嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)工作原理步驟

隨著嵌入式應(yīng)用的發(fā)展和16/32位RISC處理器技術(shù)的成熟，以及支持各種高端處理器的嵌入式操作系統(tǒng)的涌現(xiàn)和完善，嵌入式無(wú)線設(shè)備可以利用CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)許多新的應(yīng)用。自動(dòng)發(fā)送彩信的嵌入式系統(tǒng)就是這種新應(yīng)用之一，在特定的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送彩信到指定的移動(dòng)通信終端;該應(yīng)用系統(tǒng)是由用戶根據(jù)要求設(shè)定觸發(fā)條件的自動(dòng)發(fā)送彩信系統(tǒng)，當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)控制捕獲、壓縮圖像部件拍攝外部圖像，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字壓縮等處理后，經(jīng)處理器做MMS(Multimedia Message Service，多媒體短信服務(wù))協(xié)議封裝，封裝后的數(shù)據(jù)經(jīng)由手機(jī)模塊發(fā)送到移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)，最終轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)通信終端用戶。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

● 系統(tǒng)主處理器

系統(tǒng)選用Samsung公司的16/32位基于ARM7TDMI的微處理器，其最高主頻可以達(dá)到130MIPS，同時(shí)支持16位的Thumb指令集，使用Thumb指令集可以以16位的系統(tǒng)開銷得到32位的系統(tǒng)性能。

● 系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)從邏輯上分成三部分：圖像捕獲和圖像壓縮模塊用于捕獲和壓縮圖像;MMS協(xié)議處理和主控制器模塊處理圖像數(shù)據(jù)和任務(wù)控制;手機(jī)模塊可發(fā)送彩信和接收短消息。系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

● 系統(tǒng)工作原理步驟

(1)系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，手機(jī)模塊讀取UIM信息發(fā)送無(wú)線信號(hào)尋找CDMA網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行用戶號(hào)碼賬戶和身份驗(yàn)證后連接到網(wǎng)絡(luò);然后系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)讀取手機(jī)模塊中的信息，確定是否有網(wǎng)絡(luò)連接，若有網(wǎng)絡(luò)連接則系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)，等待滿足觸發(fā)自動(dòng)發(fā)送彩信的條件。

(2)設(shè)備軟件可以接受SMS(Short Message Service，短信服務(wù))信息，并對(duì)之進(jìn)行解析，根據(jù)解析的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)作。當(dāng)接收到用戶的觸發(fā)后，系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)控制串口UART對(duì)圖像捕獲、壓縮模塊進(jìn)行命令控制和拍照;拍照后發(fā)起任務(wù)對(duì)串口進(jìn)行讀取，接收?qǐng)D像捕獲、壓縮模塊回傳的圖像數(shù)據(jù)。

(3)當(dāng)接收到回傳的圖像數(shù)據(jù)后系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行MMS封裝，封裝格式完全符合MMS CLIENT端協(xié)議。

(4)系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)使用WAP協(xié)議與WAP信息網(wǎng)關(guān)建立連接，建立連接后由系統(tǒng)把封裝的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口UART傳送給手機(jī)模塊，最后系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)使用AT指令控制手機(jī)模塊把彩色圖片發(fā)送到移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)，最終轉(zhuǎn)發(fā)到設(shè)定的目標(biāo)移動(dòng)通信終端用戶，從而完成了自動(dòng)發(fā)送彩信的功能。

● 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)包括以下部分。

(1)圖像壓縮處理模塊完成對(duì)數(shù)字圖像信息的壓縮，部分電路如圖2所示。SDRAM用來(lái)緩存圖像數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH用來(lái)存儲(chǔ)壓縮處理器執(zhí)行程序映像。此外，圖像壓縮處理器模塊提供一個(gè)UART接口，以便將壓縮的圖像文件傳輸?shù)街骺靥幚砥髂K。

圖2 圖像壓縮處理電路

圖3 系統(tǒng)串口連接電路

(2)系統(tǒng)串口連接電路的部分電路如圖3所示。ARM7處理器提供標(biāo)準(zhǔn)的UART接口連接手機(jī)模塊，另外提供一個(gè)串行接口，與圖像壓縮處理器模塊串行接口相連。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

● 操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境

VxWorks是目前世界上用戶數(shù)量最大的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有豐富的應(yīng)用軟件支持、良好的技術(shù)服務(wù)、可伸縮性(VxWorks提供了超過(guò)1800個(gè)應(yīng)用編程接口供用戶自行選擇使用)、可裁減性(指用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求對(duì)VxWorks進(jìn)行配置，產(chǎn)生具有各種不同功能的操作系統(tǒng)映像)和可靠的系統(tǒng)穩(wěn)定性。本系統(tǒng)主要采用其實(shí)時(shí)性、多任務(wù)、基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度、同優(yōu)先級(jí)輪轉(zhuǎn)調(diào)度和任務(wù)間的通信與同步機(jī)制、任務(wù)與中斷之間的通信機(jī)制。

VxWorks的開發(fā)環(huán)境是WindRiver(風(fēng)河)公司提供的Tornado。Tornado采用主機(jī)-目標(biāo)機(jī)開發(fā)方式，主機(jī)系統(tǒng)采用運(yùn)行Windows2000/NT的工作站或PC，VxWorks則運(yùn)行在ARM等目標(biāo)處理器上。Tornado采用的主機(jī)-目標(biāo)機(jī)連接方式為以太網(wǎng)、串行線等，主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的通信是通過(guò)運(yùn)行各自處理器上的代理進(jìn)程來(lái)完成的，使主機(jī)上的開發(fā)工具和目標(biāo)機(jī)的操作系統(tǒng)可以完全脫離相互連接的方式。Tornado提供了友好的可視化開發(fā)界面、交叉編譯環(huán)境、源碼級(jí)調(diào)試工具、目標(biāo)機(jī)命令解釋器和目標(biāo)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視器等多種應(yīng)用工具，為應(yīng)用軟件開發(fā)提供了一個(gè)高效而可靠的平臺(tái)。

● 軟件設(shè)計(jì)原理

軟件設(shè)計(jì)采用事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制;中斷事件激活I(lǐng)SR，ISR將事件排隊(duì)，并通過(guò)信號(hào)量的v 操作通知處理任務(wù)。處理任務(wù)進(jìn)行p 操作，在沒有事件需要處理時(shí)就會(huì)阻塞，如果得到信號(hào)量則根據(jù)事件隊(duì)列的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)處理;事件處理任務(wù)為一永久循環(huán)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 軟件流程圖

● 軟件關(guān)鍵設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)

(1)當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)等待一段時(shí)間，若超時(shí)則正常加載內(nèi)核進(jìn)行引導(dǎo)，若從串口UART接收到配置參數(shù)請(qǐng)求信息，則通過(guò)串口UART發(fā)送配置文件到PC端;PC端對(duì)配置參數(shù)進(jìn)行處理后，再將參數(shù)通過(guò)串口發(fā)送到設(shè)備，設(shè)備再將參數(shù)以文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。

(2)初始化手機(jī)模塊。先利用手機(jī)模塊的硬復(fù)位線將手機(jī)進(jìn)行硬復(fù)位，一直等到手機(jī)能響應(yīng)AT指令，再將手機(jī)的信息通知功能打開，初始化短信處理到文本模式，激活CDMA,一直等待，手機(jī)信號(hào)要足夠強(qiáng)。

(3)當(dāng)接收到滿足觸發(fā)條件的短信息后，發(fā)起中斷處理任務(wù)，將UIM卡中的短消息讀出到緩沖，將短消息刪除，對(duì)緩沖中短消息的有效性進(jìn)行判斷，若為有效短消息則進(jìn)行相應(yīng)的處理，再將根據(jù)短消息配置后的參數(shù)保存。

(4)系統(tǒng)根據(jù)觸發(fā)參數(shù)發(fā)起任務(wù)進(jìn)行拍照、封裝，調(diào)用建立PPP連接的函數(shù)，先用AT指令A(yù)TD#777接通CDMA，然后初始化PPP連接，當(dāng)PPP連接完成后設(shè)置好相應(yīng)的IP參數(shù)。

(5)然后初始化WAP相關(guān)參數(shù)，建立WAP連接，調(diào)用彩信發(fā)送函數(shù)將圖片發(fā)送到目的移動(dòng)通信終端用戶，斷開PPP連接。

關(guān)鍵源代碼如下。STATUS mmsmain(viod){int ioFd, i;pSysInfo = (sysInfo_t *) calloc(1, sizeof(sysInfo_t));pSysInfo->tickRate = SYS_TICK_RATE;pSysInfo->pQueue = msgQCreate( SYS_MSG_COUNT, sizeof(sysMsg_t), MSG_Q_FIFO );pSysInfo->pCamQueue = msgQCreate( SYS_MSG_COUNT, sizeof(sysMsg_t), MSG_Q_FIFO );pSysInfo->pPhotoQueue = msgQCreate(SYS_MSG_COUNT, sizeof(sysMsg_t), MSG_Q_FIFO);pSysInfo->pModemQueue = msgQCreate(SYS_MSG_COUNT, sizeof(sysMsg_t), MSG_Q_FIFO);DEBUG_PRINT(("Now begin read config information... "));if (readFlash() == ERROR){initDefaultInfo();readFlash();}DEBUG_PRINT(("Now end read config information... "));#ifndef CDMA_MODULEwhile(wavecomLibInit() == ERROR);for (i=0; i<2; i++){if (startPPP() == OK)break;pppDelete(0);taskDelay(30);wavecomLibInit();}if (i>= 2){DEBUG_PRINT(("startPPP ERROR! "));return ERROR;}if (wapInit()!= OK){DEBUG_PRINT(("wapInit ERROR! "));return ERROR;}#elsecdmaLibInit();#endifsysRecvLibInit();taskSpawn("tCamera", 80, 0, 50 * 1024, cameraTask, pSysInfo->pCamQueue, pSysInfo->pPhotoQueue,2,3,4,5,6,7,8,9);photoSendLibInit();taskDelay(2);irLibInit();if (sysInitInfo->motionDetction)camQSend(SYS_MOTION_PIC, NULL, 0x0200 + sysInitInfo->camPixel);commCallBackFun = commStrHandle;pSysInfo->initialized = TRUE;return OK;}

主要實(shí)現(xiàn)的功能有：初始化系統(tǒng)參數(shù)，初始化捕獲、圖像壓縮處理器模塊，初始化手機(jī)modem，建立PPP連接，發(fā)送連接包，斷開PPP連接并返回;建立檢查modem信息接收任務(wù)，建立系統(tǒng)主循環(huán)任務(wù)，在主循環(huán)任務(wù)中處理modem信息接收任務(wù)和中斷處理程序中發(fā)送到信息隊(duì)列中的內(nèi)容。

這種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送彩信的系統(tǒng)可用于無(wú)線監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)智能家居安全，系統(tǒng)收發(fā)機(jī)制使用CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，目標(biāo)移動(dòng)通信終端用戶不論在何地都可以接收由系統(tǒng)發(fā)送的彩信，從而能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，為用戶提供更多的安全和便利。