基于AT91RM9200短消息監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現

摘要 介紹了GSM無線模塊在嵌入式系統(tǒng)的應用，系統(tǒng)采用基于ARM9核的AT91RM9200微處理器，GSM無線模塊采用華為MG323無線模塊，在嵌入式Linux系統(tǒng)下，通過ARM與MG323進行控制通信，實現了短消息模塊的軟件功能。該系統(tǒng)支持FDU短信模式及中文短信。
關鍵詞 GSM；AT91RM9200；MG323；嵌入式Linux；PDU短信模式

無線監(jiān)控已成為工業(yè)控制中安全生產、及時收集重要數據必不可少的部分，利用現代化的信息技術手段，建設安全生產監(jiān)督管理網絡系統(tǒng)，才能將安全生產和安全監(jiān)督管理工作做好，隨著通訊技術的發(fā)展，移動通信覆蓋的不斷擴大，基于GSM網絡的無線監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)控制、電力監(jiān)控、智能樓宇和數據傳輸等方面，加上GSM網絡具有前期投資少、不受地域限制、通信實時性高等優(yōu)點使得它在無線監(jiān)控領域扮演更重要的角色。利用的ARM9處理器主頻高、速度快、內存容易擴展、可以運行嵌入式Linux系統(tǒng)設計平臺等特點，通過軟硬件模塊的設計，在GSM無線網絡上實現了短消息的發(fā)送。此系統(tǒng)可以應用在采油電機環(huán)境參數監(jiān)控上，實時監(jiān)控油管的壓力和溫度等參數，保證油井的安全正常工作。

1 系統(tǒng)總體設計
圖1所示是基于AT91RM9200的短消息監(jiān)控系統(tǒng)，該平臺主要包括微處理器單元，GSM／GPRS無線模塊，存儲模塊，串口通訊模塊，網口通訊模塊，USB模塊和電源模塊。

系統(tǒng)構建的嵌入式系統(tǒng)平臺，主要用于采集數據的處理、存儲、發(fā)送和監(jiān)控。具體工作原理是在基于ARM920T內核的主頻為180 MHz的AT91RM9200微處理器上，通過串口將下行數據傳輸至Flash存儲，然后利用串口、USB和100 Mbit·s-1以太網3種接口方式將數據發(fā)送至目標，同時通過GSM無線通信的方式進行數據監(jiān)控。
此系統(tǒng)在采油電機環(huán)境參數傳輸與通信系統(tǒng)存儲模塊的應用過程中，主要完成對采樣和監(jiān)測處理后的數據進行存儲，并通過各種接口傳送至上位機顯示，以便工作人員對井下電機的環(huán)境數據進行觀測和處理。無線傳輸模塊可將存儲模塊接收到的數據以無線通信的方式發(fā)給油井監(jiān)測人員，使監(jiān)測人員可隨時了解油井的采油情況。

2 系統(tǒng)硬件電路設計
系統(tǒng)中短消息收發(fā)功能的模塊采用華為公司的4頻GSM／CPRS模塊MG323，工作頻段支持4頻：GSM850／900／1800／1900 MHz，接收靈敏度-107 dBm，工作溫度-30～+75℃，電源電壓3．3～4．8 V，平均待機電流3．0 mA，協(xié)議支持GSM／GPRS Phase2／2+。MG232含有豐富的對外應用接口，包括B2B連接器接口、電源接口、開／關機和RESET時序、控制信號接口、UART接口、SIM卡接口、充電接口、音頻接口。

MG323與AT91RM9200的硬件電路如圖2所示。ARM通過控制TERM_ON來控制MG323的開關，當TERM_ON管腳拉低≥1 s后，即可開機；開機后，如果再次將TERM_ON管腳拉低≥1 s，即可關機；控制RESET來控制MG323的硬件復位，當模塊出現軟件死機時，通過拉低RESET管腳≥10 ms后，模塊進行硬件復位。
由于MG323模塊對外提供一路異步RS-232UART1通信接口，UART1支持標準Modem握手信號控制方式，故MG323GSM模塊通過RS232與AT91RM 9200的UART1相連接。其控制信號主要為：UART1_RD(模塊數據發(fā)送端)，UART1_TD(模塊數據接收端)，UART1_RING(模塊振鈴指示)，UART1_ DSR(模塊數據設備就緒)，UART1_RTS(請求發(fā)送)，UART1_DTS(數據終端就緒)，UART1_CTS(模塊清除發(fā)送)，UART1_DCD(模塊載波檢測)。RT S／CTS為請求發(fā)送信號，RTS是發(fā)送起輸出的準備好信號。接收雙方準備好，送回清除發(fā)送信號CTS后，發(fā)送數據開始進行，在同一端將這兩個信號短接就意味著只要發(fā)送器準備好即可發(fā)送。DCD載波檢測又稱接收線路信號檢測，本意是Modem檢測到線路中的載波信號后，通知終端準備接收數據的信號在沒有接Modem的情況下，也可以和RES，CTS短接。DTR／DSR數據終端準備好時發(fā)DTR信號，在收到數據通信裝置準備好DSR信號后方可通信。RING原意是在接收到電話交換機有效的撥號時有效，同時數據終端準備傳送。
MG323模塊通過信號SM_CLK(SIM卡時鐘)，VSIM(SIM卡電源)，SIM_DATA(SIM卡數據)，SIM_RST(SIM卡復位)，GND(SIM卡地)與SIM卡相連接。
該系統(tǒng)還包括兩片16 MB的SDRAM，兩片8 MB的NOR_Flash，3個RS232，主USB，從USB和100 Mbit·s-1以太網等模塊。