基于A(yíng)RM和GPRS的數據采集傳輸儀系統設計

摘要：文章設計了一種以ARM單片機為核心、采用GPRS作為無(wú)線(xiàn)傳輸方式的數據采集傳輸儀，此設備通過(guò)串口與傳感器進(jìn)行通信實(shí)現采集數據，然后通過(guò)GPRS模塊把傳感器數據發(fā)送到控制中心。文章首先介紹了ARM處理器的優(yōu)點(diǎn)和GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹了數據采集傳輸儀的硬件系統，并對設計重點(diǎn)做了詳細分析，最后對此數據采集儀的技術(shù)優(yōu)勢和潛在應用做了分析和展望。
關(guān)鍵詞：ARM；單片機；GPRS；數據采集；串口通信

0 引言
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在分散的、環(huán)境惡劣的作業(yè)點(diǎn)，特別是存在突發(fā)、小數據量傳輸的場(chǎng)合，以有線(xiàn)傳輸作為通信媒介已不太合適。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應用迅速推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳感器終端逐漸成為主流。
GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是GSM移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)可用的一種移動(dòng)數據業(yè)務(wù)。它的出現，使低成本無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的構建成為可能，具有資費低、覆蓋區域大、實(shí)時(shí)在線(xiàn)、傳輸率高、呼叫建立時(shí)間短等優(yōu)勢，因此采用GPRS方式設計無(wú)線(xiàn)傳感器終端的數據采集儀是當今比較好的解決方案。
ARM(Advaneed RISC Machines)微處理器是32位、高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器?，F已廣泛應用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費／教育類(lèi)多媒體和移動(dòng)式應用等。

1 系統總體設計
本系統主要由GPRS通訊模塊、MCU控制模塊、數據采集模塊和電源管理模塊4部分組成，軟件部分由單片機驅動(dòng)、數據采集、GPRS無(wú)線(xiàn)通信、系統監控等部分組成，硬件部分由電源管理、微處理器、GPRS模塊、SIM卡座、串行通信接口和數據存儲器等部分組成。微處理器用于控制GPRS模塊的信息接收和發(fā)送，通過(guò)串行通信口和外部傳感器進(jìn)行數據通訊，數據存儲器用于存儲通過(guò)GPRS傳輸的數據，以備GPRS數據傳輸丟失時(shí)可以補傳。本數據采集傳輸系統原理結構如圖1所示。

2 硬件設計
本系統硬件使用ARM處理器作為核心控制器，以西門(mén)子公司的MC52i模塊作為GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊，使系統具有低功耗、高效率、實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特點(diǎn)。
2．1 嵌入式微處理器單元
本硬件平臺的MCU采用ST公司的STM32F105RCT6，該單片機使用當前最流行的Cortex-M3內核，采用64腳封裝，擁有獨立的256 kBflash和
64k的RAM，最高允許頻率可達72MHz，同時(shí)具有5路UART、12路DMA控制器、片內RTC、51個(gè)I／O口、片內16通道12位ADC、2個(gè)IIC接口、3個(gè)SPI接口和2個(gè)CAN總線(xiàn)接口。本系統通過(guò)合理利用片內集成的多種功能模塊，大大降低了設計的復雜性，也降低了系統成本。該MCU在本設計中的設計管腳應用如圖2所示。

如圖1所示，系統具有兩個(gè)晶振，其中8MHz晶振為主晶振，通過(guò)MCU內部倍頻到72MHz為系統提供運行頻率；32．768kHz為系統的RTC提供運行時(shí)鐘。當單片機的1腳也就是VBAT腳接使用電池供電時(shí)，RTC在系統斷電情況下可以由電池供電，從而可以保證RTC在斷電情況下繼續正常運行。