基于ARM9芯片S3C2410a的GPRS數(shù)據(jù)終端設(shè)計(jì)

2 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
2.1.1 ARM9系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
ARM9系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1.2 GPRS傳輸設(shè)備
本文使用的GPRS傳輸設(shè)備是北京華榮匯通信設(shè)備有限公司開發(fā)的GR100型GPRS MODEM，采用了高性能內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧GPRS模塊。
2.2 系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程
(1)物理過(guò)程。ARM利用AT指令通過(guò)GPRSModem撥號(hào)，正確反饋及應(yīng)答后，一條物理通道即GPRS信道就在系統(tǒng)中的GPRS Modem和GPRS網(wǎng)絡(luò)之間建立起來(lái)。
(2)數(shù)據(jù)過(guò)程。PPP協(xié)議將原始的GPRS物理層連接改造成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，系統(tǒng)將遠(yuǎn)程登錄Internet，并得到GPRS網(wǎng)關(guān)分配的IP地址。
(3)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程。采用IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IP協(xié)議將接人Internet的具有不同IP地址的終端都聯(lián)系起來(lái)。經(jīng)過(guò)IP路由選擇，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與連在Internet上的任一IP終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
(4)傳輸過(guò)程。選擇TCP作為傳輸層協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸提供面向連接，可靠服務(wù)。

3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)代碼Bootloader
Bootloader(引導(dǎo)加載程序)是嵌入式系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段代碼，在PC中，引導(dǎo)加載程序由BIOS和位于硬盤MBR中的操作系統(tǒng)引導(dǎo)加載程序一起組成的。
Bootloader啟動(dòng)大多數(shù)分為2個(gè)階段。第一階段主要包含依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)硬件初始化的代碼，通常都用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)階段任務(wù)有：基本的硬件設(shè)備初始化(屏蔽所有的中斷、關(guān)閉處理器內(nèi)部指令，數(shù)據(jù)Cache等)；為第二階段準(zhǔn)備RAM空間；如果是從某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)媒質(zhì)中，則復(fù)制Bootloader的第二階段代碼到RAM中；設(shè)置堆棧；跳轉(zhuǎn)到第二階段的C程序入口點(diǎn)。
第二階段通常用c語(yǔ)言完成，以便實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。這個(gè)階段任務(wù)有：初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備；檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射；將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash讀到RAM 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)；調(diào)用內(nèi)核。
在U-BOOT(在PPC-BOOT的基礎(chǔ)上進(jìn)化而來(lái)的一個(gè)開放源碼的嵌入式BOOTROM程序)中通過(guò)下面兩行代碼進(jìn)行兩個(gè)階段的工作交換：
Ldr pc,_start_armboot
_start_armboot:.word staxt_armboot
Bootloader調(diào)用Linux內(nèi)核的方法是直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一指令處，在跳轉(zhuǎn)時(shí)必須滿足下列條件：CPU寄存器設(shè)置。R0為O；R1為機(jī)器類型ID；R2為啟動(dòng)參數(shù)，標(biāo)記列表在RAM中的起始基地址，CPU模式。必須禁止中斷(IRQs和VlQs)；CPU必須設(shè)置為SVC模式。Cache和MMU的設(shè)置。MMU必須關(guān)閉；指令Cache可以打開也可以關(guān)閉；數(shù)據(jù)Cache必須關(guān)閉。在編寫完Bootloader后，利用JTAG下載電纜.燒寫到Nor Flash中即可。

3.2 配置和編譯Linux內(nèi)核
Linux內(nèi)核主要由5個(gè)子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、進(jìn)程間通信。
3.2.1 配置內(nèi)核
配置內(nèi)核的命令有make config;make oldcoafig;make menucoafig;make xconfig。無(wú)論哪個(gè)命令都將產(chǎn)生config文件，并在每一個(gè)c源文件中加上Linux/config.h>，使define的宏起全局性的作用。
3.2.2 編譯內(nèi)核
編譯內(nèi)核需要3個(gè)步驟，分別是創(chuàng)建內(nèi)核依賴關(guān)系、創(chuàng)建內(nèi)核鏡像文件和創(chuàng)建內(nèi)核模塊。執(zhí)行make up命令進(jìn)行編譯。
生成內(nèi)核以后，接下來(lái)要做的是安裝它。對(duì)每一個(gè)內(nèi)核配置來(lái)說(shuō)。要復(fù)制4個(gè)丈件：沒有壓縮的內(nèi)核鏡像(zlmage和bzlmage)、壓縮的內(nèi)核鏡像(vmlinux)、內(nèi)核符號(hào)映射文件(System.map)以及配置文件(config)。
最后用loader.exe燒寫zlmage 或bzImage 到Nor Flash 的0x00010000地址。

4 GPRS數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)
GR100通過(guò)RS232接口與ARM9系統(tǒng)連接，最終實(shí)現(xiàn)了基于ARM9芯片S3c2410a的GPRS數(shù)據(jù)終端。該終端內(nèi)部已移植了Linux操作系統(tǒng)，可在該系統(tǒng)下自主開發(fā)軟件，使其功能更加強(qiáng)大，例如連接LCD，實(shí)現(xiàn)可視化操作等。