手机管控系统控制软件设计与实现

摘要

手机管控系统作为一种有效的手机管理防护技术，可在一定的区域内对特定的手机用户进行实时地管理。该系统在硬件方面包括射频收发机、FPGA、DSP、ARM和上位机;在软件方面包括高速数据接收、基带信号处理和系统控制三部分，其中控制部分是整个系统的大脑，它完成了对系统的调度工作。
　　 本文通过分析手机管控系统的工作原理及系统架构，给出控制软件的功能定义，并提出一种基于FPGA+ARM+上位机架构的软件设计方案。该方案中，ARM作为系统控制部分的核心，与FPGA、DSP和上位机相连，实现了具体的调度工作和各模块之间的数据传输;FPGA作为DSP和ARM与射频前端的数据接口，主要实现了数据的转换工作;上位机作为人机交互的接口，除了显示DSP解析出的消息以外，还使用户能够向DSP和射频前端传递工作参数。控制软件包括ARM、FPGA和上位机三部分。ARM方面，考虑到系统的实时性、可靠性和开发的难易程度，本文采用集成了OMAP3530芯片的SBC3530核心板做为嵌入式硬件平台，并在该平台上实现了基于嵌入式Linux操作系统的SPI设备驱动设计、多线程的应用程序设计。FPGA方面，根据射频前端收发机的工作参数定义，设计了频率控制字、增益控制字、频偏控制字和功率控制字等数据接口，用于改变射频前端的工作参数;通过Verilog HDL语言实现了UART数据接收模块、SPI数据收发模块和数据判定模块，其中UART和SPI模块用于接收ARM和DSP的数据，数据判定模块根据此数据的类型将其输出到射频前端对应的接口。上位机方面，通过VS2010实现了基于MFC的上位机显控软件，其包括命令发送、哑呼、信息接收与显示和参数配置等功能模块。其中，哑呼是一种在保证被叫用户手机未振铃的情况下，确定其TMSI信息的处理方法。在测试过程中，对DSP、ARM、FPGA与上位机之间的数据通路及控制软件的各子功能模块进行了测试，测试结果是数据传输正确、控制软件各功能子模块运行正常，结果表明了控制软件满足手机管控系统对实时性和可靠性的要求。

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摘要

缩略语

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的工作内容

1．4 本文的章节组织

第二章 需求分析及方案设计

2．1 手机管控系统工作原理

2．2 手机管控系统总体架构

2．3 需求分析

2．4 控制软件方案设计

2．4．1 方案论证

2．4．2 控制软件架构设计

2．4．3 控制软件功能设计

2．5 本章小结

第三章 嵌入式系统软件设计与实现

3．1 嵌入式ARM-Linux开发环境搭建

3．2 目标平台硬件架构

3．3 嵌入式系统软件设计

3．4 基于SPI总线的接口设计与实现

3．4．1 数据接口设计

3．4．2 嵌入式Linux平台下的SPI驱动开发

3．5 嵌入式软件实现

3．5．1 系统初始化

3．5．2 下行信号捕获线程

3．5．3 上行信号捕获线程

3．5．4 干扰线程

3．5．5 命令接收和解析线程

3．5．6 信息发送线程

3．6 本章小结

第四章 射频控制字的设计与实现

4．1 射频控制字概述

4．2 FPGA系统设计

4．3 FPGA内部实现与功能仿真

4．3．1 UART接收模块

4．3．2 SPI收发模块

4．3．3 数据判定模块

4．4 本章小结

第五章 上位机软件设计与实现

5．1 上位机系统框架

5．2 上位机软件设计

5．2．1 上位机软件架构

5．2．2 界面布局

5．3 上位机软件实现

5．4 本章小结

第六章 软件测试

6．1 测试环境

6．1．1 硬件平台

6．1．2 软件平台

6．2 测试内容

6．3 测试方案

6．4 测试结果及分析

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士期间的研究成果