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毕业设计(论文)--基于arm和gprs的无线数据通信系统设计.doc
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毕业设计(论文)--基于arm和gprs的无线数据通信系统设计.doc
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基
于
ARM
和
GPRS
的
无
线
数
据
通
信
系
统
设
计
I
目 录
目 录 ................................................................................................................................................I
一、设计题目 .................................................................................................................................1
二、设计要求 .................................................................................................................................1
三、设计作用与目的 .....................................................................................................................2
四、所用设备及软件 .....................................................................................................................2
4.1 软件 ...................................................................................................................................2
4.2 硬件 ...................................................................................................................................3
五、系统设计方案 .........................................................................................................................3
5.1 系统总体设计 ...................................................................................................................3
5.2 工作原理 ...........................................................................................................................3
5.2.1 STM32F103 工作原理..........................................................................................3
5.2.2 G600 工作原理......................................................................................................4
5.2.3 LCD12864 工作原理 ............................................................................................4
5.2.4 PS2 键盘工作原理................................................................................................5
六、系统硬件设计 .........................................................................................................................5
6.1 系统整体设计 ...................................................................................................................5
6.2 各单元电路设计 ...............................................................................................................6
6.2.1 最小系统电路 .........................................................................................................6
6.2.2 PS2 按键输入部分电路........................................................................................6
6.2.3 液晶显示电路 .........................................................................................................7
6.2.4 GPRS 模块电路 ....................................................................................................7
七、系统软件设计 .........................................................................................................................8
7.1 主程序流程设计 ...............................................................................................................8
7.2 子程序程设计 ...................................................................................................................8
7.3 AT 指令集使用 .............................................................................................................10
八、实验调试结果 .......................................................................................................................11
九、设计中的问题及解决方法 ...................................................................................................12
十、设计心得 ...............................................................................................................................13
参考文献 .......................................................................................................................................13
附录 1:系统总体结构电路原理图 ............................................................................................14
附录 2:程序清单 ........................................................................................................................15
基于 RAM 和 GPRS 的无线数据通信系统设计
1
一、设计题目
嵌入式系统是现代科学的多学科互相融合的以应用技术产品为核心,以计算机技术为
基础,以通信技术为载体,以消费类产品为对象,引入各类传感器加入,进入 Internet 网络
技术的连接,而适应应用环境的产品。嵌入式系统无多余软件,并且以固化态出现,硬件亦
无多余存储器,可靠性高,成本低,体积小,功耗少的非计算机系统。因此它包含了十分
广泛应用的各种不同类型的设备,嵌入式系统又是知识密集,投资规模大,产品更新换代
快,且具有不断创新特征才能不断发展的系统,系统中采用片上系统(SOC 亦称系统芯片)将
是其发展趋势。随着现代集成电路的发展,硬件成本的下降、性能的提高、体积的减小、
功耗的降低,嵌入式系统在制造工业、过程控制、通信、仪器、汽车、航空航天、军事装
备等方面得到了广泛的应用。
GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service) 的英文简称,是一种基于
GSM 系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线 IP 连接。通俗的讲,GPRS
是一项高速数据处理的科技,方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然 GPRS
是作为现有 GSM 网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著
的优势。越来越广泛的无线数据通信技术的应用,促使无线传输需求的骤增,中国移动适
时推出了 GPRS 业务,在一定程度上满足了用户无线接入互联网的需求。GPRS 网不但具
有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点,并且其本
身就是一个分组型数据网,支持 TCP/IP 协议,无需经过 PSTN 等网络的转接,可直接与
Internet 互通。
本文介绍了基于 ARM 的 GPRS 通信系统的设计与实现,包括硬件模块程序设计以及
系统软件设计。硬件模块包括 LCD、UART、GPRS 等各功能模块控制程序的设计;系统
软件包括数据采集子系统、数据中心子系统软件系统的设计。
二、设计要求
基于 ARM 的 GPRS 通信系统的设计与实现的设计,包括对基于 ARM 的 GPRS 无线数
据通信系统的硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括 LCD 显示模块、UART 串口通信模
块、GPRS 数据传输模块的硬件设计。系统软件设计包括据采集子系统、数据中心子系统
软件系统的等的设计。通过基于 ARM 的 GPRS 通信系统的设计与实现了解 GPRS 传输控
基于 RAM 和 GPRS 的无线数据通信系统设计
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制协议、SMS 编解码过程。并对系统的进行测试分析测试结果。
三、设计作用与目的
系统的设计主要利用 STM32 芯片与 G600 芯片完成基于 ARM 和 GPRS 的无线数据通
信系统的设计。通过对整个系统的分析与设计,完成从理论知识到实践应用的过度,掌握
基于 ARM 的产品设计与开发的相关理念,学会利用嵌入式系统完成简单的电子系统的设
计与制作。学会 C 语言的编程应用,培养良好的编程风格,掌握相关的编程或仿真软件的
使用。
基于 ARM 和 GPRS 的无线数据通信系统的设计,掌握嵌入式系统的设计与常见人机
接口电路的设计,懂得简单电子电路的设计,掌握 ARM 内部资源的使用,了解嵌入式系
统机的外部结构与内部结构之间的关系,并能编程实现各部分相关功能。
四、所用设备及软件
基于 ARM 和 GPRS 的无线数据通信系统的设计,涉及到相关的软件和硬件。
4.1 软件
系统设计主要使用到的软件有 Keil C51、Protel 99SE 等。
Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统,与
汇编相比,C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内
的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。
Protel 99SE 是 ProklTechnology 公司开发的基于 Windows 环境下的电路板设计软件。
该软件功能强大,人机界面友好,易学易用,仍然是大中专院校电学专业必学课程,同时
也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel 99SE 由两大部分组成:电路原理图设计(Advanced Schematic)和多层印刷电
路板设计(Advanced PCB)。其中 Advanced Schematic 由两部分组成:电路图编辑器
(Schematic)和元件库编辑器(Schematic Library)。
基于 RAM 和 GPRS 的无线数据通信系统设计
3
4.2 硬件
硬件主要用到的是个人计算机及金牛开发板完成。在有完善的理论分析与设计后,制
作硬件实物则需要以下硬件支持。STM32 芯片、G600 芯片、电阻、电容、发光二级管、
晶振、按键、数码管、万能板、杜邦线、电烙铁、焊锡等。
五、系统设计方案
5.1 系统总体设计
整个设计分为四大模块,系统结构框图如图 1。STM32F103 作为核心控制模块,按键
键盘为输入模块,GPRS 模块作为通信模块,LCD 作为显示模块、RS232 与 PC 机相连作
为外部控制模块。
5.2 工作原理
5.2.1 STM32F103 工作原理
STM32 系列产品基于超低功耗的 ARM Cortex-M3 处理器内核,采用意法半导体独有
的两大节能技术:130nm 专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构,提供业界领先的节
能性能。该系列属于意法半导体阵容强大的 32 位 STM32 微控制器产品家族,该产品家
族共有 180 余款产品,全系列产品共用大部分引脚、软件和外设,优异的兼容性为开发
人员带来最大的设计灵活性。STM32F103xx 增强型系列使用高性能的 ARM Cortex-M3 32
位的 RISC 内核,工作频率为 72MHz,内置高速存储器(高达 128K 字节的闪存和 20K 字节
的 SRAM),丰富的增强 I/O 端口和联接到两条 APB 总线的外设。所有型号的器件都包含 2
图 1 基于 RAM 和 GPRS 的通信系统结构框图
RS232 模块
LCD 显示
PS2 键盘模块
GPRS 模块
STM32F103
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