嵌入式移動(dòng)通信技術(shù)的研究與發(fā)展

在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中使用的語(yǔ)言種類很多。比較廣泛應(yīng)用的高級(jí)語(yǔ)言有 ADA, C/C++, JAVA 和 C# 等。ADA 語(yǔ)言定義嚴(yán)格。易讀易懂, 有較豐富的庫(kù)程序支持。目前在國(guó)防, 航空, 航天等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛, 未來(lái)仍將在這些領(lǐng)域占有重要地位。C語(yǔ)言具有廣泛的庫(kù)函數(shù)支持, 目前在嵌入式系統(tǒng)中是應(yīng)用最廣泛的編程語(yǔ)言, 在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域占重要地位。

C++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言, 目前在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也是得到了廣泛的應(yīng)用。但 C 與 C++相比, C++的目標(biāo)代碼往往比較龐大和復(fù)雜, 在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)充分考慮這一因素。JAVA有很強(qiáng)的跨平臺(tái)特性, 其“一次編程, 到處可用”的特性, 使得它在很多領(lǐng)域備受歡迎。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,J2EE 及嵌入式 JAVA 的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛, 但是消耗硬件資源較大。

3.3.3 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇

集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)的重要平臺(tái), 開(kāi)發(fā)者選擇時(shí)應(yīng)考慮以下因素:

系統(tǒng)調(diào)試器的功能, 包括遠(yuǎn)程調(diào)試環(huán)境;支持庫(kù)函數(shù): 許多開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供大量使用的庫(kù)函數(shù)和模板代碼, 如大家比較熟悉 C++編譯器就帶有標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)模板。它提供了一套用于定義各種有用的集裝, 存儲(chǔ), 搜索, 排序?qū)ο?編譯器開(kāi)發(fā)商是否持續(xù)升級(jí)編譯器;連接程序是否支持所有的文件格式和符號(hào)格式。

3.3.4 嵌入式微處理器 ARM

在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí), 首先面臨的難題就是如何挑選一個(gè)適合的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。ARM系列處理器是專門(mén)針對(duì)嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的, 是目前構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的首選。1991 年 ARM公司成立于英國(guó)劍橋, 其主要業(yè)務(wù)是設(shè)計(jì) 16 位和 32 位的嵌入式處理器。但它本身并不生產(chǎn)和銷售芯片, 而是采用技術(shù)授權(quán)的方式, 由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 ARM公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的 ARM微處理器核, 根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域, 加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐? 從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。因此, ARM技術(shù)獲得了更多的第三方工具, 制造和軟件的支持, 又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低, 使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消費(fèi)者所接收, 更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

目前, 采用 ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微處理器, 即我們通常所說(shuō)的 ARM微處理器, 已遍及工業(yè)控制, 消費(fèi)類電子產(chǎn)品, 通信系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng), 無(wú)限系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng), 基于 ARM技術(shù)微處理器的應(yīng)用約占據(jù)了 32 位 RISC 微處理器 75 以上的市場(chǎng)份額。

4 移動(dòng)通信技術(shù)

傳統(tǒng)的 GSM網(wǎng)絡(luò)僅能 9.6Kbit/s 速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù), 這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對(duì)高速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。GPRS(GeneralPacket Radio Service, 通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)) 是構(gòu)架在傳統(tǒng) GSM 網(wǎng)絡(luò)之上的一種標(biāo)準(zhǔn)化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù), 它可以提供高達(dá)115kbit/s 速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù), 從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為現(xiàn)實(shí)。GPRS 采用分組交換技術(shù)、在通信的過(guò)程中不需要建立和保持電路, 符合數(shù)據(jù)通信突發(fā)性的特點(diǎn), 并且呼叫建立時(shí)間很短。GPRS 不再根據(jù)用戶實(shí)際的數(shù)據(jù)流量來(lái)計(jì)費(fèi), 這樣就允許用戶始終在線, 享受方便快捷的服務(wù)。因此, GPRS 被認(rèn)為是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的重要一步。

GPRS 之所以備受關(guān)注, 一方面是因?yàn)槠錁O高的傳輸速率和分組技術(shù), 另一方面則是因?yàn)樗鼘?duì) IP 和 X.25 協(xié)議的完全透明支持, 這是人們最熟悉、也是應(yīng)用最為廣泛的兩種傳輸協(xié)議。通過(guò)GPRS, 人們可以在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)( 尤其在 GSM 網(wǎng)絡(luò)) 上實(shí)現(xiàn)對(duì) IP和 X.25 網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)和應(yīng)用。正是由于這兩種協(xié)議的應(yīng)用, 移動(dòng)臺(tái)和終端設(shè)備( 如筆記本電腦) 可以以點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的方式訪問(wèn)全球任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò), 如圖(GPRS 硬件平臺(tái)) 所示。

GPRS 支持 IP 和 X.25 等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議, 人們就可以很簡(jiǎn)便地配置 PC 以使其能在 GPRS 環(huán)境下通信, 用戶可以使用諸如Windows98/NT、WindowsCE 內(nèi)置的 TCP/IP 協(xié)議連接到 Internet 和LAN 上。

4.1 支持的平臺(tái)

幾乎所有的硬件平臺(tái)都支持 TCP/IP 協(xié)議棧, 因此人們利用這些平臺(tái)可以充分展示 GPRS 的優(yōu)越性, 有如下平臺(tái):筆記本電腦或掌上電腦連接到具有 GPRS 功能的蜂窩電話或外置 Modem 上;筆記本電腦或掌上電腦配置以具有 GPRS 功能的 PCModem;具有全屏功能的智能電話;可以通過(guò) WAP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)微瀏覽的蜂窩電話;集成了 GPRS 的專用設(shè)備;GPRS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4.2 數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收

筆記本電腦通過(guò)串行或無(wú)線方式連接到 GPRS 蜂窩電話或Modem 上。GPRS 蜂窩電話或 Modem 與 GSM基站通信, 但與電路交換式數(shù)據(jù)呼叫不同, PRS 分組是從基站發(fā)送到服務(wù) GPRS 支持節(jié)點(diǎn)(SGSN) , 而不是通過(guò)移動(dòng)交換中心(MSC) 連接到語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)上。SGSN 與網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點(diǎn)(GGSN) 進(jìn)行通信; GGSN 對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理, 再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò), 如 Internet 或 X.25 網(wǎng)絡(luò), 見(jiàn)圖(GSN 系統(tǒng)中的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)) 所示:來(lái)自 Internet、標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的 IP 包, 由 GGSN 接收, 再轉(zhuǎn)發(fā)到 SGSN, 繼而傳送到移動(dòng)臺(tái)上。

4.3 GPRS 的優(yōu)勢(shì)

GPRS 最重要的革新之處在于, 它在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸是基于分組的, 從而將數(shù)據(jù)傳輸速 率 從 9.6kbps 提 高 到100kbps 以上, 并將 Internet 連接一直延伸到移動(dòng) PC, 用戶無(wú)需再撥號(hào)到 ISP。GPRS 技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步提高了信道利用率, 提供更 大的帶寬, 從而降低移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的費(fèi)用。GPRS 對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響, 并在最近兩年得到迅速發(fā)展。但它并不是要取代目前通過(guò) GSM 實(shí)現(xiàn)的其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) ( 如電路交換數(shù)據(jù)和 SMS) , 而是對(duì)它們作一更為完善的補(bǔ)充。此外, GPRS 也提供第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)所具有的數(shù)據(jù)通信能力。

5 總結(jié)

總之, 形式多樣的嵌入式設(shè)備正努力把 Internet 連接到人們生活各個(gè)角落, 中國(guó)嵌入式設(shè)備的潛在消費(fèi)者數(shù)量將以億為單位。如果說(shuō) PC 機(jī)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)桌面軟件的發(fā)展, 那么嵌入式產(chǎn)品的廣泛普及其在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用必將為嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無(wú)窮的推動(dòng)力。