基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

　　嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的計(jì)算機(jī)軟硬件結(jié)合體，或指裝入另一個(gè)設(shè)備并且控制該設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是其具有目的性和針對(duì)性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)都有其特殊的應(yīng)用場(chǎng)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(gòu)以嵌入式處理器為中心，配置存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、通信模塊等；軟件部分以軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為核心，向上提供應(yīng)用編程接口API，向下屏蔽具體硬件特性的板級(jí)支持包BSP。嵌入式系統(tǒng)中，軟件和硬件緊密配合，協(xié)調(diào)工作，共同完成系統(tǒng)預(yù)定的功能。

　　GPRS是General Packet Radio Service的簡(jiǎn)稱，即通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)。它是基于現(xiàn)在運(yùn)行的GSM基礎(chǔ)上發(fā)展的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，類似于固定交換技術(shù)中的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)；原來(lái)的GSM業(yè)務(wù)為電路交換業(yè)務(wù)，GPRS采用了GSM同樣的無(wú)線調(diào)制技術(shù)，同樣的頻率，同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開(kāi)始就可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)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(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。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(wù)；GPRS業(yè)務(wù)能提供不間斷的信息服務(wù)，利用GPRS可以使用戶在移動(dòng)狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)E-mail,進(jìn)行因特網(wǎng)瀏覽等；使用GPRS，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、時(shí)間計(jì)費(fèi)，降低了服務(wù)成本。

　　1、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)的基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)接口連接。

圖1 基于嵌入式系統(tǒng)的GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　S3C2410微處理器選用Samsung公司為手持設(shè)備設(shè)計(jì)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(chǔ)器控制器、LCD控制器、NAND Flash控制器、4個(gè)DMA通道、3個(gè)UART通道、1個(gè)I2C總線控制器、1個(gè)I2S總線控制器、4個(gè)PWM定時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、通用I/O口、實(shí)時(shí)時(shí)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(wú)線通信模塊，它提供一個(gè)支持RS232的接口，可直接由計(jì)算機(jī)串口通過(guò)嵌入式處理器S3C2410的UART1接口驅(qū)動(dòng)該模塊。此時(shí)，計(jì)算機(jī)作為數(shù)字終端設(shè)備（DTE），GPRS模塊作為數(shù)字電路設(shè)備（DCE），在數(shù)字終端設(shè)備和數(shù)字電路設(shè)備之間，用一套AT命令實(shí)現(xiàn)各種功能，GSM/GPRS的各種功能都有賴于數(shù)字終端設(shè)備（DTE）向數(shù)字電路設(shè)備（DCE）發(fā)送的命令實(shí)現(xiàn)，因此，AT命令可以看作是數(shù)字終端設(shè)備和數(shù)字電路設(shè)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(shè)計(jì)構(gòu)成主通道和輔助通道。來(lái)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(hào)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(dòng)檢測(cè)和適應(yīng)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(shè)計(jì)

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

圖2 主程序流程圖

　　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(guò)狀態(tài)機(jī)實(shí)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(hào)碼狀態(tài)、撥號(hào)狀態(tài)、通話狀態(tài)等。

圖3 GPRS打電話（主叫）流程

　　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(guò)鍵盤來(lái)實(shí)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(wú)線通信常見(jiàn)的鍵盤操作方式。

圖4 鍵盤模塊程序流程圖

　　3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　連接計(jì)算機(jī)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(guó)移動(dòng)卡），接上耳機(jī)和麥克風(fēng)，運(yùn)行超級(jí)終端，選擇正確的串口號(hào)，并設(shè)置串口（波特率為115200，奇偶校驗(yàn)為None,數(shù)據(jù)位數(shù)為8，停止位數(shù)為1，無(wú)流控），并打開(kāi)串口。GPRS模塊通電后，通過(guò)使用鍵盤的“UP”和“DOWN”鍵選擇“GPRS-連接PC選項(xiàng)”，然后點(diǎn)擊“Enter”鍵確定，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位GPRS模塊，并進(jìn)入PC模式，在該模式下，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)串口控制UART1的方式直接控制GPRS模塊。接下來(lái)，在GPRS模塊初始化后，通過(guò)輸入不同的AT命令，就可開(kāi)關(guān)機(jī)、撥打和接聽(tīng)電話、發(fā)送和接收短消息、收發(fā)E-mail,進(jìn)行因特網(wǎng)瀏覽等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確。

　　4 結(jié)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(shè)計(jì)出了無(wú)線通信系統(tǒng)。本文作者創(chuàng)新點(diǎn)是利用了嵌入式處理器和GPRS模塊，將兩種不同的技術(shù)融合在一起，同時(shí)采用ADT IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的軟件，因而具有很好的目的性和針對(duì)性；根據(jù)本文提出的設(shè)計(jì)思路，可方便的設(shè)計(jì)其它無(wú)線通信系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用前景和很好的經(jīng)濟(jì)效益。