基于CDMA模塊的嵌人式無線傳輸橋接裝置

1 引言

隨著各種體育彩票、福利彩票在全國各地持續(xù)熱銷，博彩業(yè)為中國不斷創(chuàng)造百萬富翁的同時，也使國家積累了足夠的財力以解決很多以前無力解決的民生問題。而彩票系統(tǒng)的實施離不開實時的分布式數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。另外，在油田、自來水公司等領(lǐng)域也需要對采集點分散、間隔距離長等特點的數(shù)據(jù)進行采集。如果采用傳統(tǒng)的依靠無線單邊帶電臺進行數(shù)據(jù)傳輸，不但硬件成本高、維護困難，而且還有需要架設(shè)室外天線等不利因素。隨著手機業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化的實施，以及無線信號基站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推廣，在城市甚至鄉(xiāng)村基本上已經(jīng)覆蓋了無線CDMA信號。有鑒于此，我們設(shè)計了一種基于CDMA模塊的嵌人式無線傳輸橋接裝置。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本研究采用了一塊KCl9 CDMA無線模塊，該模塊主要由如下部分組成：SAM卡座、支持AT命令的串行接口、電源接口、RF收發(fā)、天線等。整個方案包含了具有固定IP地址的實時數(shù)據(jù)接收與處理的服務(wù)器端計算機、無線發(fā)送各采集點數(shù)據(jù)的客戶端設(shè)備兩大部分。服務(wù)器端計算機的設(shè)計要根據(jù)采集點數(shù)量、數(shù)據(jù)包大小、接入點容量等參數(shù)來決定中間件及數(shù)據(jù)庫的選擇．另外要申請一個固定IP地址以便各客戶端訪問。而客戶端的設(shè)計要求設(shè)備能夠驅(qū)動CDMA模塊以進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

2．1 KCl9 CDMA模塊簡介

2．1．1模塊主要特點如下：

（1）．主控基帶芯片為CBP5．1處理器

（2）．RF收發(fā)接口

（3）．軟件支持CDMA2000 lX協(xié)議棧

（4）．支持語音、數(shù)據(jù)、SMS等傳輸

（5）．RS232接口，通過AT命令與外部系統(tǒng)交互

2．1．2通過Rs232與KCl9模塊通訊方式：

（1）．KCl9端口速率默認為115200bps

（2）．數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的相關(guān)AT命令：

I．建立PPP登錄賬號

AT+VACCNT

Ⅱ．建立PPP連接

AT+VPPPOPEN

Ⅲ．關(guān)閉PPP連接

AT+VPPPCLOSE

Ⅳ．建立TCP/IP的SOCKET連接

AT+VSOCKET0PEN

V．建立透傳模式

AT+VTMODE

Ⅵ．退出透傳模式

+++

Ⅶ．查詢SOCKET連接狀態(tài)

AT+VSOCKETSATUS

2．2系統(tǒng)主處理器芯片簡介

本系統(tǒng)的主處理器采用的是華邦W90N740芯片，該芯片是一款性能優(yōu)異的嵌入ARM7 TDMI內(nèi)核的32位微處理器，時鐘頻率可達80MHz．已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)及嵌人式系統(tǒng)當中。其中在芯片內(nèi)部集成了4KB數(shù)據(jù)cache和4KB指令Cache、10/100Mb MAC以太網(wǎng)控制器、LCD控制器、USBl.1 Host Device控制器、IC卡接口、SPI接口、4個獨立Uart控制器等多種接口，這些接口可以極大地滿足各種嵌人式應(yīng)用的需求。

2．3系統(tǒng)硬件組成及工作原理

本研究旨在解決各種需要低成本無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蚪釉O(shè)備．即某客戶端設(shè)備通過RS232與本橋接設(shè)備相連。該橋接設(shè)備將接受到的數(shù)據(jù)又通過另一個RS232接口與KCl9 CDMA模塊相連，從而達到無線數(shù)據(jù)發(fā)送的目的。

系統(tǒng)硬件主要由winbond W90N740 ARM7處理器、SDRAM、NorFlash、電源監(jiān)測與系統(tǒng)復位電路、4個RS232串行接口、IC卡讀寫電路、USB主從接口、鐵電串行EEPROM存儲器、KC19 CDMA無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、鍵盤、LCM等組成。

電源電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定充足的3.3v、1.8V電源；SP706S產(chǎn)生系統(tǒng)復位信號與電源掉電檢測信號；通過處理器的EBI信號組與SDRAM（HY57v281620容量8M*16bit）、NornFlash（SST39VFl60容量lM*16bit）連接用于存儲和運行程序；4個獨立的Uart接口的2個通過MAX202芯片轉(zhuǎn)換成標準的RS232信號分別與KC19 CDMA模塊及其他串行設(shè)備相連；IC卡座接口提供需要密文無線數(shù)據(jù)傳輸用戶在SAM卡中灌裝密鑰及加密算法；USB主從接口使設(shè)備可以與配備USB對應(yīng)接口的客戶端設(shè)備相連；處理器的SPI接口與鐵電串行EEPROM存儲器FM24CL65連接，為用戶提供一個非易失性存儲器來存儲一些配置或其他重要信息；另外．本系統(tǒng)定義了3*4共12個鍵位的鍵盤電路及160*240黑白LCM電路為用戶提供了友好的交互界面。

硬件框圖如Fig2.1所示：

Fig2.1無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備硬件框圖

2．4系統(tǒng)軟件設(shè)計

一般的采用32位ARM處理器芯片的系統(tǒng)軟件基本上都在某一款操作系統(tǒng)下進行編程，如wincE、Linux等。本系統(tǒng)為了提高設(shè)備的性價比而采用了小容量NorFlash芯片，同時為了提高系統(tǒng)可靠性及效率而采用無操作系統(tǒng)的C語言編程。

在實驗中我們觀察到如果對CDMA通訊模塊長時間沒有數(shù)據(jù)傳送時，中國聯(lián)通的數(shù)據(jù)服務(wù)就會將我們的連接斷掉。為了使系統(tǒng)能夠可靠運行，可以采用兩種方法：

I．如果有數(shù)據(jù)傳送任務(wù)，每一次都要進行連接查詢。如果連接正常．發(fā)送數(shù)據(jù)；如果連接中斷，就必須重新登錄連接再進行數(shù)據(jù)發(fā)送。

II. 采用心跳報文方式，以保證CDMA模塊與中國聯(lián)通服務(wù)器的業(yè)務(wù)保持連接，這樣系統(tǒng)可以無需查詢連接狀況，從而保證信息的正確無誤地發(fā)送與接受。

系統(tǒng)實現(xiàn)的軟件功能如下：

（1）MPU芯片內(nèi)部接口及外部各種接口芯片的驅(qū)動程序

·I2C接口芯片F(xiàn)M24CL64（64Kb）的驅(qū)動

·MPU內(nèi)部UART0-3（由MAX202轉(zhuǎn)換成RS232）驅(qū)動

·鍵盤、LCM液晶模塊的驅(qū)動．

·Smart card（智能卡）接口驅(qū)動

·USB接口驅(qū)動

（2）業(yè)務(wù)流程實現(xiàn)

·系統(tǒng)初始化及設(shè)備接口的驅(qū)動

·通過CDMA模塊建屯連接并啟動心跳報文任務(wù)

·啟動設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸循環(huán)

·將客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)按照新協(xié)議打包無線發(fā)送至遠程服務(wù)器

·不斷循環(huán)查詢新數(shù)據(jù)

系統(tǒng)程序框圖如Fig2.2所示

Fig2.2系統(tǒng)軟件流程圖

3 結(jié)語

本研究以嵌入式微處理器W90N740為核心，結(jié)合KC19 CDMA模塊實現(xiàn)了一種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蚪臃椒?。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點為：在不改變已有設(shè)備硬件的前提下，利用已有設(shè)備的串行接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸任務(wù)；另外通過配置本橋接裝置，實現(xiàn)無線傳輸?shù)南到y(tǒng)可大可小、靈活自如。實踐證明該方案完全可以應(yīng)用于需要無線實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域。