基于ARM的智能無線信號(hào)變送器

圖5 A/D電路原理圖

3 GPRS MODEM接口電路
CMS91 GPRS MODEM是一塊以CMS91GPRS模塊為核心搭配必要外圍電路制成的GPRS MODEM。CMS91模塊是一種雙頻段GSM/GPRS10級(jí)模塊，既支持GSM的短信功能，也支持GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能。MODEM提供了標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，使用了6根串行通信信號(hào)線：TXD、RXD、DTR、CTS、RTS和GND。其通信波特率范圍為2400～115 200b/s。

LPC2136提供了一組完整的9芯（包括地）MODEM信號(hào)，我們可以使用其中對(duì)應(yīng)的6根來與MODEM通信，但由于是3.3V電平邏輯，要與MODEM的RS-232接口連接還需要電平轉(zhuǎn)換。雖然在本系統(tǒng)中我們所用MODEM使用6根MODEM信號(hào)線，但為了兼容其他各型號(hào)的串行MODEM，提高本系統(tǒng)的兼容性和升級(jí)能力，設(shè)計(jì)中將LPC2136提供的完整MODEM信號(hào)全部進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，通過跳線設(shè)置選擇實(shí)際應(yīng)用需要使用的信號(hào)線。

用MAX3243進(jìn)行3.3V和RS-232電平轉(zhuǎn)換。MAX3243是MAXIM公司推出的232電平轉(zhuǎn)換芯片，其內(nèi)部含有獨(dú)立電荷泵，可以從3.0～5.5V的電源電壓產(chǎn)生2Vcc的RS-232電平，使得其只需外接4個(gè)0.1μF的電容和一路 3.3V工作電源即可正常工作，大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。其具有5個(gè)接收器和3個(gè)驅(qū)動(dòng)器，符合標(biāo)準(zhǔn)MODEM信號(hào)方向的配置，適合MODEM連接。其電路原理圖如圖6。

圖6 MODEM接口電路原理圖

軟件設(shè)計(jì)
軟件的編寫工作主要有兩個(gè)部分：AD轉(zhuǎn)換部分和GPRS MODEM部分。
AD轉(zhuǎn)換部分：模擬部分使用的A/D芯片為標(biāo)準(zhǔn)SPI接口。SPI接口操作比較簡(jiǎn)單，在系統(tǒng)中我們使用IO口模擬SPI總線，按照各芯片規(guī)定的操作時(shí)序編寫相應(yīng)的IO口操作程序即可。MAX1162的讀寫時(shí)序見圖7。
從時(shí)序圖上可以看出，一個(gè)AD轉(zhuǎn)換周期從CS信號(hào)下降沿開始，并在6個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍后ADC開始采集數(shù)據(jù)。SCLK信號(hào)驅(qū)動(dòng)著轉(zhuǎn)換過程并在第8個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍下降沿開始把轉(zhuǎn)換結(jié)果放到DOUT數(shù)據(jù)線上（高位數(shù)據(jù)在前），整個(gè)轉(zhuǎn)換周期需要24個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果最低位后，CS被強(qiáng)制拉為高電平，自動(dòng)復(fù)位內(nèi)部寄存器，并使MAX1162進(jìn)入掉電模式。具體程序的編寫可參考MAX1162的用戶手冊(cè)。

圖7 MAX1162讀寫時(shí)序

GPRS MODEM部分：為了解決終端設(shè)備(Terminal Equipment，TE)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal Equipment，DTE)與終端適配器(Terminal Adapter，TA)或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)之間通信的問題，著名通信設(shè)備生產(chǎn)商Hayes為此制定了一套指令，現(xiàn)在已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)并被所有調(diào)制解調(diào)器制造商采用。這就是常說的“AT指令”。AT指令幾乎都是以AT開始，以CR>LF>結(jié)尾的特定的字符串，AT后跟的字母和數(shù)字表明AT指令的具體功能。指令集分成標(biāo)準(zhǔn)AT指令集（StandardV.25ATCommands），AT增強(qiáng)指令集（ATCommandsfor EnhancedFunctions），傳真指令集（ATCommandsforFAX）等多種。各個(gè)不同的MODEM生產(chǎn)廠商對(duì)于特殊的功能集進(jìn)行了相應(yīng)的增加。
我們使用的CellonCMS91模塊用于發(fā)送短消息的主要AT指令見表2。

表2 常用的短消息AT指令

在本系統(tǒng)中，CMS91模塊與LPC2136的UART1相聯(lián)。LPC2136通過UART1以字符的形式將AT指令發(fā)給CMS91模塊。在底層驅(qū)動(dòng)中我們要完成的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)通過LPC2136的UART1向GPRS MODEM發(fā)送字符，其中最基本的函數(shù)是實(shí)現(xiàn)WRITE MODEM函數(shù)。
uint8 ModemWrite(char *Data, uint16 NByte)
{
uint8 err,i;
while(NByte>0)
{
OSSemPend(Uart1Send,0,err);
for(i=0;i8;i++)
{
U1THR=*Data++;
NByte--;
if(NByte==0)
{
break;
}
}
}
return ModemState;
}

結(jié)束語
系統(tǒng)具備了移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)GPRS終端間互聯(lián)功能和INTERNET接入功能，此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，充分考慮了樣機(jī)系統(tǒng)的開放性、可擴(kuò)展性、易升級(jí)性等特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)具有很高的性價(jià)比。實(shí)踐證明了該設(shè)計(jì)的可行性，但在系統(tǒng)的復(fù)位電路、外部時(shí)鐘電路和電源等幾個(gè)部分，本文只提供了一種最簡(jiǎn)單的方案。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于較為復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可以相應(yīng)添加看門狗復(fù)位電路和獨(dú)立電源設(shè)計(jì)等復(fù)雜電路。