基于A(yíng)RM和GPRS的遠程監測終端設計

2．3 GPRS模塊
GPRS模塊選用華為GTM900C模塊，它是一款三頻段GSM／GPRS無(wú)線(xiàn)模塊。模塊接口簡(jiǎn)單、使用方便且功能強大。它支持標準的AT命令及增強AT命令。GTM900C的GPRS數據業(yè)務(wù)的最高速率可達85．6 kbit／GTM900C提供40腳的ZIF接口，主要有電源接口、UART接口(最大串口速率可達115200bit／s)、標準SIM卡接口和模擬語(yǔ)音接口。
本系統中，GTM900C主要是實(shí)現GPRS上網(wǎng)功能。該模塊的主要特點(diǎn)如下：
1)單電源供電，供電范圍為3．3～4．8 V．典型供電電壓為4．2 V；
2)可工作于三頻EGSM900和／GSM1800／GT800單頻；最大發(fā)射功率EGSM900／GT800 Class(2W)和GSM1800 Classl(1W)；
3)支持GSM標準AT命令、V．25 AT命令和華為擴展AT命令；
4)GPRS傳輸速率最高可達85.6 kbps，支持CS-1，CS-2，CS-3，CS-4 4種編碼方式。內嵌了TCP／IP協(xié)議；支持多連接，提供ACK應答，提供大容量緩存。
GPRS模塊與主處理器的連接很簡(jiǎn)單，由于兩者是通過(guò)串口接口進(jìn)行通信的，所以將兩者用串口線(xiàn)連接即可。GPRS的網(wǎng)絡(luò )功能都已集成在模塊中，只需要在主處理器這一端將串口參數設置好，然后發(fā)送相應的AT指令對模塊進(jìn)行操作即可。

3 終端軟件設計
終端軟件設計包括兩個(gè)任務(wù)，一是搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境，如Linux操作系統內核移植，編寫(xiě)設備驅動(dòng)等，二是在開(kāi)發(fā)環(huán)境準備好的基礎上進(jìn)行應用程序的編寫(xiě)，包括完成SPI總線(xiàn)數據輸入輸出功能，GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸功能，和界面顯示功能。
3．1 軟件開(kāi)發(fā)平臺搭建
軟件平臺采用嵌入式Linux操作系統，嵌入式Linux操作系統是一個(gè)源代碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，可應用于多種硬件平臺，可根據需要定制內核，有良好的網(wǎng)絡(luò )支持，Linux系統內核精簡(jiǎn)、高效并且穩定，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，它非常適合在嵌入式領(lǐng)域中應用。嵌入式Linux操作系統搭建的步驟為：在宿主機上建立交叉編譯的環(huán)境；編譯生成Linux的內核，用的內核是Linux-2．6．29；編譯生成根文件
系統，用的根文件系統為yaffs；向目標機下載Bootloader的映像，用的Bootloader為Supervivi；燒寫(xiě)Linux內核和文件系統的映像；復位啟動(dòng)。為了使終端可以使用觸摸屏，液晶屏和SPI總線(xiàn)，將編寫(xiě)的對應的驅動(dòng)編譯、添加到Linux內核中。系統使用的宿主機系統為在虛擬機下運行的RedHat9．0。
終端應用程序用Qt來(lái)編寫(xiě)，Qt是一個(gè)跨平臺的C++圖形用戶(hù)界面應用程序框架。它具有優(yōu)良的跨平臺特性、面向對象、豐富的API支持等優(yōu)點(diǎn)。Qt-Embedded是Qt的嵌入式版本，因此終端應用程序的開(kāi)發(fā)使用Qt／E作為開(kāi)發(fā)工具。Qt運行環(huán)境的搭建步驟為：首先在宿主機上分別建立Ot-x86編譯環(huán)境和Qt-ARM編譯調試環(huán)境，采用Qt4．5．0版本；其次，將宿主機生成的Lib下的庫文件下載到目標板的某個(gè)目錄下，并在目標板上設置好環(huán)境變量，這樣在目標機上的Qt程序運行環(huán)境就建好了。在宿主機上交叉編譯好的Ot／E程序就可以下載到目標機上運行了。
3．2 終端應用程序設計
監測終端需要采集監測儀表的現場(chǎng)測量數據，終端設計的數據采集模塊分別對不同的現場(chǎng)數據進(jìn)行采集并做相應的處理，數據采集模塊與CPU之間通過(guò)SPI總線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，對與采集數據需按上端通信協(xié)議、PPP、TCP／IP協(xié)議進(jìn)行二次成幀；利用GPRS網(wǎng)絡(luò )接入Internet網(wǎng)絡(luò )，將處理后的數據信息通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上傳至監控中心。
GPRS模塊附著(zhù)GPRS網(wǎng)絡(luò )并與上位機建立TCP數傳鏈路是通過(guò)向模塊發(fā)送一串AT指令實(shí)現。撥號動(dòng)作完成，并成功建立數傳鏈路以后，GPRS模塊在終端串行口和上位機之間變得透明。另外，終端的重要狀態(tài)要能即時(shí)顯示在LCD上。
綜上分析，監控終端應用程序要完成的任務(wù)有：串口參數設置，GPRS網(wǎng)絡(luò )連接，讀取串口返回信息，SPI數據傳輸，GPRS數據傳輸，界面顯示。由于任務(wù)不止一個(gè)，而且有的任務(wù)需要同時(shí)運行，所以采用多線(xiàn)程編程。
在Qt編程中主界面UI一般為主線(xiàn)程，子線(xiàn)程通過(guò)繼承Qt中的QThread線(xiàn)程類(lèi)來(lái)完成。這些任務(wù)和功能可以通過(guò)3個(gè)線(xiàn)程來(lái)實(shí)現。3個(gè)線(xiàn)程的作用分別為：1)主線(xiàn)程：負責界面顯示，串口參數設置，GPRS網(wǎng)絡(luò )連接，GPRS數據傳輸；2)SPI數據傳輸子線(xiàn)程：負責與數據采集模塊通信，將采集數據存入緩沖區；3)串口數據讀取子線(xiàn)程：CPU通過(guò)串口操作GPRS模塊，GPRS模塊的返回信息可以通過(guò)串口數據讀取子線(xiàn)程隨時(shí)讀取。程序模塊圖如圖5所示。