基于A(yíng)RM9的多功能綜合通信控制系統設計
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2 程序模塊說(shuō)明
該系統主要由配置幀處理模塊，定時(shí)短信群發(fā)模塊3部分組成。
2．1 配置幀處理模塊
配置幀處理模塊主要功能為接收并解析PC端的配置幀。首先程序用Socket建立滿(mǎn)足TCP協(xié)議的服務(wù)器等待PC端發(fā)起的連接，若收到連接首先自定義握手協(xié)議。檢查正常后開(kāi)始接收配置幀，程序根據接收配置幀的幀頭和幀尾來(lái)判斷為時(shí)間幀還是手機號碼幀，若確定為時(shí)間幀，在做完和校驗檢查數據后，提取出數據時(shí)間和與PC通信的串口波特率放在相應的全局變量，若校驗發(fā)生錯誤則向PC端發(fā)送time指令表明時(shí)間幀格式錯誤需要重發(fā)，若正確則向PC發(fā)送success指令表明時(shí)間幀接收成功。PC端接收到success指令后開(kāi)始發(fā)送手機號碼幀，若和校驗錯誤則向PC發(fā)送phone指令，若正確將轉入5 Byte的手機號碼轉換成11位用ASCII碼表示的手機號，此后向PC端發(fā)送success指令表明手機號碼幀接收成功。
2．2 定時(shí)短信群發(fā)模塊
定時(shí)短信群發(fā)模塊的主要功能是將采集的數據解析后通過(guò)短信的模式通知用戶(hù)，其又分為：GSM初始化模塊和短信群發(fā)模塊。程序通過(guò)串口將AT指令發(fā)送給GSM模塊達到對其控制的目的。
2．2．1 GSM初始化模塊
此模塊的主要功能為初始化GSM模塊的短信功能并群發(fā)信息給用戶(hù)通知其GSM模塊正常工作。根據MG323的操作手冊在正常發(fā)送信息前依次執行以下步驟：(1)發(fā)送“AT”確認ARM與GSM模塊連接的串口正常。(2)發(fā)送“ATE0”關(guān)閉回顯，這樣在調試程序時(shí)輸入的命令不會(huì )在由GSM模塊返回而打印在屏幕上。(3)發(fā)送“AT+CPIN”確認SIM卡鑒權成功。(4)發(fā)送“AT+CNMI=1，1，2”設置短信通知方式。(5)發(fā)送“AT+CMGF’ =0”，設置短信格式為PDU。(6)發(fā)送“AT+CSCA=+8613800290500”，設置短信息中心號碼。(7)發(fā)送“”AT+CSCS=＼“UCS2＼”，設置字符編碼為USC2。
在GSM對每條命令都回復OK表明設定成功后就表明GSM模塊可以按照設定的功能工作，短信采用PDU格式的編碼，一般的PDU編碼由A～M 13項組成：A：短信息中心地址長(cháng)度，2位16進(jìn)制數(1 Byte)；B：短信息中心號碼類(lèi)型，2位16進(jìn)制數；C：短信息中心號碼，B+C的長(cháng)度將由A中的數據決定；D：文件頭字節，2位16進(jìn)制數；E：信息類(lèi)型，2位16進(jìn)制數；F：被叫號碼長(cháng)度，2位16進(jìn)制數；G：被叫號碼類(lèi)型，2位16進(jìn)制數，取值同B；H：被叫號碼，長(cháng)度由F中的數據決定；I：協(xié)議標識，2位16進(jìn)制數；J：數據編碼方案，2位16進(jìn)制數；K：有效期，2位16進(jìn)制數；L：用戶(hù)數據長(cháng)度，2位16進(jìn)制數；M：用戶(hù)數據，其長(cháng)度由L中的數據決定。
分別按照要求填充A～K字段，用戶(hù)數據為“GSM模塊初始化成功”，通過(guò)漢字Unicode轉換工具查找每個(gè)字符對應的USC2編碼值填充到M字段，然后以Byte為單位計算器長(cháng)度填充到L字段，至此將PDU格式編碼的AT指令發(fā)送給GSM模塊便能實(shí)現短信通知用戶(hù)初始化成功的功能。
2．2．2 短消息群發(fā)模塊
由于GSM初始化模塊已將其配置好，所以短信群發(fā)模塊的主要功能就是提取當前主數據文件中存儲的最新一幀數據，和校驗正確后將其解析成數據并填充成PDU格式的短信群發(fā)給用戶(hù)。這里主要的難點(diǎn)在于將二進(jìn)制表示的數據轉換成USC2編碼的字符，因為文件中的數據以Byte存儲，每個(gè)數據占2 Byte，所以首先將2 Byte型合并成一個(gè)短整型來(lái)表示一個(gè)完整數據，通過(guò)轉換將二進(jìn)制數據轉換成USC2編碼的數據，其中頁(yè)面高度系數共占6位，小數點(diǎn)占1位，小數占1位，溫度系數共占6位，小數點(diǎn)占1位，小數部分占1位，以上兩個(gè)系數的整數部分不滿(mǎn)6位都在左側補0。
為最終在短信上收到的數據不會(huì )出現如0123．1 m這樣格式的數據，要將其左側的“0”去除，同時(shí)也要注意不要將0．01℃前面的“0”去除，這樣處理后便會(huì )使手機短信上的數據達到良好的效果。
2．3 I／O控制模塊
I／O控制模塊的主要功能是接收和存儲下位機數據的數據同時(shí)響應PC端的指令，通過(guò)網(wǎng)口和串口發(fā)送數據。
由于在Linux中對如串口和網(wǎng)絡(luò )這些I／O操作的系統函數均為阻塞函數，若隨意使用將導致程序阻塞在某個(gè)I／O中，用多線(xiàn)程實(shí)現雖然可以解決阻塞問(wèn)題，但同時(shí)帶來(lái)的代碼復雜度和多線(xiàn)程的同步處理問(wèn)題會(huì )加大代碼設計難度。系統采用單進(jìn)程設計，采用異步監聽(tīng)函數select此函數可以對所有輸入和輸出端口的監聽(tīng)，若對應端口有消息便跳入消息處理函數中，處理完后繼續監聽(tīng)，達到了單進(jìn)程處理阻塞函數的目的。
I／O控制模塊的主體是select函數，按輸入輸出分為下位機串口接收模塊，上位機網(wǎng)口發(fā)送模塊和上位機串口發(fā)送模塊。
2．3．1 下位機串口接收模塊
串口從下位機接收的數據首先經(jīng)過(guò)和校驗，校驗正確后首先存儲在緩沖數據文件中并對其計數，達到緩沖數據文件的上限后，將緩沖文件的數據向主數據文件拷貝，主數據文件以追加寫(xiě)的方式打開(kāi)，緩沖數據文件在拷貝后清空，采用主數據和緩沖數據交替拷貝的方法能提高存儲效率并防止意外斷電造成的數據損失。主數據文件設置存儲軟上限，待主數據文件存儲滿(mǎn)后采用FIFO方案，從緩沖文件新接收的數據卸載主數據文件尾并將文件前移，把起始數據“擠出”，以確保數據文件的時(shí)間順序且不超出存儲軟上限。
2．3．2 上位機網(wǎng)口發(fā)送模塊
上位機的網(wǎng)口發(fā)送模塊主要為服務(wù)器端，在和PC建立連接前先進(jìn)行軟件協(xié)定的握手，這樣確保了應用層的連接正常。服務(wù)器對于PC端發(fā)送的連接請求采用“一次連接，多次處理，一次釋放”的原則，用單進(jìn)程便能完好地實(shí)現數據和指令的通信，在收到PC端“transmit”指令后便從主數據文件開(kāi)始以2 048 Byte的偏移量將數據發(fā)送給PC端，等到數據全部發(fā)送完后，向PC端發(fā)送“over”指令表明數據發(fā)送完畢。
2．3．3 上位機串口發(fā)送模塊
上位機的串口發(fā)送模塊和網(wǎng)口發(fā)送數據模塊類(lèi)似，只是將建立服務(wù)器用socket發(fā)送換成普通的串口讀寫(xiě)，同樣發(fā)送完數據后要發(fā)送“over”指令表明數據發(fā)送完畢。
3 結束語(yǔ)
在嵌入式Linux系統上實(shí)現了綜合通信控制系統，他完成了對下位機數據采集以及對上位機的指令響應和數據傳輸的工作，同時(shí)利用GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊實(shí)現了定時(shí)短消息群發(fā)的功能。此系統功能強大，性能穩定接口簡(jiǎn)單，是一種高準確性、高實(shí)時(shí)性、小型化、智能化的新型發(fā)展平臺?？紤]到工業(yè)控制系統對系統可靠性、靈活性及成本和經(jīng)濟效益的要求，將嵌入式系統用于通信控制和數據采集具有廣闊的應用前景。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159401.htm
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