基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS設計

嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件結合體，或指裝入另一個設備并且控制該設備的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的最大特點是其具有目的性和針對性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)都有其特殊的應用場合與特定功能。嵌入式系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分：硬件架構以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等；軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心，向上提供應用編程接口API，向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。嵌入式系統(tǒng)中，軟件和硬件緊密配合，協(xié)調工作，共同完成系統(tǒng)預定的功能。

　　GPRS是General Packet Radio Service的簡稱，即通用無線分組業(yè)務。它是基于現(xiàn)在運行的GSM基礎上發(fā)展的數(shù)據(jù)業(yè)務，類似于固定交換技術中的數(shù)據(jù)分組業(yè)務；原來的 GSM業(yè)務為電路交換業(yè)務，GPRS采用了 GSM同樣的無線調制技術，同樣的頻率，同樣的 TDMA幀結構，利用現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開始就可以提供全面的 GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)傳輸。它集合了現(xiàn)在的 GSM的數(shù)據(jù)分組交換數(shù)據(jù)和短信息服務；GPRS業(yè)務能提供不間斷的信息服務，利用 GPRS可以使用戶在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務，包括收發(fā)E-mail,進行因特網(wǎng)瀏覽等；使用GPRS，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量、時間計費，降低了服務成本。

　　1、硬件系統(tǒng)設計

　　設計的基于嵌入式系統(tǒng)的 GPRS系統(tǒng)結構框圖如圖 1所示，它以嵌入式處理器 S3C2410為核心，分別與 GPRS模塊、LCD顯示和指示燈及鍵盤人機接口連接。

　　S3C2410微處理器選用 Samsung公司為手持設備設計的低功耗、高集成度的基于 ARM920T核的微處理器，該處理器集成了 16KB指令和 16KB數(shù)據(jù)緩存、 MMU、外部存儲器控制器、 LCD控制器、NAND Flash控制器、 4個 DMA通道、3個 UART通道、1個 I2C總線控制器、1個 I2S總線控制器、4個 PWM定時器和一個內部定時器、通用 I/O口、實時時鐘、 8通道 10位 ADC和觸摸屏接口、USB主/從接口、SD/MMC卡接口等。

　　GPRS模塊采用北京天城航宇科技發(fā)展公司的集成 GPRS無線通信模塊，它提供一個支持 RS232的接口，可直接由計算機串口通過嵌入式處理器 S3C2410的 UART1接口驅動該模塊。此時，計算機作為數(shù)字終端設備（DTE），GPRS模塊作為數(shù)字電路設備（ DCE），在數(shù)字終端設備和數(shù)字電路設備之間，用一套 AT命令實現(xiàn)各種功能， GSM/GPRS的各種功能都有賴于數(shù)字終端設備（DTE）向數(shù)字電路設備（ DCE）發(fā)送的命令實現(xiàn)，因此， AT命令可以看作是數(shù)字終端設備和數(shù)字電路設備之間的軟件接口。

　　顯示器采用 5.7英寸，STN256色 LCD顯示器，320×240的分辨率，4×4按鍵和 PS/2鍵盤。 GPRS模塊部分支持 GSM900/DCS1800雙頻，射頻接口采用日本 Murata公司的 MM9329-2700B射頻連接器，天線采用 GSM900/DCS1800雙頻段天線。 GPRS模塊提供了完整的音頻接口，可增加少量外圍輔助元器件設計構成主通道和輔助通道。來電振鈴音從蜂鳴器中發(fā)出，蜂鳴器由 GPRS模塊32針輸出數(shù)字信號控制。

　　GPRS模塊支持外部 SIM卡，可直接與 3.0V SIM卡（或 1.8V SIM卡）連接，GPRS模塊自動檢測和適應 SIM類型。為了防止靜電損壞，可在靠近 SIM卡座各引腳的位置放置瞬變電壓抑制二極管（TVS管）----可使用 ST公司的 ESDA6V1W5TVS管。

　　2、軟件設計

　　嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用武漢創(chuàng)維特信息技術有限公司的 ADT IDE集成開發(fā)環(huán)境，它提供高效、清晰、可視化的嵌入式軟件開發(fā)平臺，包括一整套完備的面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調試工具：編輯器、編譯器、鏈接器、工程管理器以及調試器等，它運行于 Windows NT、95、98、2000及XP，采用類似 Visual Studio界面風格，支持中、英文版本。

　　在 GPRS通信中，根據(jù)不同的處理有不同的應用程序，主要有主程序、功能程序和鍵盤控制程序。 主程序流程圖如圖 2所示，主要完成系統(tǒng)初始化和各線程（包括鍵盤線程、GPRS模塊線程和顯示線程）的建立。

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　　功能程序包括 GPRS模塊初始化程序，GPRS讀數(shù)據(jù)程序，GPRS發(fā)送短消息程序，GPRS打電話和接電話程序等，一般通過狀態(tài)機實現(xiàn)，如GPRS打電話（主叫）流程如圖 3所示，分為空閑狀態(tài)、輸入號碼狀態(tài)、撥號狀態(tài)、通話狀態(tài)等。

　　鍵盤操作是用戶的輸入/輸出接口，用戶的所有指令都需要通過鍵盤來實現(xiàn)，鍵盤模塊程序流程圖如圖 4所示，主要包括鍵盤的初始化、打電話、接電話、發(fā)短消息、查看短消息，以及等待等無線通信常見的鍵盤操作方式。

　　3、實驗結果

　　連接計算機串口到嵌入式處理器 S3C2410的 UART1，連接好 GPRS天線，在 GPRS模塊的 SIM卡座上插入 SIM卡（最好是中國移動卡），接上耳機和麥克風，運行超級終端，選擇正確的串口號，并設置串口（波特率為115200，奇偶校驗為None,數(shù)據(jù)位數(shù)為8，停止位數(shù)為1，無流控），并打開串口。GPRS模塊通電后，通過使用鍵盤的“UP”和“DOWN”鍵選擇“GPRS-連接 PC選項”，然后點擊“Enter”鍵確定，系統(tǒng)自動復位 GPRS模塊，并進入 PC模式，在該模式下，可以通過計算機串口控制 UART1的方式直接控制 GPRS模塊。接下來，在 GPRS模塊初始化后，通過輸入不同的 AT命令，就可開關機、撥打和接聽電話、發(fā)送和接收短消息、收發(fā)E-mail,進行因特網(wǎng)瀏覽等，實驗結果正確。

　　4 結論

　　本文闡述了嵌入式系統(tǒng)和 GPRS的含義，以嵌入式處理器 S3C2410為核心，利用 GPRS模塊設計出了無線通信系統(tǒng)。本文作者創(chuàng)新點是利用了嵌入式處理器和 GPRS模塊，將兩種不同的技術融合在一起，同時采用 ADT IDE集成開發(fā)環(huán)境設計嵌入式系統(tǒng)的軟件，因而具有很好的目的性和針對性；根據(jù)本文提出的設計思路，可方便的設計其它無線通信系統(tǒng)，有廣闊的應用前景和很好的經(jīng)濟效益。