基于GPRS的无线数据采集与传输终端
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:324
无线数据采集与传输的应用范围非常广,涉及行业有电力、水利、公安、交通、石油、安防和金融等。中国移动公司在2002年5月正式开通了通用分组无线业务gprs网络。gprs网络支持tcp/ip协议并且覆盖面广,比起使用短消息和超短波无线数传电台进行无线数据传输,gprs无论在费用、可靠性和可实施性等方面都具有很大的优势。
终端的系统组成
无线数据采集与传输终端的设计可以有两套方案:第一套为“单片机+gprs调制解调器”,此方案虽然硬件成本较低,但功能比较有限,在协议的开发和支持上都有一定难度;第二套方案为“嵌入式cpu+gprs 模块”,此方案虽然硬件成本稍高,需要嵌入式cpu芯片来支持嵌入式操作系统,但可以实现丰富协议接口,便于移植和向高端系统应用升级,更加便于数据采集与传输的实现。
图1给出了一个无线数据采集和传输终端组成的原理参考图,采用motorola半导体(编者注,现更名为:freescale)嵌入式cpu mpc8xx加gprs模块cms91的第二套实现方案。
下面对图1中的组成原理进行详细介绍:
嵌入式cpu芯片是整个数据采集终端的核心,可以很好地支持嵌入式操作系统;考虑到嵌入式操作系统的移植方便性和性能要求,采用了当前成熟的motorola mpc8xx嵌入式cpu。许多操作系统厂家都针对这种类型的cpu开发微码和套件(bsp),以方便用户移植。
gprs模块主要完成无线上网的功能。在市场上有一些成熟的产品,譬如说sony/ericsson的gm47;simens的mc35等。在这里选用cellon公司的cms91。它是一种双频段gsm/gprs 10级模块,主要优点有:低功耗、接口简单、at指令功能完善、可支持gprs class 10、开发多媒体应用、价格较低等。同时,它也提供sms(短消息服务)和语音功能。gprs模块提供rs232接口,可以通过它来完成对模块的控制,譬如拨号和切换模式等。一旦通过模块连接上internet,采集到的数据就可以用tcp/ip传输方式发送到任意一个具有公网ip地址的主机上去,从而实现采集数据的无线传输。
数据采集一般采用标准rs232或rs485接口,采集压力、温度等传感器数据。由cpu负责对采集到的数据进行运算和处理,然后交给gprs模块将其发送给远程数据中心。
watchdog主要用来防止终端系统死机。通过软件定时写数据到wd硬件,一旦系统死机,软件工作不正常,wd硬件由于接收不到数据而产生硬件中断,从而系统自动重启。
rom主要用于保存嵌入式操作系统、应用程序及相关配置参数,通过内部总线直接与cpu通信。在这里选用了intel公司的28f320-j3,32m字节。可以在rom上完成文件系统,但需要在操作系统中加入文件系统处理模块。
lcd是可选模块,用来显示状态信息等。10base-t也是可选模块,方便调试。也可以利用nat技术和10base-t端口将终端作为连接internet的网关。
实施中的技术难点
cpu通信端口的配置
在此设计中选用mpc850微处理器, 它是一个多用途的通用芯片,内部集成了微处理器和常用外围组件,可用于各种控制领域。它是mpc860应用于通信系统的低成本实现,提供了更高的性价比,并在通信方面有所增强,比如通用串行总线(usb)的支持。mpc850集成了嵌入式powerpc 核和一个为通信使用的专门的risc通信处理器模块(cpm)。mpc850 的 cpm 支持6个串行通道:一个串行通信控制器(scc),一个usb,两个串行管理控制器(sms),一个i2c接口,和一个串行外围接口电路spi。通常可将一个scc和两个sms配置成为通用串口uart,用以控制不同的模块且速率可调。
rom上文件系统的实现
普通的rom操作只能以模块操作,维护起来很不方便,而且由于在读写的时候没有缓冲操作,数据很容易丢失和出错。在rom上实现的文件系统 可以合理的分配和使用每一个区块,减少了区块迁移和区块过度使用。本设计中采用intel j3系列(28f320j3)闪存做为存储设备, 实现了trueffs。首先在系统启动配置文件中配置tffs的三层结构,修改mtd。系统启动时初始化文件系统
和缺省路径。如果成功,就生成了可操作的文件设备符。自此,用户就可以使用一般的文件操作方式了(生成、读、写和删除)。要注意的是在读写完文件后,要显示关闭文件,以避免数据丢失。
设备作为网关时的网络地址转换(nat)实现
采用nat接入internet改变
终端的系统组成
无线数据采集与传输终端的设计可以有两套方案:第一套为“单片机+gprs调制解调器”,此方案虽然硬件成本较低,但功能比较有限,在协议的开发和支持上都有一定难度;第二套方案为“嵌入式cpu+gprs 模块”,此方案虽然硬件成本稍高,需要嵌入式cpu芯片来支持嵌入式操作系统,但可以实现丰富协议接口,便于移植和向高端系统应用升级,更加便于数据采集与传输的实现。
图1给出了一个无线数据采集和传输终端组成的原理参考图,采用motorola半导体(编者注,现更名为:freescale)嵌入式cpu mpc8xx加gprs模块cms91的第二套实现方案。
图1 终端组成原理参考图
终端工作原理为通过rs232/485口接收到用户数据,然后将数据打成ip包,通过gprs模块接入gprs网络,再通过各种网关和路由将数据发送到数据处理中心。
下面对图1中的组成原理进行详细介绍:
嵌入式cpu芯片是整个数据采集终端的核心,可以很好地支持嵌入式操作系统;考虑到嵌入式操作系统的移植方便性和性能要求,采用了当前成熟的motorola mpc8xx嵌入式cpu。许多操作系统厂家都针对这种类型的cpu开发微码和套件(bsp),以方便用户移植。
gprs模块主要完成无线上网的功能。在市场上有一些成熟的产品,譬如说sony/ericsson的gm47;simens的mc35等。在这里选用cellon公司的cms91。它是一种双频段gsm/gprs 10级模块,主要优点有:低功耗、接口简单、at指令功能完善、可支持gprs class 10、开发多媒体应用、价格较低等。同时,它也提供sms(短消息服务)和语音功能。gprs模块提供rs232接口,可以通过它来完成对模块的控制,譬如拨号和切换模式等。一旦通过模块连接上internet,采集到的数据就可以用tcp/ip传输方式发送到任意一个具有公网ip地址的主机上去,从而实现采集数据的无线传输。
数据采集一般采用标准rs232或rs485接口,采集压力、温度等传感器数据。由cpu负责对采集到的数据进行运算和处理,然后交给gprs模块将其发送给远程数据中心。
watchdog主要用来防止终端系统死机。通过软件定时写数据到wd硬件,一旦系统死机,软件工作不正常,wd硬件由于接收不到数据而产生硬件中断,从而系统自动重启。
rom主要用于保存嵌入式操作系统、应用程序及相关配置参数,通过内部总线直接与cpu通信。在这里选用了intel公司的28f320-j3,32m字节。可以在rom上完成文件系统,但需要在操作系统中加入文件系统处理模块。
lcd是可选模块,用来显示状态信息等。10base-t也是可选模块,方便调试。也可以利用nat技术和10base-t端口将终端作为连接internet的网关。
实施中的技术难点
cpu通信端口的配置
在此设计中选用mpc850微处理器, 它是一个多用途的通用芯片,内部集成了微处理器和常用外围组件,可用于各种控制领域。它是mpc860应用于通信系统的低成本实现,提供了更高的性价比,并在通信方面有所增强,比如通用串行总线(usb)的支持。mpc850集成了嵌入式powerpc 核和一个为通信使用的专门的risc通信处理器模块(cpm)。mpc850 的 cpm 支持6个串行通道:一个串行通信控制器(scc),一个usb,两个串行管理控制器(sms),一个i2c接口,和一个串行外围接口电路spi。通常可将一个scc和两个sms配置成为通用串口uart,用以控制不同的模块且速率可调。
rom上文件系统的实现
普通的rom操作只能以模块操作,维护起来很不方便,而且由于在读写的时候没有缓冲操作,数据很容易丢失和出错。在rom上实现的文件系统 可以合理的分配和使用每一个区块,减少了区块迁移和区块过度使用。本设计中采用intel j3系列(28f320j3)闪存做为存储设备, 实现了trueffs。首先在系统启动配置文件中配置tffs的三层结构,修改mtd。系统启动时初始化文件系统
设备作为网关时的网络地址转换(nat)实现
采用nat接入internet改变
无线数据采集与传输的应用范围非常广,涉及行业有电力、水利、公安、交通、石油、安防和金融等。中国移动公司在2002年5月正式开通了通用分组无线业务gprs网络。gprs网络支持tcp/ip协议并且覆盖面广,比起使用短消息和超短波无线数传电台进行无线数据传输,gprs无论在费用、可靠性和可实施性等方面都具有很大的优势。
终端的系统组成
无线数据采集与传输终端的设计可以有两套方案:第一套为“单片机+gprs调制解调器”,此方案虽然硬件成本较低,但功能比较有限,在协议的开发和支持上都有一定难度;第二套方案为“嵌入式cpu+gprs 模块”,此方案虽然硬件成本稍高,需要嵌入式cpu芯片来支持嵌入式操作系统,但可以实现丰富协议接口,便于移植和向高端系统应用升级,更加便于数据采集与传输的实现。
图1给出了一个无线数据采集和传输终端组成的原理参考图,采用motorola半导体(编者注,现更名为:freescale)嵌入式cpu mpc8xx加gprs模块cms91的第二套实现方案。
下面对图1中的组成原理进行详细介绍:
嵌入式cpu芯片是整个数据采集终端的核心,可以很好地支持嵌入式操作系统;考虑到嵌入式操作系统的移植方便性和性能要求,采用了当前成熟的motorola mpc8xx嵌入式cpu。许多操作系统厂家都针对这种类型的cpu开发微码和套件(bsp),以方便用户移植。
gprs模块主要完成无线上网的功能。在市场上有一些成熟的产品,譬如说sony/ericsson的gm47;simens的mc35等。在这里选用cellon公司的cms91。它是一种双频段gsm/gprs 10级模块,主要优点有:低功耗、接口简单、at指令功能完善、可支持gprs class 10、开发多媒体应用、价格较低等。同时,它也提供sms(短消息服务)和语音功能。gprs模块提供rs232接口,可以通过它来完成对模块的控制,譬如拨号和切换模式等。一旦通过模块连接上internet,采集到的数据就可以用tcp/ip传输方式发送到任意一个具有公网ip地址的主机上去,从而实现采集数据的无线传输。
数据采集一般采用标准rs232或rs485接口,采集压力、温度等传感器数据。由cpu负责对采集到的数据进行运算和处理,然后交给gprs模块将其发送给远程数据中心。
watchdog主要用来防止终端系统死机。通过软件定时写数据到wd硬件,一旦系统死机,软件工作不正常,wd硬件由于接收不到数据而产生硬件中断,从而系统自动重启。
rom主要用于保存嵌入式操作系统、应用程序及相关配置参数,通过内部总线直接与cpu通信。在这里选用了intel公司的28f320-j3,32m字节。可以在rom上完成文件系统,但需要在操作系统中加入文件系统处理模块。
lcd是可选模块,用来显示状态信息等。10base-t也是可选模块,方便调试。也可以利用nat技术和10base-t端口将终端作为连接internet的网关。
实施中的技术难点
cpu通信端口的配置
在此设计中选用mpc850微处理器, 它是一个多用途的通用芯片,内部集成了微处理器和常用外围组件,可用于各种控制领域。它是mpc860应用于通信系统的低成本实现,提供了更高的性价比,并在通信方面有所增强,比如通用串行总线(usb)的支持。mpc850集成了嵌入式powerpc 核和一个为通信使用的专门的risc通信处理器模块(cpm)。mpc850 的 cpm 支持6个串行通道:一个串行通信控制器(scc),一个usb,两个串行管理控制器(sms),一个i2c接口,和一个串行外围接口电路spi。通常可将一个scc和两个sms配置成为通用串口uart,用以控制不同的模块且速率可调。
rom上文件系统的实现
普通的rom操作只能以模块操作,维护起来很不方便,而且由于在读写的时候没有缓冲操作,数据很容易丢失和出错。在rom上实现的文件系统 可以合理的分配和使用每一个区块,减少了区块迁移和区块过度使用。本设计中采用intel j3系列(28f320j3)闪存做为存储设备, 实现了trueffs。首先在系统启动配置文件中配置tffs的三层结构,修改mtd。系统启动时初始化文件系统
和缺省路径。如果成功,就生成了可操作的文件设备符。自此,用户就可以使用一般的文件操作方式了(生成、读、写和删除)。要注意的是在读写完文件后,要显示关闭文件,以避免数据丢失。
设备作为网关时的网络地址转换(nat)实现
采用nat接入internet改变
终端的系统组成
无线数据采集与传输终端的设计可以有两套方案:第一套为“单片机+gprs调制解调器”,此方案虽然硬件成本较低,但功能比较有限,在协议的开发和支持上都有一定难度;第二套方案为“嵌入式cpu+gprs 模块”,此方案虽然硬件成本稍高,需要嵌入式cpu芯片来支持嵌入式操作系统,但可以实现丰富协议接口,便于移植和向高端系统应用升级,更加便于数据采集与传输的实现。
图1给出了一个无线数据采集和传输终端组成的原理参考图,采用motorola半导体(编者注,现更名为:freescale)嵌入式cpu mpc8xx加gprs模块cms91的第二套实现方案。
图1 终端组成原理参考图
终端工作原理为通过rs232/485口接收到用户数据,然后将数据打成ip包,通过gprs模块接入gprs网络,再通过各种网关和路由将数据发送到数据处理中心。
下面对图1中的组成原理进行详细介绍:
嵌入式cpu芯片是整个数据采集终端的核心,可以很好地支持嵌入式操作系统;考虑到嵌入式操作系统的移植方便性和性能要求,采用了当前成熟的motorola mpc8xx嵌入式cpu。许多操作系统厂家都针对这种类型的cpu开发微码和套件(bsp),以方便用户移植。
gprs模块主要完成无线上网的功能。在市场上有一些成熟的产品,譬如说sony/ericsson的gm47;simens的mc35等。在这里选用cellon公司的cms91。它是一种双频段gsm/gprs 10级模块,主要优点有:低功耗、接口简单、at指令功能完善、可支持gprs class 10、开发多媒体应用、价格较低等。同时,它也提供sms(短消息服务)和语音功能。gprs模块提供rs232接口,可以通过它来完成对模块的控制,譬如拨号和切换模式等。一旦通过模块连接上internet,采集到的数据就可以用tcp/ip传输方式发送到任意一个具有公网ip地址的主机上去,从而实现采集数据的无线传输。
数据采集一般采用标准rs232或rs485接口,采集压力、温度等传感器数据。由cpu负责对采集到的数据进行运算和处理,然后交给gprs模块将其发送给远程数据中心。
watchdog主要用来防止终端系统死机。通过软件定时写数据到wd硬件,一旦系统死机,软件工作不正常,wd硬件由于接收不到数据而产生硬件中断,从而系统自动重启。
rom主要用于保存嵌入式操作系统、应用程序及相关配置参数,通过内部总线直接与cpu通信。在这里选用了intel公司的28f320-j3,32m字节。可以在rom上完成文件系统,但需要在操作系统中加入文件系统处理模块。
lcd是可选模块,用来显示状态信息等。10base-t也是可选模块,方便调试。也可以利用nat技术和10base-t端口将终端作为连接internet的网关。
实施中的技术难点
cpu通信端口的配置
在此设计中选用mpc850微处理器, 它是一个多用途的通用芯片,内部集成了微处理器和常用外围组件,可用于各种控制领域。它是mpc860应用于通信系统的低成本实现,提供了更高的性价比,并在通信方面有所增强,比如通用串行总线(usb)的支持。mpc850集成了嵌入式powerpc 核和一个为通信使用的专门的risc通信处理器模块(cpm)。mpc850 的 cpm 支持6个串行通道:一个串行通信控制器(scc),一个usb,两个串行管理控制器(sms),一个i2c接口,和一个串行外围接口电路spi。通常可将一个scc和两个sms配置成为通用串口uart,用以控制不同的模块且速率可调。
rom上文件系统的实现
普通的rom操作只能以模块操作,维护起来很不方便,而且由于在读写的时候没有缓冲操作,数据很容易丢失和出错。在rom上实现的文件系统 可以合理的分配和使用每一个区块,减少了区块迁移和区块过度使用。本设计中采用intel j3系列(28f320j3)闪存做为存储设备, 实现了trueffs。首先在系统启动配置文件中配置tffs的三层结构,修改mtd。系统启动时初始化文件系统
设备作为网关时的网络地址转换(nat)实现
采用nat接入internet改变
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