基于EM310的無線數據收發系統

摘 要： 根據嵌入式硬件構件思想搭建系統的硬件平臺，針對需要實現的基本功能完成軟件平臺的設計。系統設計的重點是研究通用分組無線業務，利用其具有覆蓋范圍廣、數據傳輸速度快，以及通信質量高、永遠在線和按流量計費，支持TCP/IP協議等優點，初步實現了一個無線數據收發調試系統。實踐證明，該方案具有廣泛的適用性和高效性。

關鍵詞： AT指令； 數據傳輸； 上位機； 嵌入式系統

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）12-22-02

Wireless data transceiver system based on EM310

Wu Jian， Chen Hao

（Suzhou Institute of Trade Commerce， Suzhou， Jiangsu 215009， China）

Abstract： According to the embedded hardware components， the hardware platform of the system is built. Software platform satisfying the basic functions is designed. The system design is focused on the study of general packet radio service， which has the advantage of wide coverage， high data transmission speed， high quality of communication， always online， billing according to the flow， and supporting TCP/IP protocol. A wireless data transceiver debugging system is realized. The practice has proved that this scheme has wide applicability and high efficiency.

Key words： AT instruction； data transmission； upper monitor； embedded system

0 引言

本文采用GPRS傳輸方案和組網方案，從硬件和軟件兩個方面來進行無線數據[1]收發系統的設計研究工作。硬件部分的工作主要涉及器件的選型以及原理圖的設計。軟件部分的工作，一方面是針對TCP/IP協議實現數據的通信，以及數據庫的管理，完成上位機服務器通信軟件的設計；另一方面針對數據接收模塊進行實現數據信息的收發，實現下位機嵌入式通信功能，最終實現數據的實時傳輸。

1 系統硬件設計

1.1 硬件電路設計

本文將系統硬件平臺按照功能劃分成三個部分，分別為Tc35i核心開發板、單片機控制板和EM310通信模塊。硬件電路框架如圖1所示。下面將詳細闡述各模塊硬件設計。

[電源電路][看門狗電路][啟動電路][CAN通信電路][開關控制][

MCU][SIM卡電路][耳機MIC電路][最小系統][模塊狀態指示燈][人機交互] [核心開發板]

圖1 硬件電路框架圖

1.2 軟硬件需求

核心開發板主要包括電源管理、看門狗電路、啟動電路、CAN通信電路、開關控制管理、SIM卡電路、耳機MIC電路、模塊狀態指示燈電路，以及人機交互和最小系統。單片機控制板主要由CAN通信、運行指示、外擴存儲、最小系統和電壓轉換組成。GSM/GPRS通信模塊與核心開發板通過串口線相連，該系統直接將華為EM310固定與開發板上，通過SIM卡等與手機進行通信。CAN通信電路主要實現與PC機的通信。單片機控制板主要實現短信控制LED和短信貓功能。

通信電路和啟動電路如圖2、圖3所示。

圖2 通信電路

圖3 啟動電路

2 功能使用說明

開發板的各部分功能接口主要包括電源輸入接口、串行通信接口、串口選擇、模塊電源指示燈、模塊信號指示燈、模塊開機按鍵、主電源指示燈、主電源開關、脈沖產生電路應用接口、硬件看門狗使能端、SIM卡連接器。

3 GPRS通信模塊選型

本課題應用在遠程數據收發系統中，遠距離傳輸時有可能對智能終端產生各種干擾的信號，所以選擇一款抗干擾強且穩定性好的GPRS[2]模塊尤為重要。而且考慮到現有的內嵌TCP/IP協議的GPRS模塊在特定應用中的兼容性和實用性問題，因此在本次開發中，系統選擇了華為的通用GPRS模塊EM310。

EM310模塊的主要特性如表1所示。

表1 EM310模塊主要特性表

[產品特性＼描述＼工作頻段＼EGSM900/GSM1800雙頻＼最大發射功率＼EGSM900 Class4（2w）＼GSM1800 Class1（1w）＼接收靈敏度＼<-106dBm＼協議＼支持GSM/GPRS Phase2/2+＼應用接口

（50PIN B2B連接器）＼1xUART接口（支持8線串口、4線串口和2線串口）＼標準SIM卡接口（3V、1.8V）＼兩路模擬音頻接口＼電源接口＼網絡狀態指示接口（LPG）＼天線接口＼MURATA MM9329-2700RA1 50 ohm天線連接器＼天線焊盤＼語音業務＼支持FR、EFR、HR和AMR的語音編碼＼支持免提通話、提供回聲抑制功能＼短消息業務＼支持MO和MT＼點對點和小區廣播＼短消息模式支持TEXT和PDU＼GPRS＼GPRS CLASS 10＼編碼方式CS1、CS2、CS3、CS4＼最大下行傳輸速率：85.6kbps＼最大上行傳輸速率：42.8kbps＼支持PBCCH＼內嵌TCP/IP協議：支持多鏈接、提供ACK應答、提供大容量緩存＼電路域數據業務＼支持CSD數據業務，最高速率可達14.4Kbit/s＼支持USSD＼]

4 系統軟件設計與調試

該系統的軟件系統架構中大致包含：上位機控制EM310程序、短信息控制LED程序、GPRS服務器程序等。各程序圍繞主程序出發，以主程序為中心。程序的編寫采用模塊化設計思想，各子功能模塊程序分別作為函數來處理。

4.1 上位機軟件操作EM310開發板

上位機[3]控制通信模塊，連接電源線和串口線，插上SIM卡。打開電源后，紅色指示燈代表開發板已上電，同時黃色指示燈點亮，說明通信模塊[4]也已經上電完成。另一個綠色指示燈是模塊啟動指示燈，打開開關，綠色指示燈600ms閃爍一次，表示正在搜尋網絡。當綠色指示燈75ms亮，3s滅，代表網絡已搜尋完畢，模塊可以使用。

模塊初始化功能，打開上位機軟件，選擇進行模塊初始化[5]操作，串口號選擇（本測試使用U轉串）COM4，波特率選擇9600。上電后先后進行握手測試、信號測試、注冊測試和初始化，全部測試成功后方可進行下一步操作。如果其中某項測試出錯，則需要檢查硬件線路情況，排除問題。信號測試可以顯示當前通信模塊所處環境的信號強度值。

接打電話界面主要功能是完成系統與手機之間的語音通信，通過與10086建立連接測試。首先在選擇模塊型號下拉菜單選擇Tc35i模塊，如果接受短內容格式不正確，則可以在該選項處選擇所用的GSM/GPRS模塊，只與接受短信有關，其他操作可以不進行選擇，默認即可。通過撥號鍵盤輸入電話號碼，點擊呼叫，與對方號碼取得聯系，在來電顯示框和綠色指示燈處可以查看通信信息。

4.2 短信控制LED程序

通過串口調試助手將程序下載到單片機。通過STC-ISP.exe程序下載測試程序。載測試程序完成后斷開電源，連接單片機后進行測試，該程序的主要功能是通過手機發送短信控制LED點亮與熄滅，以達到短信掛號提醒和識別等功能。上電后單片機小板上的LED2開始閃爍（綠色LED），之后方可操作LED。短信控制LED指示燈的程序引腳定義如下：

#define Buf1_Max 500 //串口1緩存長度

sbit Yellow_LED=P1^5； //LED1黃色指示燈

sbit Green_LED=P1^6； //LED2綠色指示燈

sbit Red_LED=P1^7； //LED3紅色指示燈

sbit IGT=P2^5； //啟動TC35I信號

sbit K1=0xC1； //繼電器

發送onled1則黃色LED點亮，發送offled1則黃色LED熄滅；發送onled3則紅色LED點亮，發送offled3則紅色LED熄滅；發送onrelay則繼電器吸合，發送offrelay則繼電器斷開。

5 結束語

本文論述了基于EM310的無線數據收發系統在設計過程中所采用的設計策略、電路的具體設計和軟硬件調試的過程。該系統功能的設計策略考慮了硬件和軟件不同角度的實現。重點從硬件的角度實現了系統的功能。該系統也通過接地，屏蔽、隔離，和濾波等手段實現了電磁兼容[6]。軟件方面，基本實現了服務器程序和客戶端程序的功能，但還有待進一步完善和優化，應用層數據傳輸的穩定性有待研究。該方案具有測試遠程無線數據收發軟件平臺的能力，可為計算機實驗實訓教學提供幫助。

參考文獻：

[1] 陳文周.WiFi技術研究及應用[J].數據通信，2008.2.

[2] 楊軍.數傳電臺和GPRS通信技術特點[J].電力需求側管理，2007.2.

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學出版社，2005.

[4] 蔡田芳.基于嵌入式系統的GPRS數據終端的設計與實現[D].曲阜師

范大學碩士學位論文，2006：20-22

[5] 符意德，陸陽.嵌入式系統原理及接口技術[M].清華大學出版社，

2007.

[6] 周立功.A RM嵌入式系統實驗教程[M].北京航空航天大學出版社，

2005.