基于MC35i的GPRS無線通信在電梯檢驗中的應用

胡 曉 ，虞金花，陳 勝，章國寶

（1.江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 江蘇 南京 210035；2.東南大學 自動化學院，江蘇 南京 210096）

隨著我國經濟的快速發展，電梯的數量急劇增長，電梯檢驗的工作量也成倍增加，造成檢驗人員工作任務過于繁重，長期以往必將影響電梯檢驗質量。對于此現狀，除加快電梯新檢驗人員培訓工作外，重點是需要在檢驗工作上尋找新的技術手段來提高檢驗工作效率，降低電梯檢驗人員工作量，保障電梯檢驗質量。

GPRS（General Packet Radio Service）全稱為通用分組無線業務，是一種基于GSM無線系統的分組交換技術[1]。GPRS是一項數據高速處理技術，它可以以最高達171Kbps的傳輸速率實現端對端的分組交換數據業務，即將需要傳輸的數據按一定的長度分組，然后把來自不同數據源的數據分組在信道上交織地進行傳輸。

GPRS系統包含以下優點：采用開放式結構，向GSM反向兼容；傳輸速率高，支持4種編碼方式（CS-1、CS-2、CS-3、CS-4）；接入速度快，支持IP協議，因此可與其它分組數據網絡（如Internet網）進行無縫、直接連接，比電路型數據業務更快建立呼叫[2]。本文根據GPRS無線通信這些特點，將GPRS無線通信應用于電梯檢驗中，簡化了以往電梯檢驗中數據傳輸的繁瑣步驟，提高了電梯檢驗的效率以及檢驗質量。

1 電梯檢驗設備系統結構

圖1為基于GPRS無線通信的電梯檢驗設備的系統結構。該系統主要分為7個部分：基于S3C2440的微處理器模塊；用于微處理器供電的電源管理模塊；用于時間控制的時鐘模塊；用于電梯檢驗信息顯示的液晶顯示模塊；用于存儲電梯檢驗信息的存儲器模塊；用于S3C2440處理器程序調試的軟件調試接口模塊；基于MC35i模塊的GPRS無線通信模塊。

該系統的工作流程：電梯檢驗設備上電工作后，首先通過GPRS無線模塊從數據中心下載檢驗任務，并且顯示在液晶顯示屏上，然后根據具體檢驗任務進行電梯檢驗，顯示檢驗結果，并且將檢驗信息存儲在存儲器中，最終通過GPRS無線模塊將電梯檢驗信息上傳到數據中心。

圖1 電梯檢驗系統結構圖Fig.1 The system structure of elevator inspection

2 系統硬件設計

2.1 微處理器選擇

S3C2440是三星公司開發一款16/32位RISC微處理器，基于ARM920T內核，ARM920T實現了MMU，AMBA總線和哈佛結構高速緩沖體系結構，這個結構具有獨立的16 kB指令高速緩存和16 kB數據高速緩存，工作頻率可以達到400 MHz。芯片內部NAND控制器，通用串行接口，2個USB host，1個USB設備，攝像頭和MMC接口。S3C2440具有 130個通用I/O接口以及24個外部中斷，支持快速中斷[3]。

S3C2440體積小，功耗低，豐富的接口資源、存儲方式等為實現電梯檢驗設備提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解決方案。

2.2 GPRS硬件模塊

MC35i是SIEMENS（西門子）公司推出的GSM/GPRS雙模模塊，主要為語音傳輸、短消息和GPRS數據業務提供無線接口，具有很高的可靠性和易用性，適合開發一些基于GSM/GPRS的如監控、調度、車載、遙控、遠程測量、定位等無線應用產品[4]。

該模塊集成了完整的GSM射頻模塊和GSM的基帶處理器，基帶處理器作為MC35i的核心，主要處理GSM終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數字功能。

圖2 MC35i模塊電路圖Fig.2 Circuit diagram of MC35i

2.3 時鐘和存儲模塊

S3C2440只需要外部的一個12 MHz到20 MHz的時鐘信號就可以通過內部的PLL模塊產生需要的時鐘信號，本文設計時采用了一個12 MHz的無源晶振作為S3C2440的外部時鐘。

S3C2440是一個32位的嵌入式處理器，本文選用兩片16位SDRAM芯片組成32位數據總線。應用bank6作為SDRAM的尋址空間，采用了nGCS6作為SDRAM的片選。

圖3 S3C2440外部時鐘電路圖Fig.3 Real-time clock circuit

S3C2440的內部有4KB左右的存儲空間。同時，S3C2440集成了FLASH控制器和SD接口。依據設計，本文采用了128MB的SDRAM、1GB的Nand Flash以及SD卡的外擴存儲器方案。

NAND Flash存儲器是一種不易失且可重寫的存儲器，即使在系統掉電后也不會丟失信息，一般用于存放程序代碼、用戶數據等。S3C2440集成了8位/16位的NAND Flash控制器，支持512/1024/2048個字節的NAND Flash頁面大小。NAND Flash采用非標準總線形式的地址和數據傳輸方式，需要專門的NAND Flash控制器來完成對其尋址和數據讀寫[5]，具體電路連接如圖4所示。

圖4 NAND Flash控制器電路連接圖Fig.4 The circuit connection diagram of NAND flash controller

3 系統軟件設計

電梯檢驗設備系統軟件主要包括GPRS模塊控制程序、電梯檢驗設備主程序兩部分。系統啟動后自動運行軟件程序，完成通過GPRS無線通信從數據中心下載電梯檢驗任務、完成檢驗任務、使用GPRS模塊無線通信實時上傳檢驗結果數據到數據中心。

3.1 GPRS模塊軟件設計

電梯檢驗設備中使用的GPRS模塊為西門子公司生產的MC35i，該設備支持AT指令控制，處理器通過串口與MC35i模塊進行數據傳輸。該模塊軟件主要包括模塊初始化、指令和數據發送、數據接收處理，這3部分操作都通過串口與MC35i數據通信完成。串口數據發送和接收調用串口模塊的通用接口函數即可實現，這部分編程不詳細介紹，本文重點介紹MC35i控制編程。

電梯檢驗設備進行GPRS無線通信，首先需要與服務器建立GPRS連接，即實現GPRS登陸。在登陸前需要使用AT指令對無線通信模塊MC35i進行初始化設置，設置內容包括連接方式、服務類型、接入點名稱、服務器地址及端口。初始化完成后即可開啟網絡服務，模塊會自動登錄到服務器的相應端口上，登陸完成后就可以進行數據通信了。MC35i模塊初始化程序流程圖如圖5所示。

3.2 電梯檢驗設備主程序設計

S3C2440處理器通過RS232串口和GPRS無線模塊進行通信。首先處理器通過串口向MC35i模塊發送指令從數據中心下載檢驗任務，然后通過串口接收MC35i無線模塊發送過來的數據，獲取電梯檢驗任務并顯示在顯示屏上，電梯檢驗結束后經過數據分析處理器將檢驗結果通過串口發送給MC35i無線模塊，最后由MC35i無線模塊將檢驗結果發送給數據中心，電梯檢驗設備軟件設計流程圖如圖6所示。

圖5 MC35i模塊初始化程序流程圖Fig.5 Initialization program flow chart of MC35i

4 系統運行結果

基于MC35i的電梯檢驗設備應用效果測試工作是對整個電梯檢驗管理系統運行情況的徹底檢查，主要目的是測試電梯檢驗設備應用到檢驗工作的效果。

圖6 電梯檢驗設備軟件設計流程圖Fig.6 Software flow chart

測試工作制定了測試方案，對測試的范圍、流程、方法及要求作出了具體的規定。測試工作包括了從檢驗任務受理開始，一直到檢驗報告生成等系統涉及的所有環節。測試工作選取了6個檢驗小組，12名檢驗人員（其中有檢驗師6名）分別采用傳統檢驗管理系統和基于GPRS無線通信的檢驗設備對226臺電梯設備進行了檢驗。

通過測試，統計分析了檢驗信息輸入的時間及準確性[6]，檢驗記錄及檢驗報告處理時間及信息的準確性等要素。具體測試結果如下：

表1 信息輸入效率及準確性比較Tab.1 Comparison of the efficiency and accuracy of information input

表2 檢驗報告出具效率及準確性比較Tab.2 Comparison of the efficiency and accuracy of report

5 結束語

本文主要是研究利用基于MC35i的GPRS無線通信[7]實現電梯、檢驗人員及檢驗業務系統三者之間信息交互，從而優化電梯檢驗工作業務流程，提高檢驗效率及檢驗質量，減輕檢驗人員工作負擔，降低電梯檢驗風險。

本文設計的基于GPRS無線通信的電梯檢驗設備已通過實際應用測試，信息輸入時間以及檢驗報告出具時間是傳統信息檢驗系統的1/3，并且信息輸入準確性和檢驗報告準確性比傳統信息檢驗系統高，差錯率幾乎為0，因此基于GPRS無線通信的電梯檢驗設備能很好的提高電梯檢驗效率，具有良好的應用前景。

[1]鄭勇，樊桂枝，吳朝文.GPRS通信技術及其在電力生產中的應用[J].電力系統通信，2008,29（S）：44-47,51.ZHENG Yong，FAN Gui-zhi，WU Chao-wen.GPRS and its application in electrical power system[J].Telecommunications for Electric Power System，2008,29（S）：44-46，51.

[2]孟曉寧，王永斌，孫建榮.基于GPRS的無線數據通信及其應用前景[J].現代電子技術，2005（19）:31-33.MENG Xiao-ning，WANG Yong-bing，SUN Jian-rong.The application prospect of wireless data communication based on theGPRS[J].Modern Electronic Technology，2005（19）:31-33.

[3]曹德光，鄧中亮.基于S3C2410的智能移動業務終端設計[J].現代電子技術，2008（4）:18-20.CAO De-guang，DENG Zhong-liang.Design of intelligent mobileterminal based on S3C2410[J].Modern Electronic Technology，2008（4）:18-20.

[4]金加根，董鵬曙.基于TC35i模塊塔式起重機遠程報警系統[J].電腦知識與技術，2009（36）:10408-10409，10416.JIN Jia-gen，DONG Peng-shu.Tower crane remote alarm system based on TC35i[J].Computer Knowledge and Technology，2009（36）:10408-10409，10416.

[5]王小鋒.NAND FLASH接口的硬件設計及驅動程序開發[J].科技經濟市場， 2006（6）:10-11.WANG Xiao-feng.NAND FLASH interface hardware design and driver development[J].Science and Technology Economic Market，2006（6）:10-11.

[6]許志偉.淺述測量不確定度評定及其在電梯檢驗中的應用[J].科技創新導報，2011（24）:19.XU Zhi-wei.The application of measurement uncertainty evaluation in elevator inspection[J].Science and Technology Innovation Herald，2011（24）:19.

[7]施超，梁建峰，燕迎祥，等.電氣設備合并單元通信單元軟件的設計[J].陜西電力，2013（8）：41-44.SHI Chao，LIANG Jian-feng，YAN Ying-xiang，et al.Design of software for communication unit in electrical equipment merging unit[J].Shaanxi Electric Power，2013（8）：41-44.