(diǎn)亮與熄滅，以達(dá)到短信掛號提醒和識別等功能。上電后單片機(jī)小板上的LED2開始閃爍（綠色LED），之后方可操作LED。短信控制LED指示燈的程序引腳定義如下：

#define Buf1_Max 500 //串口1緩存長度

sbit Yellow_LED=P1^5； //LED1黃色指示燈

sbit Green_LED=P1^6； //LED2綠色指示燈

sbit Red_LED=P1^7； //LED3紅色指示燈

sbit IGT=P2^5； //啟動(dòng)TC35I信號

sbit K1=0xC1； //繼電器

發(fā)送onled1則黃色LED點(diǎn)亮，發(fā)送offled1則黃色LED熄滅；發(fā)送onled3則紅色LED點(diǎn)亮，發(fā)送offled3則紅色LED熄滅；發(fā)送onrelay則繼電器吸合，發(fā)送offrelay則繼電器斷開。

5 結(jié)束語

本文論述了基于EM310的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中所采用的設(shè)計(jì)策略、電路的具體設(shè)計(jì)和軟硬件調(diào)試的過程。該系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)策略考慮了硬件和軟件不同角度的實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)從硬件的角度實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)也通過接地，屏蔽、隔離，和濾波等手段實(shí)現(xiàn)了電磁兼容[6]。軟件方面，基本實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器程序和客戶端程序的功能，但還有待進(jìn)一步完善和優(yōu)化，應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性有待研究。該方案具有測試遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)收發(fā)軟件平臺的能力，可為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

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