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面向大数据量传输的GPRS数据终端研究

2020-12-08阅读(961)

面向大数据量传输的GPRS数据终端研究

论文摘要

随着移动通信技术的迅速发展,GPRS网络提供的Internet接入业务已经成为实现远距离无线数据通讯的重要手段。本文在实际项目的支持下,针对具体的工程应用需求,设计开发了一种面向大数据量传输的GPRS数据终端。论文详细介绍了GPRS数据终端的软硬件设计过程,并在最后对其性能进行了实验测试。由于GPRS数据终端采用外部协议栈设计,因此系统需要较多的RAM和FLASH资源,为了降低硬件设计的复杂度,本文选用片内资源丰富的32位ARM处理器LPC2106作为系统的微处理器。结合GPRS射频模块MC55,外部FLASH存储器K9F1G08U0B和高效的电源管理模块,完成了GPRS数据终端的硬件设计。系统软件基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式TCP/IP协议栈LwIP设计。根据实际的应用需求,首先进行了操作系统任务的划分与设计,然后分别介绍了PPP协议和LwIP协议的实现过程,接着进行了UART驱动和存储系统的设计,最后针对GPRS无线网络的特点,对TCP协议进行了优化。本文最后对GPRS数据终端进行了数据传输性能测试。首先搭建了对比实验平台,然后分别对基于外部协议栈和内嵌协议栈的GPRS数据终端进行了数据传输性能测试,通过分析比较测试结果,证明了本文设计的基于外部协议栈的GPRS数据终端的数据传输性能良好,达到了预期设计目标。接着,对基于NewReno机制和有限传送机制的TCP协议实现效果进行了测试,测试结果表明,优化后的TCP协议有助于提高GPRS数据终端的数据传输性能,并且在GPRS网络环境较差的情况下,效果会更加明显。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.2 远程无线数据通信技术发展现状
  • 1.3 系统总体方案
  • 1.4 研究内容及论文结构
  • 2 GPRS数据终端硬件设计
  • 2.1 射频模块设计
  • 2.1.1 GPRS模块选型
  • 2.1.2 GPRS模块外围电路设计
  • 2.2 处理模块设计
  • 2.2.1 处理器与存储器选型
  • 2.2.2 处理模块电路设计
  • 2.3 电源模块设计
  • 3 GPRS数据终端软件设计
  • 3.1 系统软件平台
  • 3.1.1 μC/OS-Ⅱ在LPC2106上的移植
  • 3.1.2 LwIP在μC/OS-Ⅱ上的移植
  • 3.2 操作系统任务设计
  • 3.2.1 系统任务划分
  • 3.2.2 初始化任务设计
  • 3.2.3 LwIP任务设计
  • 3.2.4 PPP任务设计
  • 3.2.5 应用层任务设计
  • 3.3 通信协议栈设计
  • 3.3.1 PPP协议设计
  • 3.3.2 LwIP协议设计
  • 3.4 UART驱动设计
  • 3.4.1 UART总线
  • 3.4.2 UART程序设计
  • 3.5 存储系统设计
  • 3.5.1 NAND FLASH K9F1G08U0B
  • 3.5.2 ECC校验算法
  • 3.5.3 坏块管理
  • 3.5.4 存储管理
  • 3.5.5 驱动程序设计
  • 3.6 TCP协议的优化
  • 3.6.1 TCP拥塞控制
  • 3.6.2 基于NewReno机制的TCP优化
  • 3.6.3 基于有限传送机制的TCP优化
  • 4 系统测试
  • 4.1 数据传输性能测试
  • 4.1.1 实验平台的搭建
  • 4.1.2 对比测试实验
  • 4.2 优化的TCP性能测试
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录A ECC校验代码
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢

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