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基于ARM的无线温度测量系统设计.pdf
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I
基于 ARM 的无线温度测量系统设计
摘要
随着社会的进步和工业技术的发展,传统的物理测温已不能满足人们工
作和生活上的需求,结合嵌入式技术的无线温度测量是未来的一种趋势。
本文设计了一种基于 ARM 的无线温度测量系统。硬件方面,该系统由
天嵌公司的 TQ-2440 开发板、DALLAS 公司的 DS18B20 温度传感器、
WAVECOM 公司的 GPRS 模块等组成。其中 TQ-2440 采用三星公司的 ARM9
系列芯片 s3c2440。DS18B20 采用独特的单线接口方式,单总线传输协议。
GPRS 模块通过 AT 命令控制实现短消息服务。软件方面,TQ-2440 移植了嵌
入式 Linux 操作系统,采用 C 语言编写 DS18B20 驱动程序和应用程序。
该系统功能通过 GPRS 模块无线发送温度短信息,手机用户可以定时收
到温度信息;设置一个温度,超过此温度时立即向用户手机发送温度报警信
息。功能简单实用,可以用于多种系统场合。
关键词:ARM GPRS 嵌入式系统 DS18B20
II
Design of Wireless Temperature
Measurement System Based on ARM
Abstract
Along with social progress and development of industrial technology,
traditional temperature measurement cannot meet the needs of people in work and
life, wireless temperature measurement using embedded technology is a trend in
the future.
This paper presents an ARM-based wireless temperature measurement
system. Hardware, the system consists of TQ-2440 development board, DALLAS
Company’s DS18B20 temperature sensor, WAVECOM company's GPRS modules
etc., where TQ-2440 uses Samsung ARM9 chip s3c2440. DS18B20 use unique
single interface mode, single-bus transmission protocol. GPRS module achieves
SMS via AT commands. Software, TQ-2440 transplanted embedded Linux
operating system, using C language to write DS18B20's drivers and applications.
The system features send temperature short message through GPRS module,
mobile phone users can regularly receive temperature information; set a
temperature limit, temperature alarm information will be send to the user's mobile
phone immediately when over this temperature. Simple and practical function can
III
be used for a variety of occasion.
Key word:ARM GPRS Embedded Systems DS18B20
IV
目录
1 绪论 ........................................................................................................... 1
1.1 无线温度测量的发展背景 ............................................................... 1
1.2 嵌入式系统的发展概况 ................................................................... 1
1.3 GPRS/GSM 概述 .............................................................................. 3
1.4 本课题的研究意义 ........................................................................... 4
1.5 论文的结构 ....................................................................................... 5
2 系统的总体设计 ....................................................................................... 7
2.1 无线温度测量系统的总体设计 ....................................................... 7
2.2 系统硬件设计 ................................................................................... 8
2.2.1 嵌入式微处理器的选型 ................................................................................... 8
2.2.2 S3C2440 的特性 ............................................................................................... 9
2.3 DS18B20 的结构和工作原理 ........................................................ 11
2.3.1 DS18B20 的结构 ............................................................................................ 11
2.3.2 DS18B20 的工作原理 ..................................................................................... 14
2.4 无线温度测量系统的其他部件 ..................................................... 14
2.4.1 短信收发模块的选择 ..................................................................................... 14
2.4.2 串口电路 ......................................................................................................... 15
3 系统软件设计 ......................................................................................... 16
3.1 嵌入式操作系统选择 ..................................................................... 16
3.2 嵌入式系统的构架 ......................................................................... 18
3.3 引导程序 BOOTLOADER ................................................................. 19
V
3.4 LINUX 内核的配置与编译 .............................................................. 23
3.5 根文件系统的编译 ......................................................................... 23
3.6 驱动程序的编写与编译 ................................................................. 25
3.7 LINUX 的 DS18B20 驱动程序实现 ............................................... 26
3.7.1 复位程序 ......................................................................................................... 26
3.7.2 写 1 字节子程序 ............................................................................................. 27
3.7.3 读 N 字节子程序 ............................................................................................ 27
4 GPRS 通信模块 ...................................................................................... 29
4.1 基于 GSM 网络的 SMS 服务 ........................................................ 29
4.2 AT 命令 ........................................................................................... 30
4.3 短消息处理 ..................................................................................... 32
4.4 GPRS 模块程序设计 ...................................................................... 33
4.4.1 串口打开程序设计 ......................................................................................... 33
4.4.2 短信发送程序设计 ......................................................................................... 34
5 系统的开发调试 ..................................................................................... 36
5.1 LINUX 系统的建立 .......................................................................... 36
5.2 建立交叉编译环境 ......................................................................... 37
5.3 BOOTLOADER 的配置与编译 .......................................................... 38
5.4 内核的配置与编译 ......................................................................... 39
5.5 嵌入式系统的烧写 ......................................................................... 40
5.6 系统测试 ......................................................................................... 41
结论 .................................................................................................................. 44
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oligaga
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