基于GPRS无线监控系统的设计

论文摘要

随着集成电路的出现和快速发展,特别是片上系统SoC技术的应用,出现了一批低价位、高性能、低功耗的新型微处理器,例如MIPS、ARM等,这些高性能、高速度的32位微处理器的出现不但可以简化电路板的设计,还能很好的排除高频通信时产生的噪音和干扰。另外,通信技术也有了长足的发展,已经过一代、二代,进入了3G时代。GPRS是介于二代与三代之间的一种通信网络,它不但技术成熟,而且覆盖面积广,同时,它的资源利用率高、传输速率快、接入时间短、永远在线、按流量收费、广泛支持网络通信协议等特点使它在通信领域独树一帜。这些新技术的出现、发展和使用,使它逐渐取代了过去那种既费力又费时的且成本高的有线通讯方式使得以嵌入式为平台的无线网络数据监控终端的应用变得越来越广泛。本文以三星的S3C2410作为本次设计的微处理器平台,通过对硬件的电源模块、时钟模块、复位芯片配置、SDRAM存储器设计、Nand Flash设计、UART、JTAG等的设计开发出一个核心系统,然后根据无线数据终端需要添加一些外围设备。在本次设计中我们相应的在外围设备中添加了一个GPRS通信模块、一个显示屏接口和一组按键。在软件方面,我们实现了CPU与GPRS模块的串口通信,同时也实现了GPRS模块与数据中心无线数据传输。然后通过Linux的内核的修改、裁剪,制作一个适合数据终端的ARM Linux系统。本文主要对GPRS无线监控系统进行一个总体设计,然后对数据终端的软硬件进行设计。硬件主要进行了核心系统和通信模块设计;软件设计主要包括通信协议、短信息功能、无线网络数据传输功能、掉线重拨功能以及Nand Flash擦除、读写功能实现。最后制作了一个适合数据终端的嵌入式Linux操作系统和一个带有MiniGUI图形系统和拨号程序的根文件系统。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外现状
• 1.3 通信方式比较
• 1.4 论文研究的内容及结构安排
• 1.5 本章小结
• 2 技术介绍
• 2.1 嵌入式系统与嵌入式处理器的特征
• 2.2 GPRS 介绍
• 2.2.1 GPRS特点
• 2.2.2 GPRS传输模型
• 2.2.3 GPRS网络体系结构
• 2.2.4 与GPRS相关的网络协议
• 2.3 本章小结
• 3 总体设计
• 3.1 GPRS 监控系统的总体方案
• 3.2 数据中心设计方案
• 3.3 GPRS 数据终端设计方案
• 3.3.1 方案设计
• 3.3.2 GPRS 数据终端通信模块具有的功能
• 3.4 数据中心与数据终端的GPRS 组网方案
• 3.5 数据中心与数据终端的进程通信
• 3.5.1 Socket 通信原理
• 3.5.2 通信设计
• 3.6 无线监控系统实现的功能
• 3.7 本章小结
• 4 GPRS 数据终端硬件设计
• 4.1 数据终端微处理器的选择
• 4.2 时钟模块设计
• 4.3 复位芯片设计
• 4.4 电源模块设计
• 4.5 存储器设计
• 4.5.1 SDRAM 存储器硬件设计
• 4.5.2 Nand Flash 电路设计
• 4.6 串口设计
• 4.7 JTAG 调试接口设计
• 4.8 LCD 接口设计
• 4.9 按键设计
• 4.10 GPRS 通信电路设计
• 4.10.1 SIM300 外围电路设计
• 4.10.2 SIM 卡外围电路设计
• 4.11 本章小结
• 5 GPRS 数据终端软件设计
• 5.1 通信协议设计
• 5.1.1 数据帧格式
• 5.1.2 控制命令帧的格式
• 5.2 S3C2410 串口与SIM300 串口的通信
• 5.3 数据终端短消息功能
• 5.3.1 GSM 网络
• 5.3.2 短消息相关的AT 命令集
• 5.3.3 PDU 模式下的短消息发送
• 5.4 GPRS 无线网络数据传输
• 5.4.1 GPRS 模块的初始化
• 5.4.2 拨号接入GPRS 网络
• 5.4.3 数据传输
• 5.4.4 拨号函数
• 5.5 掉线重拨功能
• 5.6 Nand Flash 的读、写与擦除
• 5.7 本章小结
• 6 GPRS 监控终端系统实现
• 6.1 引导程序
• 6.1.1 Bootloader 的功能
• 6.1.2 Bootloader 的基本功能函数
• 6.2 系统内核制作
• 6.2.1 系统内核裁剪
• 6.2.2 系统内核的编译
• 6.3 MiniGUI 图像系统制作
• 6.3.1 MiniGUI 介绍
• 6.3.2 MiniGUI 系统制作的步骤
• 6.4 根文件系统制作
• 6.4.1 CRAMFS 介绍
• 6.4.2 BusyBox 介绍
• 6.4.3 CRAMFS 文件系统制作
• 6.5 测试方案
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 附图
• 作者简历
• 一、基本情况
• 二、学术论文
• 学位论文数据集
• 详细摘要