GPRS数据终端及在基站动力环境系统中的应用

摘要

无线实时数据采集在军事，工业，科研等各个领域都有着非常广泛的需求和应用，其主要功能是通过无线的方式将不同地理位置的数据，实时地传送到控制中心，同时，也能够反过来控制和操作远程的设备或仪器。传统的远距离数据传输方式中，有线方式虽然速度快、稳定可靠，但是在不同的地形架设和布线的成本相当昂贵，不适合在复杂多变的环境下进行数据采集;无线方式中，卫星通信虽然具有覆盖范围广，不受绝大多数环境影响，不过通信费用非常高，不适合大面积使用和推广；而传统的GSM(Global System For Mobile Communication，全球移动通信系统)数据传输方式，属于第二代移动通信技术，虽然基本能够实现数据传输，但是传输速率不高(300bps到9.6kbps)、网络延迟大，而且信道的利用率也比较低，要实现实时数据采集所花费代价较大。针对传统方式的不足，中国移动推出了基于第2.5代移动通信技术GPRS(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)的数据业务，它采用基于分组的方式，让数据包尽可能地到达目的地。通过应用高速分组数据技术，大大提高了传输信道的利用率。GPRS将无线数据传输速度从目前的9600bps提高到112000bps。GPRS作为一种新的无线通信技术，当前大多数的应用都是在无线上网等商业用途上。 本文阐述了GPRS无线数据终端的功能及应用，然后对DSP微处理器及嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ进行了详尽的描述和研究，接着是GPRS终端的软硬件设计和实现，最后对系统的整体功能进行了测试。该终端的硬件设计，主要包括微处理器芯片的选型、M23通讯模块的接口设计、存储器单元及串口电路设计等。软件上主要包括：μC/OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植、系统任务的划分及各个功能模块的具体实现。软件采用的方案可以描述为：嵌入式操作系统+应用程序，应用程序在μC/OS-Ⅱ的基础上开发。将应用程序分解成多任务，简化了应用系统软件设计，提高了系统的可靠性。 本课题实现的GPRS无线数据终端，内嵌TCP/IP协议，可以通过GPRS网络连接到互联网，数据传输实时性强，为用户提供透明的数据传输通道。在电力自动化、环保、交通监控等领域获得了广泛的应用，特别适用于移动环境、难于布线的场所和边远地区。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1研究目的及意义

1.2无线监控系统的国内外发展状况

1.3本课题所研究的主要内容及特点

2 GPRS网络技术概括

2.1 GPRS的发展状况及应用

2.2 GPRS的特点

2.3 GPRS的网络工作原理

3嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介

3.1 μC/OS-Ⅱ操作系统分析

3.1.1嵌入式实时操作系统简介

3.1.2嵌入式实时操作系统发展现状

3.1.3嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介

3.2 μC/OS-Ⅱ的内核结构

3.2.1任务调度与管理

3.2.2时间管理

3.2.3中断管理

3.2.4任务之间的通讯与同步

3.2.5系统的初始化和启动

4 μC/OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植

4.1 TMS320F2812芯片介绍

4.2移植的可行性分析

4.3移植步骤

4.3.1 OS_CPU.H

4.3.2 OS_CPU_A.ASM

4.3.3 OS_CPU_C.C

5系统硬件设计

5.1系统总体结构

5.2终端硬件设计

5.3单片机最小系统

5.3.1时钟

5.3.2看门狗

5.3.3存储器扩展

5.3.4电源

5.3.5 JTAG接口

5.4串行通信接口电路

5.5键盘、液晶显示电路

5.6时钟日历

5.7 GPRS模块M23开发板

5.7.1 M23模块介绍

5.7.2 SIM卡电路

5.7.3 M23的电源设计

5.7.4数据通信电路

6系统软件设计

6.1系统软件总体设计

6.2系统软件模块介绍

6.2.1主函数介绍

6.2.2系统初始化

6.2.3按键模块

6.2.4液晶显示程序

6.2.5时钟日历程序

6.2.6串口程序

6.3 GPRS上网程序

6.4系统任务分配

6.4.1系统任务总体设计

6.4.2按键扫描任务

6.4.3查询系统变量任务

6.4.4设置系统参数任务

6.4.5显示系统时间任务

6.4.6连接GPRS网络任务

6.4.7检测模块在线任务

6.4.8向远端控制中心发送数据任务

7系统抗干扰设计

7.1干扰的来源及后果

7.2软件硬件抗干扰设计

7.2.1硬件抗干扰设计

7.2.2软件抗干扰设计

8 GPRS数据终端在移动基站动力环境采集器上的应用

8.1 GPRS终端应用在移动基站动力环境采集器上的背景及意义

8.2基于GPRS无线传输的移动基站动力环境采集器的系统结构

8.3系统调试

8.3.1采集器与远端监控中心数据传输协议

8.3.2 GPRS无线传输在移动基站动力环境采集器上的测试

9结论

9.1采用的新方法

9.2所做的工作

9.3存在的不足

9.4展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文