论文研究-嵌入式车载平台的GPRS网络实现 .pdf

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嵌入式车载平台的GPRS网络实现,魏琨,黄涛,本文采用三星公司的smk2410芯片以及周立功公司的型号为ZWG-22A的GPRS DTU作为硬件平台,以linux操作系统作为软件平台,实现了嵌入式车载平
山国利技记文在线 http://www.paper.edu.cn 打廾串∏与打开文件类似,同样使用open函数。 fd-open("/dev/ttys0,O RDWRO NOCTTY 2设置串口通信参数 串∏通信参数指的是波特率、数据位、奇偶校验位和停止位,主要涉及到 termios结构体, 具体实现部分代码如下: struct termios opt; *定义指向 termios结构类型的指针opt* tcgctattr(fd, &opt 获得串口指向 termits结构的指针* cfsetispeed(&optB115200);指定输入波特率,115200bps*/ cfsetospeed(&opt,B115200);泮*指定输出波特率,115200bps* opt.c cflag&=-CSIzE *屏蔽其他标志位* opl. c cflac& /*将数据位修改为8bi*/ opt. c cflag&-PARENB 哔半指定偶校验* opt. c cflag&-- PaROdi opt. c cflag&=-CRtSCtS *指定为硬件流控制位 tcsetattr(fd, TCANOW,&opt);/*将修改后的 Termits数据设置到串冂中* 3读写串凵 读写串口是通过使用read函数和 write数实现的,在inux中,对设备的读写类似与对文 件的读写。 slcn= write(fd,sbuf, send len);/*sbuf是发送缓冲区, send len是待发送的字节数,slen为实际 发送字节数* rlen=read( (fd, rbuf; read len);/"rbuf是接收缓冲区, read len是预接收的字节数,rlen为实际接 收字节数* 4关闭串口 在完戊对设备文件的读写操作后,调用 close函数关闭该文件描述符: close(id); 4. GPRS DTU的结构特点及工作原理 41 GPRS DTU的结构及功能特点 系统 GPRS DTU结构如图3所示 山国武技文在线 http://www.paper.edu.cn 状态指示 电浪处理 电源接口 CPU 看门狗 天线接口 GPRS Module 串行接口 FLASH SRAM IM卡接口 图3 GPRS DTU的内部结构与外部接口图 各硬件部分主要功能如下: 1CPU主要功能: CPU是整个 GPRS DTU的核心部件,它是一个嵌入式的高速处理器。内部封装了PPP 拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统。 2 GPRS Module,天线接口,SM卡接口 这3个部分组合起来实现了GPRS网络的通信功能,主要实现信号的调制和解调,以及外 部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换,向数据中心注册动态ⅠP地址和SIM卡号。 3Fash和 sdram 这2个部分组合成存储系统,用于存储以及读取系统各类参数,以及协议参数各类参数, GPRS DTU将数据中心的地址及端凵号,串凵的波特率等都保存在内部的永久存储器件 内(一股为 FLASH或 EEPROM等)。一旦上电,就自动按照设置好的参数进行工作。 4电源处理和看门狗 这2个部分组合成一个电源控制系统,用于控制电源的通断,以实现自动心跳保持水 久在线。GPRS通信网络的特点之一就是支持GPRS终端设备永久在线,这就要求DTU包含了 上电自动拨号,采用心咣包保持永久在线,支持断线自动重连,自动拨号等特点。 WatchDog 电路主要用来防止终端系统死机,一旦系统死机,软件工作不正常, WatchDog电路能使系统 自动重启 5串行接∏ 串行接凵提供串凵数据双向转换功能, GPRS DTU提供了串行通信接凵,而且GPRS DTU在设计上将串口设计成“透明转换”方式,也就是说 GPRS DTU可以将串口上的原始 数据转换成TCPP数据包进行传送,而不需要改变原有的数据通信内容。 42 GPRS DTU的工作原理 GPRS DTU L作过程描述 ) GPRS DTU上电后,首先读内部 FLASH中保存的⊥作参数(包括GPRS拨号参数, 串凵波特率,数据中心P地址等,事先已经配置好)。 山国武技文在线 http://www.paper.edu.cn 2) GPRS DTU登陆GSM网络,然后进行 GPRS PPP拨号。拨号成功后, GPRS DTU将获 得一个由移动随机分配的内部IP地址。 GPRS DTU这时是一个移动内部局域网的设备,通 过移动网关来实现与外部 Internet公网的通信 3)数据中心的公网IP地址或域名作为参数存储到 GPRS DTU内,以便 GPRS DTU一且 上电拨号成功,就可以主动连接到数据中心。 GPRS DTU向数据中心发起TCP或UDP通信 请求。得到中心的响应后, GPRS DTU即认为与中心握于成功,这时 TCP/UDP通信迕接己 经建立,就可以进行数据双向通信了。 4)一旦接收到用户的串口数据,DTU就立即把串口薮据封装在一个TCP/UDP包里,发送 给数据中心,达到信息采集的功能。反之,当DTU收到数据中心发来的 TCP/UDP包时, 从中取出数据内容,立即通过串口发送给用户设备,以达到控制用户设备的功能 43 GPRS DTU的配置方式 现在典型的DTU只需要在PC上徹一些设置就可以正常工作。用户可以通过一个串口 调试工只直接使用配置命令換作DTU。也可使用图形配置,使用专用配置工只(软件与, 品酉套提供),通过置工具完成所有命令的发出和解析,用户也可以编写自的配置工具。 本系统采用的是 GPRS DTU自带的配置软件。通过该软件完成通信参数的设置,以及服务 中心的P等。 5.数据中心的软件设计 由图1可以看出数据中心是整个控制的中心部分,也是做为GPRS远程控制的服务器而存 在的,该剖分硬件为PC以及其他网络硬件设备来实现。因为DTU中内嵌GPRS模块,相当 于个客户端,客户端的 socket网终程序由 GPRS DTU内嵌入MCU中,我们只要编写服务器端 网络服务程序。因此我们选用基于ICP协议的 Socket应用程序来实现服务中心的软件设计。 在工作的时候,服务器端的 Socket应用程序指定一定的端口,在创建好 socket对象之 后,调用 listen方法来监听端口,随时响应客户端的连接要求。服务器端套接口的工作过程 如下:服务器首先启动,通过调用 socket建立一个套接口;然后调用 bindo将该套接口和本地 网络地址联系在一起;丙调用 listen(使套接口徹好侦听的准备,并规定它的请求队列的长度 为5,等待客户请求到达该端口;之后调用 accepto来接收连接。数据终端在建立套接口后就 可以调用 connecto和服务器建立连接。连接一旦建立,数据终端和服务器之间就叫以通信, 可以调用 close()关闭套接∏。基于TCP的 Socket应用程序沇程用如下图4可以衣示 山国利技记文在线 http://www.paper.edu.cn 叔务器 客户机 listen( socket) ) 阻塞,等行客户建立连接 conneto eaco 请求数据 处理服请求 应答数据 witco close close 图4tep连接流程 服务器端部分代码入卜 listen fd-socket(PF INET,SOCK STREAM.O) /*创建套接宇用于服务器的监听 ret-bind( listen fd( struct sockaddr*j& srv addr, sizeof( srv addr);/绑定端口* ret- listen( listen fd,5);/*开始监听* com fd= accept( listen fd, (struct sockaddr*)& clt addr,&len);接受客户机请求建立与客户端的 连接 len=read( isten fd,* Freadbufread len);倖接收客户端读数据到缓冲区* lcn= write( listen fd,* *writcbuf, write Icn);倖向客户端发送控制命令* close(listen fd); *关闭连接 6.结束语 随着通信技术的发展,原有的远程监控系统∏益不能满足多方面的要求,我们需要更低 成本的通信方式。GPRS远程监控系统利用现有的GPRS网络资源,发挥网终覆盖率高、传输 特性好等伏势,为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式,而在车载网络平台 数据传输系统中,由于其良好的移动性能非常好的配合了车载网络的特点,GPRS网络必定 成为一个发展趋势 -6 山国武技文在线 http://www.paper.edu.cn 参考文献 [1]陈红华,王文骐李洁.基于GSM的GPRS实现方案研究.通信技术,2001(6):2022 [2]韩斌杰.GPRS原理及其网络优化M.北京:机械工业出版社,2003 [3]文志成.通用分组无线业务GPRS[M].北京电子工业出版社,2003 [4]杜华. Linux编稈技术详解[M].北京:人民邮电出版社,2007 [5]钟章队等.GPRS通用分组无线业务[M].北京:人民邮电出版社,2002 [6] W Richard stevens.TCP/P详解[M].北京:械工业出版社,1999 The Embedded Vehicle carries Platform Based on the GPRS network Wei Kun, Huang tao School of information cnginccring, Wuhan Univcrsity of tcchnology, Wuhan, Hubci (430070) Abstract This article uses the SaMSUNG Corporation s smk2410 chip and the ZlGcompany's ZWG-22A GPRS DTU as the hardware platform, takes the linux operating system as the software platform, realized the embedded vehicle to carry the platform the gPrs network service, has given the hardware connection schematic diagram as well as the related software programming method and the code Keywords: GPRS DUT; SOCKET; serial communication 作者简介: 魏琨,男,1983-,硕士在读,研究方向为嵌入式车载电子,计算机网络通信 黄涛,男,1964-,副教授,上要研究方向为汽车电子,现场总线应用,嵌入式应用

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