ARM應(yīng)用實(shí)例講課教案

1、ARM應(yīng)用實(shí)例之路燈監(jiān)控通信終端的設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)介對(duì)于城市路燈管理部門來(lái)說(shuō)，防盜、節(jié)能等一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，因?yàn)槁窡魯?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來(lái)極大的困難。GPRS即通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)1,英文全稱為GeneralPacketRadioService,這種無(wú)線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù),它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，具有實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、快捷登錄、高速傳輸、自如切換等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用GPRS組建的無(wú)線

2、通信系統(tǒng)是一種造價(jià)低，易于維護(hù)和推廣，無(wú)制約，可靠性高，穩(wěn)定f封？，具有一定的先進(jìn)性，標(biāo)準(zhǔn)性且易于擴(kuò)充白系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，將GPRS應(yīng)用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是目前最理想的選擇。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種基于ARM7處理器以及利用GPRS技術(shù)的路燈監(jiān)控通信系統(tǒng)的終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線的各路現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)合上位機(jī)軟件，將各路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到集中監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈運(yùn)行情況的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖如圖1所示。1主要芯片簡(jiǎn)介1.1 LPC2106芯片2LPC2106處理器是菲利普公司的ARM7TDMI-S處理器，該芯片帶有一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-SCPU,并嵌入了128KB的高速F

3、lash存儲(chǔ)器。具有ISP和IAP功能，128位的儲(chǔ)存器接口和特別的允許在最高時(shí)鐘周期執(zhí)行32位代碼的加速體系，在代碼長(zhǎng)度起關(guān)鍵作用的在星中，可選的16位的Thumb模式在最少的代價(jià)下能夠減少了超過(guò)30%的代碼，CPU操作頻率可達(dá)60MHz;LPC2106體積很小，它有兩個(gè)低功耗摸玄：空閑和掉電，使系統(tǒng)保證在低功耗使用，非常省電，在路燈監(jiān)控系統(tǒng)中，它是非常理想的選擇。它內(nèi)部RAM達(dá)到64K大小，提供I2C串行和SPI串行接口等接口，使得LPC2106在GPRS系統(tǒng)中能夠進(jìn)行各種擴(kuò)充；它的兩個(gè)定時(shí)器，分別具有4路捕獲/比較通道，適合路燈控制多路數(shù)據(jù)處理，看門狗定時(shí)器確保了系統(tǒng)的安全，雙電源技術(shù)保

4、證了系統(tǒng)的可靠性。1.2 P87LPC760芯片3P87LPC760是14腳封裝的單片機(jī)，適合于許多要求高集成度低成本的場(chǎng)合，可以滿足多方面的性能要求。它是菲利普公司小型封裝系列中的一員，P87LPC760提供高速和低速的晶振和RC振蕩方式，可編程選擇具有較寬白操作電壓范圍，可編程I/O口線輸出模式選擇，可選擇施密特觸發(fā)輸入LED驅(qū)動(dòng)，輸出有內(nèi)部看門狗定時(shí)器，P87LPC760采用加速80C51處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51MCU的兩倍特性。在路燈監(jiān)控通信終端中作為從處理器。2路燈監(jiān)控通信終端的硬件方案1.1 GPRS通信終端硬件結(jié)構(gòu)GPRS路燈監(jiān)控系統(tǒng)終端安裝在路燈的各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)

5、，通過(guò)RS232口和RS485口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)協(xié)議封裝后發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至路燈監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)路燈終端和路燈監(jiān)控中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。GPRS通信終端硬件結(jié)構(gòu)采用主從CPU的設(shè)計(jì)方法，這樣提高系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度，主處理器采用菲利普公司的ARM7TDMI-S處理器LPC2106,主要負(fù)責(zé)協(xié)議的封裝，與GPRS通信的實(shí)現(xiàn)；從處理器采用菲利普公司的P87LPC760,主要負(fù)責(zé)對(duì)ARM7芯片和GPRS模塊的控制。GPRS監(jiān)控通信終端的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。ZTE815LPC2106F8TLpc760卡SP3238MAX34B

6、5圖2GPRS監(jiān)控通信終端結(jié)構(gòu)圖1.2 監(jiān)控通信硬件的實(shí)現(xiàn)在路燈監(jiān)控通信終端中，主處理器是基于AMR7核心的LPC2106處理器，它是整個(gè)系統(tǒng)的硬件核心，連接結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，主要功能是實(shí)現(xiàn)GPRS下的通信協(xié)議封裝及數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)采用適用于GPRS的AT指令，使用TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)打成IP包，經(jīng)GPRS接口接入無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)，并應(yīng)用Winsock控件來(lái)實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)交換。1.3 監(jiān)控通信控制的實(shí)現(xiàn)從處理器使用P87LPC760,主要功能是對(duì)LPC2106處理器與GPRS模塊的數(shù)據(jù)傳輸通信控制；1.4 監(jiān)控通信接口的實(shí)現(xiàn)由于監(jiān)控通信終端是3.3V的系統(tǒng)，而且核心處理器LPC2106的U

7、ART1帶有完全的調(diào)制解調(diào)器接口，使用TTL電平，所以使用8路白R(shí)RS232轉(zhuǎn)換芯片SP3238進(jìn)行RS232電平轉(zhuǎn)換及串口通信，SP3238芯片是+3.0V和+5.5V的RS232轉(zhuǎn)換器。具有低功耗、高數(shù)據(jù)速率、增強(qiáng)型ESD保護(hù)等特性。MAX3485是RS485電平轉(zhuǎn)換，這些口線可保留給用戶作為其它功能使用。1.5 GPRS模塊的實(shí)現(xiàn)中興ZTE815主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)GPRS模塊，使用SIM卡進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。SIM卡的1和4腳接電源，2腳接地，3腳是復(fù)位，與ZTE815的41腳相連；5腳是時(shí)鐘，與ZTE815的45腳相連；6腳是通信讀寫I/O弓I腳，與ZTE815的43腳相連。工KM1 mid 七&g

8、t;1CT 5fMGN。 乩就期， TXEM 興榮G匕匚圖3LPC2106連接結(jié)構(gòu)圖3 GPRS通信的軟件方案軟件的設(shè)計(jì)是本監(jiān)控通信終端的核心，其中通信模塊設(shè)計(jì)是整個(gè)終端軟件設(shè)計(jì)主要部分，軟件設(shè)計(jì)采用ARM公司的ADS集成無(wú)客環(huán)境，使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，主要是對(duì)LPC2106處理器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)協(xié)議的封裝及與GPRS系統(tǒng)的通信，從初始化串行通訊模塊設(shè)計(jì)到與帶SIM卡的GPRS終端的通信流程設(shè)計(jì)，需要兼顧軟件的各個(gè)功能模塊，包括參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)接收數(shù)據(jù)、請(qǐng)求數(shù)據(jù)以及信號(hào)判斷等。3.1 通信命令處理通信數(shù)據(jù)處理主要是針對(duì)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收到的信息進(jìn)行相關(guān)處理。通過(guò)在ARM7模塊建立AT指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的

9、收發(fā)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)AT指令的分析和控制。本系統(tǒng)用到的AT指令是：建立TCP/socket連接命令"AT+ISTCP:"發(fā)送數(shù)據(jù)命令"AT+ISSND%:"；查詢數(shù)據(jù)命令"AT+ISRCV:"查詢數(shù)據(jù)鏈路命令"AT+ISST:"模塊退出傳輸模式命令"AT+IMCM”;查詢模塊信號(hào)值命令"AT+CSQ"模塊返回?cái)?shù)據(jù)傳輸模式命令"ATO"DTU返回控制命令模式命令"AT+I"關(guān)閉SOCKET命令"AT+ISCLS:"。3.2 系統(tǒng)主要函

10、數(shù)介紹通信控制是比較復(fù)雜的過(guò)程，本系統(tǒng)主要的函數(shù)有：(1)接收的字符串與目標(biāo)pSrc字符串對(duì)比函數(shù)unsignedcharRecive_GpCmp(constunsignedchar*pSrc,unsignedcharunNum),用于對(duì)接收指令的檢測(cè)；(2)提取信號(hào)強(qiáng)度函數(shù)unsignedcharAchieve_IMFSrong(void),信號(hào)強(qiáng)度為030;(3)對(duì)比連接返回值函數(shù)unsignedcharAchieve_Socket(void);(4)建立SOCKET連接函數(shù)voidConnect_Socket(unsignedchar*pIp),該函數(shù)負(fù)責(zé)發(fā)送IP地址及端口號(hào)，等待時(shí)間是

11、一分鐘，在數(shù)據(jù)返回值中，I/000表明連接成功，字柄號(hào)為000,I/ERROR表明連接超時(shí)或不成功；(5)查詢信號(hào)強(qiáng)度函數(shù)voidCheck_IMFSrong(void),等于1為查詢信號(hào)強(qiáng)度狀態(tài)，等于0為空閑狀態(tài)，在查信號(hào)強(qiáng)度，最長(zhǎng)時(shí)間3.2秒，時(shí)間間隔為6分鐘，并在主循環(huán)調(diào)用該函數(shù)；(6)查詢?cè)诰€狀態(tài)，秒間隔調(diào)用函數(shù)voidCheck_Gprs(void),設(shè)置在線查詢時(shí)間間隔為3分鐘，兩次判斷掉線就確認(rèn)掉線了。3.3 數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)由于篇幅的限制，不能對(duì)各函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面主要對(duì)數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。3.3.1 接收數(shù)據(jù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)voidRecive_Data_Socket(v

12、oid)unsignedcharbuf20,i;Check_IMFSrong();if(ucGPRSMode&&ucGprsLink)for(i=0;i<CMD_NUM2;I+)<p>bufi尸pGPRSCMD2i;bufi+=0x0d;ucGPRSMode="1"/接收數(shù)據(jù)UART1_SendStr(buf,i);3.3.2 發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)VoidSend_Data_Socket()unsignedchari,j,tmp,buf20;unsignedshortusYn,usTmp,usLen;if(Len=0)return;for(i

13、=0;i<>bufi=pGPRSCMD1i;i-；bufi+=':'for(j=0；j<3；j+)數(shù)據(jù)句柄號(hào)bufi+=szGprsHandlej;bufi+=','usTmp=10000;usYn="0"usLen="Len"for(j=0;j<5;j+)/發(fā)送長(zhǎng)度tmp="usLen/usTmp"usLen="usLen"%usTmp;if(usYn)bufi+=tmp+'0'elseif(tmp)usYn="1"bufi+=tmp+'0'usTmp/=10;bufi+=':'UART1_SendStr(buf,i);/發(fā)送數(shù)據(jù)頭UART1_Sen