基于GPRS的低功耗远程数据采集终端软件设计

摘要

随着计算机技术的发展，自动化采集测量技术也得到了了空前的变革，无论是在工业控制还是商业活动中，自动化采集都占据着重要的地位。本课题主要设计的是基于 GPRS的低功耗远程数据采集终端，该采集终端具有自动采集、自动上传、断点续传的功能特点，在电池容量为7.2V14AH供电的情况下，理论计算出可以运行长达2年，存储数据周期同样长达两年。
　　通过对数据采集终端的需求分析，本文对数据采集终端的整体方案进行了设计，在硬件系统平台上对微处理器、数据采集、数据传输、数据存储等方面的方案进行了理论分析和选择，在软件系统方面选择了适合本设计的嵌入式实时操作系统并将操作系统内核拓展使其符合本文设计的低功耗要求，硬件平台和软件系统框架确定后，本文从实际出发，对数据采集终端的功耗情况进行了分析，根据数据采集终端不同状态下的功耗影响因素，确定合理的方法尽可能的降低系统的总功耗，以期达到最优的工作状态和最低的功耗，接着对软件系统方案的设计和硬件系统方案的设计进行了经济可行性分析和技术可行性分析。
　　在软件系统设计方面，本文讲述了操作系统的移植与内核拓展、服务程序所需要的驱动程序的设计以及各个应用服务程序的设计。在操作系统的选择上，本文选用了安全性、稳定性很高的嵌入式实时操作系统μ C/OS-III，该系统具有的基于优先级抢占式调度、同等优先级采用时间片轮询方式调度的特点能够快速的开发应用服务程序，应用服务程序包括模拟信号采集服务、数据信号采集服务、GPRS数据传输服务、GPRS网络校时服务、GPRS短消息管理服务、低功耗管理服务、数据监控服务等，对于需要驱动的服务程序还应该设计相应的驱动程序。
　　由于低功耗远程数据采集终端需要和多个设备通讯，本文针对各个设备设计了不同的通讯协议，这些协议将数据采集终端和设备构成一个系统。
　　最后，经过对整个系统的硬件测试和功能性验证，说明了本文设计的基于GPRS的低功耗远程数据采集终端能够完全满足用户的指标要求，通过实践证明该设计达到了预期的目标。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 课题国内外发展现状

1.3 本文主要特色

1.4 本文主要完成工作及结构

第二章 系统方案设计

2.1 需求分析

2.2 系统终端总体概述

2.3 系统硬件架构概述

2.4 系统软件方案设计

2.5 系统功耗分析

2.6 系统方案可行性分析

2.7 本章小结

第三章 系统软件设计

3.1 引言

3.2系统的移植与内核拓展

3.3 模拟信号采集服务程序设计

3.4 数字脉冲信号采集服务程序设计

3.5 GPRS通讯服务程序设计

3.6 低功耗管理服务程序设计

3.7 数据监控服务程序设计

3.8 本章小结

第四章 系统协议设计

4.1 引言

4.2 服务器端通讯协议设计

4.3 Modbus通讯协议设计

4.4 短消息协议设计

4.5 本章小结

第五章 系统测试与验证

5.1 引言

5.2 测试平台介绍

5.3 系统功能测试

5.4 整机功耗测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录

硕士期间的研究成果