基于A(yíng)RM的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳輸系統設計

1 引言

　　隨著(zhù)移動(dòng)通信與Internet技術(shù)的發(fā)展，傳統單一的固定點(diǎn)監測已無(wú)法滿(mǎn)足應用要求，迫切需要與移動(dòng)監測形成以Internet與各種無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)相結合的復合型測控網(wǎng)絡(luò )。與傳統的固定點(diǎn)監測相比，移動(dòng)監測靈活，機動(dòng)性強，彌補了固定點(diǎn)監測覆蓋面小的不足。移動(dòng)監測系統一般由數據采集設備、終端管理計算機、監控中心組成，并將數據采集設備安裝于可移動(dòng)載體。它將現場(chǎng)采集到的數據經(jīng)終端管理計算機處理后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據傳輸通道傳送到監控中心，因此監控中心就可以隨時(shí)了解現場(chǎng)狀況，實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)移動(dòng)監測。針對于信息的實(shí)時(shí)傳輸，本文設計了基于CDMA的網(wǎng)絡(luò )數據傳輸系統。

2 系統結構

　　整個(gè)信息傳輸管理系統由移動(dòng)終端、CDMA網(wǎng)絡(luò )、Internet網(wǎng)、信息管理中心服務(wù)器等組成，如圖1所示。移動(dòng)終端將GPS數據組成CDMA數據分組，通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )和Internet網(wǎng)，上傳到信息管理中心服務(wù)器。服務(wù)器應當具備IP地址和電子地圖。信息管理中心也可以通過(guò)Internet網(wǎng)和CDMA網(wǎng)絡(luò )向移動(dòng)終端發(fā)出各種指令。

3移動(dòng)終端硬件組成

　　移動(dòng)終端的硬件部分主要包括ARM CPU控制模塊、CDMA Modem模塊以及電源模塊三部分，結構框圖如圖2所示。

　　LPC2292是Philips公司開(kāi)發(fā)的支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARMTDM-S CPU，可在線(xiàn)進(jìn)行下載、調試。LPC2292微控制器通過(guò)Modem接口傳遞AT指令初始化CDMA模塊，使之附著(zhù)在CDMA網(wǎng)絡(luò )上，通過(guò)撥號建立PPP連接，獲取網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商ISP動(dòng)態(tài)分配給移動(dòng)終端的IP地址，并與服務(wù)器固定IP之間建立Socket鏈接，一旦鏈接成功，移動(dòng)終端可以通過(guò)Modem接口向現場(chǎng)設備收發(fā)數據或指令。

　　CDMA無(wú)線(xiàn)模塊作為終端的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，把從ARM微控制器接收到的數據進(jìn)行相應的協(xié)議處理后再轉發(fā)出去。CDMA無(wú)線(xiàn)模塊采用Wave COM公司的Q2358C模塊，Q2358C模塊是標準的工業(yè)級功能一體化應用模塊，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的60 pin的系統連接器與ARM CPU以及外圍電路進(jìn)行連接。

3.1 UIM卡接口設計

　　UIM卡是CDMA手機運用中的一種智能卡。UIM卡提供了個(gè)人認證信息可以允許MS (移動(dòng)終端)或者手機連接網(wǎng)絡(luò )，UIM卡允許用戶(hù)撥打、接收手機或者接收任何裝有UIM卡手機的預定服務(wù)。Q2358C模塊支持外部UIM卡，可以直接與3.0 VUIM卡或者1.8 V UIM卡相連接，模塊自動(dòng)監測和適應UIM卡類(lèi)型，本系統設計采用3.0 V UIM卡。UIM卡系統連接器上的UIM卡針定義，如表1所列。UIM與模塊接口電路設計如圖3所示。

3.2系統音頻部分設計

　　CDMA模塊提供了完整的音頻接口，設計時(shí)只需增加少量外圍輔助元件即可。音頻分為主通道和輔助通道，音頻設計應盡量遠離模塊的射頻部分，以降低射頻對音頻的干擾。通過(guò)AT+CHFA命令切換主、副音頻通道，來(lái)電振鈴音則從蜂鳴器(BUZZER)中發(fā)出。音頻信號很容易受到干擾，輸人輸出走線(xiàn)應盡可能細，以取得較好的共模噪聲和無(wú)線(xiàn)噪聲抑制效果。音頻電路使用的電源建議單獨使用一個(gè)電源模塊，主音頻輸入輸出通道的電路圖如圖4所示。麥克風(fēng)偏置電路應盡量靠近60 pin的系統連接器，走線(xiàn)應盡可能短。通過(guò)AT+CMIC命令調節模塊內部音頻放大器的增益。為了抑制射頻噪聲，麥克風(fēng)必須直接并聯(lián)射頻抑制電容，系統連接器輸入端口也需要安裝部分射頻抑制電容，這些高頻抑制電容必須在800 MHz上自諧振。主通道差分方式輸出驅動(dòng)15 Ω的負載受話(huà)器，建議受話(huà)器技術(shù)指標能達到：阻抗≥15 Ω，靈敏度為103 dB，功耗≤10 mW。

4移動(dòng)終端軟件設計

　　本系統軟件由上位機和下位機軟件、服務(wù)器應用界面和數據庫3部分構成，下位機軟件負責ARM微控制器與CDMA模塊間的串口通信，流程圖如圖5所示。

　　由于CDMA網(wǎng)絡(luò )的PDSN(分組數據服務(wù)結點(diǎn))與CDMA模塊通信遵循PPP協(xié)議，所以ARM微控制器也要實(shí)現一部分PPP協(xié)議才能與之對話(huà)。撥號后CDMA模塊首先與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信鏈路協(xié)商，即協(xié)商點(diǎn)到點(diǎn)的各種鏈路參數配置。協(xié)商過(guò)程遵循LPC (Link Control Protocol)、PAP(Password Authentication Protocol)、IPCP(InternetProtocol Control Protocol)等協(xié)議。其中LCP協(xié)議用于建立、構造、測試鏈路連接，PAP協(xié)議用于處理密碼驗證，IPCP協(xié)議用于設置網(wǎng)絡(luò )協(xié)議環(huán)境，并分配IP地址，一旦協(xié)商完成，已創(chuàng )建鏈路，若IP地址已分配就可以按照協(xié)商標準傳輸IP報文。根據應用不同，IP報頭攜帶可以是UDP報頭，也可以是TCP或ICMP報頭，本系統采用TCP報文傳遞數據信息。數據傳輸完畢，ARM微控制器向PDSN發(fā)送LCP的斷開(kāi)連接報文，終止網(wǎng)絡(luò )連接。

　　數據終端登陸CDMA網(wǎng)絡(luò )并與PDSN網(wǎng)關(guān)通過(guò)LCP、PAP、IPCP協(xié)議進(jìn)行協(xié)商。ICP、PAP和CPCP協(xié)議的幀結構大同小異，最常用的是請求REQ、相應ACK和拒絕NAK 3種幀。微控制器與PDSN進(jìn)行協(xié)商，二者都可以發(fā)送REQ幀，請求相關(guān)配置，若對方不能接收配置，則回應NAK幀；如果能接收配置，則回應ACK幀。

5 結束語(yǔ)

　　本文介紹了移動(dòng)終端在計算機之間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸的實(shí)現方法。除此之外，如果將ARM CPU的串口與GPS接收板的數據端相連，便可組成GPS衛星定位系統及車(chē)輛調度系統；如果將ARM CPU的串口與數據采集系統的數據端相連，便可組成遠程無(wú)線(xiàn)采集及控制系統。因此，本設計方案應用廣泛，可應用于出租、公安、運輸、水利等領(lǐng)域。