基于arm的gprs無線數據終端設計0(已修改)

　

【正文】 山 東 科 技 大 學本科畢業設計論文題 目 基于ARM的GPRS無線數據終端設計學 院 名 稱 山東科技大學 專 業 班 級 氣工程及其自動化104班 學 生 姓 名 學 號 201003201414 時間： 2012 年 6月 5 日44 / 50摘要 隨著嵌入式系統和GPRS無線網絡的發展，GPRS無線數據終端為工業生產中的遠距離數據傳輸帶來了更佳的傳輸途徑，擺脫了有線數據傳輸的局限性，極大地節省了后期維護費用，降低了成本，滿足了日益增長的工業需求。GPRS 無線數據終端的研究具有廣泛的意義和良好的商業前景。 本文主要設計并實現基于ARM的GPRS無線數據終端。該系統以ARM7系列微處理器為核心，通過AT指令控制自帶有完整TCP/IP協議棧的無線數據模塊。結合GPRS通信網絡的特點分析無線數據傳輸嵌入式系統的設計過程，給出系統的具體實現方案，提出硬件、軟件系統的設計流程、開發要點和實現過程。 本系統經過幾個月的設計制作，較好的完成了 無線數據終端的各項功能。 關鍵詞：GPRS；嵌入式；ARM；AT指令；TCP/IP協議ABSTRACTWith the development of embedded systems and GPRS wireless network, GPRS wireless data terminals has brought a better way of transmission for longrange data transmission in industrial production, getting rid of the limitations of wired data transmission, saving significantly in the later maintenance costs , reducing costs and meeting the growing industrial demand. The research of the GPRS wireless data terminal has broad meanings and good business prospects.The paper mainly designs and implements the GPRS wireless data terminal based on ARM. The system depending on ARM7 family microprocessor can control wireless data module with a plete TCP / IP protocol stack through AT mands. Make an analysis of the design process of the embedded system for wireless data transmission, bined with GPRS munication network characteristics and give a specific system implementation including: the hardware and software design process, development points and the implementation process. The design is pleted for several months, implementing various functions of the wireless data terminal.Key words: GPRS。 Embedded。 ARM。 AT mand。 TCP / IP protocol目錄1 緒論 1 研究背景 1 通訊方式的現狀 2 研究具體任務和目的 42 系統總體方案設計 6 系統功能要求 6 系統組成 6 系統主要器件選型 7 主控器件的選擇 7 無線模塊的選擇 9 軟硬件開發工具選擇 9 系統語言與模塊化結構 10 AT指令集 10 C語言程序模塊化設計 113 硬件電路設計 12 電源電路設計 12 電源芯片選擇 12 電源電路具體設計 12 主控外圍電路 14 串口通信電路 15 電平轉換電路和部分指示電路 17 無線模塊外圍電路設計 18 無線模塊插板電路 18 SIM卡電路 19 存儲模塊電路設計 204 軟件程序設計 22 軟件總體設計主流程 22 系統初始化 23 系統中斷初始化 23 主頻配置 24 UART初始化 26 定時器初始化 27 I2C初始化與鐵電存儲 28 參數配置初始化設計 31 TCP網絡連接 31 TCP/IP簡述 31 TCP連接的建立、維護與拆除 31 系統TCP網絡連接過程 33 數據解析 34 數據的接收緩存處理 35 上下行數據傳輸 365 系統調試 37 硬件調試 37 軟件調試 386 總結與展望 39 總結 39 展望 41參考文獻 43致謝 45附錄1 46附錄2 471 緒論 研究背景計算機與通信技術的不斷發展，極大地促進了工業領域及其它領域的自動化和信息化的發展。以前在工業領域大多采用由單片機構成的數據處理系統和PC機通過串行口構成的微機系統，主要是針對于生產過程分布范圍不大、相距不遠的場合，這些系統大多采用RS232，RS485或有線MODEM的通信方式，雖然經濟實用，但是采用有線的數據傳輸方式，在很大程度上限制了應用場合的拓展。隨著企業生產規模不斷擴大，不同的生產部門可能在地域上分布極廣，相距遙遠，如電力、鐵路、采礦和石油等，這些部門要對相距遙遠的生產過程進行數據傳輸，如果還是沿用有線的傳輸方式，則在技術上和經濟上都是不足取的。所以采用無線的方式來進行數據傳輸的需求就日益突出了。在通信領域中，移動通信(GPRS)網則是這個領域中發展最積極最活躍最快的分支之一。GPRS(General Packet Radio Service)即通用分組無線業務，是在現有GSM網絡上開通的一種新型的數據傳輸技術，GPRS采用分組交換方式，僅在實際傳送和接收數據時才占用無線資源。／s的傳輸速率。除了速度上的優勢外，GPRS還有“永遠在線的特點，即用戶可隨時與網絡保持聯系。另外分組交換接入時間的縮短，能提供快速即時的連接，可大幅度提高一些事務的效率。利用現有的GPRS網絡資源，發揮網絡覆蓋率高、永遠在線等優勢，為現有數據傳輸系統提供一種便捷的無線傳輸方式。嵌入式系統是一門交叉學科，其支柱學科包括微電子學科、計算機學科、電子技術學科和對象學科。微電子學科是嵌入式系統發展的基礎，對象學科是嵌入式系統應用的歸屬學科，計算機與電子技術學科是嵌入式系統技術發展的重要保證。美國著名未來學家尼葛洛龐帝在2001年訪華時曾預言，4．5年后，嵌入式智能電腦將是繼PC和Internet之后的最偉大發明。的確，在當今社會中，嵌入式系統已經廣泛應用于信息家電、移動通訊、手持通信終端、儀器儀表、航空航天以及工業控制等領域，為人們工作和生活帶來了極大的便利，是當前研究最為熱門的領域之一。嵌入式系統被定義為：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成。嵌入式系統以其本身體積小，實時性高，穩定性好，支持以太網等優點，成為工控領域的新熱點。如何利用嵌入式系統實現無線終端，并通過GPRS 無線網絡進行數據傳輸是一個具有實用意義的研究。本課題源自萊蕪一家科技公司，要求設計并實現適用于工業場合的GPRS無線數據終端設計。該終端作為數據傳輸終端的載體，有廣闊的市場和良好的商業前景。 通訊方式的現狀隨著電子、計算機及信息科學技術的發展，通信系統的發展也非常迅速，目前，數據傳輸中主要的通信方式有以下幾種：(1)電話撥號(電話線，專線)電話撥號主要有利用電話線通信和架設專線通信兩種方式。電話線：就是利用現有的公用電話網為依托，采用調制解調器和公用電話網的交換機系統，在兩個通信實體之間建立起通信通道。專線方式：通信的網絡適合于傳輸數據量不大、實時性要求不高的場合。(2)光纖通信(ADSL)從現場運行情況來看，利用光纖通信時數據比較穩定，抗干擾能力強。這種方式在初期投資時較大，但隨著光通信設備的價格不斷下降，這種方式有可能成為比較實用的現場通信方式。(3)基于GSM的短消息數據傳輸GSM除語音業務外，另有基于短消息數據傳輸業務。短消息限制每次傳送文本字符不超過160個，傳送給移動臺的短消息在用戶識別模塊(SIM)上存儲。與話音的傳輸建立和釋放過程不同，在GSM系統中，短消息是唯一一種不需要建立端到端的業務通道。由于具備這個特點，即使移動臺己處于電路通信狀態，還能同時實現短信息業務。(4)基于GPRS的分組數據傳輸通用分組無線業務，是一種新的GSM數據傳輸服務，它將數據以數據包的形式在PLMN(公眾陸地移動電話網)內或其他連接到PLMN的外部網絡間傳輸。主要針對突發性數據分組傳送的一種新業務，與短消息業務類似，提供兩類業務點到點業務和點到多點業務。多個GPRS用戶可以共享一個無線信道，而一個移動用戶也可以同時利用多個信道，因而GPRS用戶的實際通信速率非常靈活，可以低于l00kbps，也可以高于100kbps。在實際的遠程數據傳輸的通信中，如交通管理、電力系統、無線抄表等，可以采用GSM短消息、光纖接入等方式。GSM短消息方式可以實現主動上報；缺點是按條收費，運行費用高，而且在節假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長。光纖通信穩定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方面不方便。而GPRS通信則避