基于ARM處理器AT91S的M2M終端設計

數據的封裝和傳輸

通過GPRS進行數據的傳輸需要經過Internet網絡進行中轉，因而傳輸的數據封裝必須進行TCP/IP協(xié)議。文中利用軟件進行了數據封裝，需要傳輸的數據經過傳輸層UDP協(xié)議頭封裝，然后是IP協(xié)議頭的封裝，最后進行PPP協(xié)議的封裝。

MC35i將接收到的數據透明地傳輸到Internet網絡中。通過Internet網絡路由器中轉，最終將數據傳輸到監(jiān)控中心。接收端對接收到的數據按照相應的層次進行解析，從而確定數據的目標程序。

系統(tǒng)軟件設計采用分層的結構，從底到上分別為：串口驅動層(物理層)、PPP協(xié)議層(鏈路層)、IP協(xié)議層(網絡層)、UDP協(xié)議和ICMP層(傳輸層)以及應用層。在移植好的LwIP協(xié)議棧中，通過在各層中建立相應功能的線程，實現數據的封裝。底層軟件為上層軟件提供函數支持，上層軟件利用底層軟件完成應用程序的編寫和實現。軟件采用自底向上的設計方法逐步實現系統(tǒng)中各個函數的功能，各部分函數實現均采用模塊化的設計方法。每個任務對應一個模塊

對每個任務單獨進行設計后，最終由FreeRTOS操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理，通過采用信號量和郵箱的方式實現多個任務之間的通信，軟件各部分主要函數之間的關系如圖3所示。

在MC35SerialISR()中將接收的數據存放到xQRxChars隊列中后，發(fā)送SemMC35Rx信號量來激活PPPRxTask()任務，通過對接收數據的解析，確定數據包的類型，然后由相應的函數對接收數據進行處理。

如果接收的數據是應用程序的數據，將由IPRx()函數判斷目標主機是否正確，再經過傳輸層解析數據從而判定對數據處理的應用程序。最后由應用程序解析數據并執(zhí)行相應的功能，如將數據通過串口發(fā)送到主機、向數據采集系統(tǒng)發(fā)送控制命令、接收數據采集系統(tǒng)的數據并發(fā)送等。當接收隊列中所有數據均處理完畢后，延時250ms如果還沒有接收到數據，則任務通過等待信號量SemMC35Rx將自己掛起。數據的發(fā)送過程是一個相反的過程。

應用程序根據需要的功能建立UDPTxTask()或ICMPTxTask()任務，并將數據發(fā)送到xAPPTxQ隊列中。相應的任務再調用IPTx()和PPPTx()函數進行數據的封裝并將數據發(fā)送到XqTxChar隊列中，從而喚醒MC35SerialISR()中斷程序將數據通過串口發(fā)送到MC35i中進行傳輸。為提高系統(tǒng)的實時性，本文中FreeRTOS采用可剝奪內核方式進行調度。采用FreeRTOS操作系統(tǒng)對任務進行管理簡化了軟件的編寫難度，同時提高了程序的可讀性和可移植性。

總結

基于GPRS M2M產品的無線數據傳輸以及遠程監(jiān)控系統(tǒng)是目前國內外研究的熱點。本文采用完全免費的操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議棧給出的系統(tǒng)設計方案具備成本低、性能好、可升級等優(yōu)點，為遠程監(jiān)控系統(tǒng)相關領域的數據傳輸提供了一個可行的設計方案。