GPRS在嵌入式手持終端上的實現

2019-11-03 09:20:07

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供稿：網友

羅　亮，彭容修
　　(華中科技大學電子與信息工程系　湖北武漢　430074)

　　摘　要：介紹了嵌入式操作系統μClinux和GPRS網絡各自的特點和他們各自具有的優勢，詳細討論并實現了把GPRS模塊集成進基于嵌入式μCLinux的手持式終端的方法，并分析了該無線手持式終端的應用前景。

　　關鍵詞：嵌入式；μCLinux；GPRS；MC35

　　1　引　言

　　近年來，隨著各類手持設備以及信息家電的廣泛應用，嵌入式應用的發展進入了一個全新的時期。在嵌入式操作系統的領域中，嵌入式Linux以其性能穩定、價格低廉、功能強大又易于移植而正在被廣泛采用，成為新興的力量，向各種主流嵌入式操作系統如VxWorks，pSOS，Windows CE等顯示了強有力的攻勢，μCLinux正是在這種氛圍下產生的。由于其開放、可靠、完善等優良的特性，μCLinux在嵌入式終端領域越來越受到重視。另一方面，在移動通信領域，GSM網絡已經不能滿足人們對數據、多媒體方面的需求，但3G(第三代移動通信系統)商用系統遲遲未能推出。而GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分組無線業務)具有“高速”和“永遠在線”等優點，是GSM網絡向第三代移動通信平滑過渡的橋梁，目前已經處于商用階段。解決嵌入式手持終端的移動性問題，GPRS成為一種新的選擇。

　　2　GPRS在基于μCLinux的手持終端上的實現

　　2．1　硬件設計與連接

　　一個功能較完善的手持終端所需要的硬件包括CPU，Flash，DRAM，LCD液晶顯示觸摸屏、串口等外圍設備。

　　(1)CPU采用Motorola公司MC68EZ328系列CPU芯片，其片內地址總線為32 b，片外地址總線為24 b，主頻為33 MHz。他是Motorola龍珠系列MC68328芯片中的新成員，EZ系列芯片集成了便攜式系統處理器核MC68EZ328。在繼承了原龍珠系列處理器顯示控制功能的基礎上，MC68EZ328具備更為靈活的LCD控制，在更小的封裝內置入了一個外圍設備的流式列表。這一款處理器主要致力于滿足需要更少的外圍設備和更靈活的LCD控制器的便攜式用戶產品的需求。

　　(2)閃速存儲器和EPROM類似，可用電擦除，其使用方便而且壽命也很長(幾萬到幾十萬次不等)。我們選用2 M容量的AML29LV160芯片。

　　(3)動態RAM的優點是集成度高，讀取時間短。我們采用8 M容量的md51V65160芯片。

　　(4)串行通信芯片MAX202將3．3 V的通訊信號變換成232電平通訊信號。

　　(5)電阻式觸摸屏。目前手持終端的主要輸入方式還是用筆或手指，觸摸屏提供了用戶與手持終端進行輸入的接口。常用的觸摸屏主要有3種，分別是電阻式、電容式和電感式。目前市面上的觸摸屏主要是電阻式和電容式觸摸屏，電容式觸摸屏盡管透明度較好，但易受到干擾，屏幕易磨損，因此用得較多的觸摸屏仍是電阻式。

　　

　　(6)GPRS模塊采用Siemens公司的MC35。這是Siemens第一款支持GPRS的GSM/GPRS模塊。他體積小巧，易于集成到手持式終端中。并且由于他是一款GSM/GPRS模塊，不但可以提供GPRS功能，也可以為終端提供語音通話功能，利于以后功能擴展。

　　系統硬件結構圖如圖1所示。

　　2．2　MC35模塊驅動及軟件設計

　　MC35模塊要正常工作，首先要啟動模塊并對串口進行配置，然后通過串口發AT命令聯結GPRS無線網絡。具體工作流程如下：

　　(1)啟動模塊

　　系統上電后，模塊的引腳IGT上必須有一個下拉脈沖且最少需要延時100 ms，模塊才能正常啟動。啟動后，引腳VDD電壓從0升到2．9 V。可以依據引腳VDD的電壓判斷MC35模塊是否已經正常啟動。電路中由MC68EZ328的引腳EMUIRO提供IGT上的啟動脈沖，引腳PE7檢測VDD上的電壓變化。

　　(2)模塊啟動成功后，需要對串口進行設置

　　

　　系統必須通過串口發送AT命令，才能控制MC35模塊的工作狀態。串口設置包括打開串口、設置波特率、幀格式和流量控制等。

　　串口具體設置參數如下：

　　其中波特率設為115 200 b/s，數據位8 b，無流量控制。

　　(3)串口配置完成后，就可以對模塊發AT命令

　　

　　MC35模塊雖然兼容標準的AT指令，但是對他進行了一些擴充。特別指出MC35模塊的撥號指令是“ATD＊99＊＊＊1＃”。撥號基本過程示例如下：

　　其中sendandrecvcmd為模塊接口收發函數。

　　(4)運行PPP撥號程序，通過GPRS網絡與Internet進行連接

　　PPP(Point to Point Protocol)是專門為解決Modem撥號上網的問題而設計的。PPP在連接過程中所處的主要狀態有死亡、建立、認證、網絡和終止。當鏈路是死亡時沒有物理層連接，成功建立物理連接后鏈路變成建立。這時LCP選項商議開始，如果成功進入認證。如果在LCP階段要求了認證，現在就可以檢查PEER的標志，然后進入網絡階段，采用相應的NCP協議配置網絡層。當完成數據傳輸后，鏈路進入終止階段，并返回死亡。其簡要的流程如圖2所示。

　　Linux上的PPP程序稍做修改，就可以移植到μCLinux中去。值得注意的是：

　　①μCLinux是在系統初始化時初始化網絡設備的，且同時初始化路由，根據是否有網卡，存在是否有默認路由的問題。由于本來手持終端就集成有網卡，所以存在默認的路由。因此要保證通過GPRS聯結網絡，必須刪除默認路由。

　　②在撥號程序中，由于采用與PC不同串口的原因，所以只能以緩沖區的形式發送，而不能單字符發送。

　　③嵌入式Linux的用戶本身就是Root用戶，并且嵌入式Linux運行的平臺本身沒有與PC類似的網絡信息，如主機名等。

　　④運行用戶網絡應用程序。面向一般應用的手持式終端所需的常用的網絡應用程序包括收發郵件、瀏覽網頁等。而面向特定應用如行業應用，就需要開發專用的網絡應用程序。

　　3　結　語

　　嵌入式μCLinux系統內核源自于Linux內核，并保留了對TCP/ip以及其他的網絡協議的支持。在嵌入式μCLinux系統上編寫網絡應用程序與在Linux上編寫網絡應用程序沒什么大區別，通常只需要作很小的修改就可以移植到嵌入式μCLinux系統上了。至此，GPRS模塊完整地集成到嵌入式手持終端中去了。

　　

　　參考文獻

　　［1］龐勇．手機無線上網技術及應用［M］．北京：國防工業出版社，2001．

　　［2］MC35-Hardware - Interface - Description - V0010．

摘自現代電子技術

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