【正文】 以有光纖網(wǎng)、以太網(wǎng)等，這種方式也是現(xiàn)在使用的較多的一種方式。早期的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)是非在線，非實(shí)時(shí)的采集方式，而現(xiàn)代的遠(yuǎn)程采集技術(shù) 則是實(shí)時(shí)的在線的采集方式，借助于現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)，采集者可以依靠安裝在現(xiàn)場(chǎng)的各種各樣的傳感器設(shè)備，可以遠(yuǎn)隔千里就可以獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行監(jiān)督和分析。硬件設(shè)計(jì)部分采用三星公司的 ARM9s3C2440 處理器，設(shè)計(jì)了相關(guān)的外圍電路， GPRS 部分采用成都無線龍公司的 GPRS 模塊來作為 無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接入平臺(tái)。 本文中設(shè)計(jì)了一種基于 GPRS 的遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。摘要 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)的出現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信信息技術(shù)相結(jié)合的必然結(jié)果。該系統(tǒng)是以移動(dòng)公司的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸平臺(tái)。軟件部分采用嵌入式 Linux 作為它的操作系統(tǒng)，移植了 PPP 協(xié)議作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件的開發(fā)，編寫了用于數(shù)據(jù)通訊的軟件程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和傳輸功能。伴隨著通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以下三種的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的模式。其顯著特點(diǎn)是用現(xiàn)場(chǎng)的采樣設(shè)備將各種傳感器獲取的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字號(hào)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心。 3)、無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程采集的方式 無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集又分為兩種 :一種是單獨(dú)構(gòu)建的無線網(wǎng)，另一種是利用移動(dòng)公司的 GSM。該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，通信速度快，通信誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。 GPRS 是作 為現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)向 3G 的過渡技術(shù)，也被稱為 。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。 GPRs 的數(shù)據(jù)傳輸速率高，最高的數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到，是有線 Modem 傳輸速率的兩倍，是 GsM 網(wǎng)絡(luò)中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)速度的十余倍，在數(shù)據(jù)傳輸速率上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。用戶可以隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系， 即使網(wǎng)絡(luò)中沒有數(shù)據(jù)的傳輸，終端還會(huì)一直與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，這將使訪問服務(wù)變得非常簡單快捷。用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，不影響語音信號(hào)的接收，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)的切換方便自如。 GSN 有兩種類型 :一種為 SGSN(Serving GSN，服務(wù) GSN)，另一種為 GGSN(Gateway GSN，網(wǎng)關(guān) GSN)。 二是移動(dòng)終端接收數(shù)據(jù)的路由建立 。為了提高傳輸效率，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，可以?duì)空中接口上的數(shù)據(jù)做壓縮處理和加密處理。第三種情況是一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個(gè)正在漫游的移動(dòng)用戶。如 :電力、水利、石油、燃?xì)狻h(huán)保等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，僅以電力抄表系統(tǒng)為例 ，新型的基于 GPRS 的遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)，相比于原先的人工抄表系統(tǒng)，具有更大的智能性，節(jié)省了大量的人力成本，也降低了企業(yè)的成本，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。 GPRS 應(yīng)用于稅務(wù)、公安、教育、銀行等部門，便于及時(shí)的查詢信息，提高辦公效率。 3 嵌入式系統(tǒng)介紹 嵌入式系統(tǒng)的定義 嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)具有特殊目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，旨在完成一個(gè)或幾個(gè)專門的功能。嵌入式系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)，可以節(jié)省很大的成本。目前，業(yè)界有多種不同的關(guān)于嵌入式 系統(tǒng) (Embeddedsystem)的定義 : 定義 : 嵌入式系統(tǒng)是“控制，監(jiān)視或者輔助裝置，機(jī)器和車間運(yùn)行的設(shè)備”原文為devieesusedtoeontrol， monitor,orassisttheoPerationofequipment， machine 理 orPlants). : 不過， IEEE 的定義并不能反應(yīng)出嵌入式系統(tǒng)最本質(zhì)的特征。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件 (05)(要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作 )和應(yīng)用程序編程。 嵌入式系統(tǒng)由軟件與硬件兩大部分組成 嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭力。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和 I/O 端口、圖形控制器等，軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序編程，有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起。 ARM 架構(gòu)是目前使用最廣泛的犯位 ISA，它是許多嵌入式系統(tǒng)中使用的微處理器和微控制器的內(nèi)核。 MIPs(MieroproeessorwithouthiterloekedpipelineStages)是由 MlpS 公司開發(fā)的 一種精簡指令集 計(jì)算 (RISC)的指令集架構(gòu) (ISA)。在 1990 年代中期至后期，據(jù)估計(jì)，三分之一的 RlsC 微處理器使用了 MIPS 內(nèi)核。嵌入式的 powerPC4os(主頻最高為 266MHz)和 powerPc440(主頻最高為 550MHz)處理器內(nèi)核可以用于各種集成的系統(tǒng)芯片 (System一 on一 chip，soC)設(shè)備上，在電信、余融和其他許多行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。 嵌入式操作系統(tǒng)的介紹 Vdrks vxWOrks 操作系統(tǒng)是美國 WindRiver 公司于 1983 年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中使用最廣泛、市場(chǎng)占有率最高的系統(tǒng)。該公司成立于 1980 年，其產(chǎn)品在其成立后不久即被推出，是世界上最早的實(shí)時(shí)系統(tǒng)之一，也是最早進(jìn)入中國市場(chǎng)的實(shí)時(shí) 操作系統(tǒng)。開發(fā)者可以利用它來實(shí)現(xiàn)從簡單的單個(gè)獨(dú)立設(shè)備到復(fù)雜的、網(wǎng)絡(luò)化的多處理器系統(tǒng)。在開發(fā)環(huán)境方面，可以在 Windows 和 Maeintosh 下安裝 palmpilotDesktop。操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核至少需要 ZooKB 的ROM。它不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，對(duì)內(nèi)存的訪問是直接的，所有程序中訪問的地址都是實(shí)際的物理地址。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)一般由 4 個(gè)階段構(gòu)成，如圖 所示，包括系統(tǒng)描述、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證與綜合實(shí)現(xiàn)。硬件一般能夠提供更好的性能，而軟件更容易 開發(fā)和修改，成本相對(duì)較低。由它對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到避免在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題時(shí)再進(jìn)行反復(fù)修改的目的 。 軟硬件綜合實(shí)現(xiàn)就是軟件、硬件系統(tǒng)的具體制作。航空航天、交通管理、家庭智能管理系統(tǒng)、 POS 網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步與智能化水平的提高，其中的嵌入式系統(tǒng)功不可沒。各國在新軍事變革中發(fā)展武器裝備的一個(gè)明顯共性是，利用現(xiàn)有信息技術(shù)的發(fā)展成果對(duì)現(xiàn)有的武器裝備進(jìn)行改造，最終實(shí)現(xiàn)武器裝備的智能化，作戰(zhàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。在 PDA 一類的無線設(shè)備中， ARM 針對(duì)視頻流進(jìn)行了優(yōu)化，并獲得了廣泛的支持。隨著寬帶接入市場(chǎng)的成長，采用 ARM 技術(shù)的 ADsL芯片組正在獲得 競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。 5)汽車。 7)成像。 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向 信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代的 來臨使嵌入式產(chǎn)品獲得巨大的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)帶給嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)光明的前景，也為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展指明了方向。最后，功耗和成本的進(jìn)一步降低是嵌入式系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢(shì)之一，這就要求其操作系統(tǒng)在可以支撐應(yīng)用需求的條件下能進(jìn)一步精簡系統(tǒng)的內(nèi)核。 4 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 整體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由微處理器單元、存儲(chǔ)器單元、 GPRS 模塊單元、外部傳感器單元、串口通訊單元以及 JTAG 接口， USB 接口， LCD 顯示等部分組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。LCD 液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)信息和相關(guān)的狀態(tài) 。FLAsH 采用 samsung 公司的一片 64MKgF12osuoB， 用 于存儲(chǔ)已調(diào)好 的應(yīng)用程序和嵌入式操作系統(tǒng) 。其中 MMU可以管理虛擬內(nèi)存，高速緩存由獨(dú)立的 16KB地址和 16KB數(shù)據(jù)高速 cache 組成。 3 個(gè)通道的 UART，其中一個(gè)通道可以作為 LDA 紅外通信接口 。 4 線電阻式觸摸屏接口 。 SD 接口和 MMC 卡接口 。 53C2440 將系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分為 8 組 (Bank)，每組的大小是 128MB，共 IGB。所有內(nèi)存塊的訪問周期都可以編程。 53C2440具有三種啟動(dòng)方式，可以通過 OM[1:0]引腳來選擇 : OM[l:0]=00 時(shí)，處理器從 NandFlash 啟動(dòng) 。之后， SRAM 中的引導(dǎo)程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)鏡像加載到 SDRAM 中，操作系統(tǒng)就能夠在 SDRAM 中運(yùn)行。 存儲(chǔ)單元采用 ，對(duì)于一般的 SDRAM 可以采用 ，對(duì)于移動(dòng)的 SDRAM 可以采用 VDD 等于 。網(wǎng)絡(luò)接口，UART點(diǎn)平轉(zhuǎn)換等需要 +。 ARM內(nèi)部有一個(gè)可編程的 16位或者是 32位寬的 SDRAM接口，允許連接兩組 SDRAM容量 512Mblt。因此，要在系統(tǒng)中使用 SDRAM，就要求微處理器具有刷新控制邏輯，或者是在系統(tǒng)中另外加入刷新控制邏輯電路。在 Cs， SCKE， DQM， RAS、CAS、 WE 這些控制信號(hào)中， CS 片選信號(hào)由 MCU 芯片上的通用片選信號(hào)發(fā)出，需要從 8 個(gè)通用片選端 nGCS[7:0]中的選擇 一個(gè)，作為兩片 sDRAM 共用的片選信號(hào)。 本設(shè)計(jì)中采用 KgF120864MshitNandFlash 閃存芯片。 該器件均用于提供啟動(dòng)代碼和操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的永久性設(shè)置。其余的引腳全部空接。 MAX3232 芯片的使用非常廣泛，但基本都是嚴(yán)格遵循著手冊(cè)里規(guī)定的器件應(yīng)用選型進(jìn)行。由于數(shù)據(jù)有時(shí)候是以觸發(fā)形式收到的，因此， DM9000 還集成有接收緩沖區(qū)，以便在接收到數(shù)據(jù)時(shí)能把數(shù)據(jù)放到這個(gè)緩沖區(qū)中，然后由數(shù)據(jù)鏈路層直接從該數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取走數(shù)據(jù)。 GPRS 模塊的設(shè)計(jì) GPRS 模塊采用的是成都無線龍 Q24PL002，內(nèi)嵌 TCP/IP，協(xié)議棧，具有豐富的 AT 指令集，功能強(qiáng)大，操作簡單 。 JTAG 口的設(shè)計(jì) 53C2440 的 JTAG 測(cè)試邏輯端口共有 5 根線， TMS、 TCK、 nTRST、 TDI 和TDO，通過他們與 MCU 內(nèi)部的 TAP 測(cè)試訪問端口連接。 TMS 信號(hào)在 TCK 的上升沿有效 。 JTAG 的編程方式是在線編程，傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程是將 ROM 置于編程器中進(jìn)行預(yù)編程，然后再裝配到電路板上，而現(xiàn)在通過在線編程可以將流程簡化為先裝配完成再編程， ROM 不再需要借助燒寫器進(jìn)行預(yù)編程，從而減少了加工的復(fù)雜度。 5 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本章將系統(tǒng)介紹遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要包括有 :嵌入式 Linux系統(tǒng)的移植， GPRS 應(yīng)用程序的軟件設(shè)計(jì)等。嵌入式設(shè)備由于其資源有限，不能像 PC 機(jī)一樣建立開發(fā)和編譯的環(huán)境。 本設(shè)計(jì)所采用的主機(jī)端是 WindowsXP，選擇的虛擬機(jī)是 VMware，在虛擬機(jī)上安裝 Linux 系統(tǒng)，建立交叉編譯環(huán)境，搭建交叉編譯環(huán)境的方法有很多，不同的體系結(jié)構(gòu)、不同的操作內(nèi)容甚至是不同版本的內(nèi)核，都會(huì)用到不同的交叉編譯器，因此，選擇合適的交叉編譯器對(duì)系統(tǒng)開發(fā)是非常重要的。glibc 主要是提供用戶程序所使用的一些基本的函數(shù)庫。 進(jìn)入解壓縮后的內(nèi)核代碼目錄中，內(nèi)核代碼結(jié)構(gòu)如下 : Linux 內(nèi)核源代碼包括多個(gè)目錄，各目錄所含代碼或文件如下 : arch:包括硬件特定的內(nèi)核代碼，如 ann、 mips、 1386 等 : drivers:包含硬件驅(qū)動(dòng)代碼，如 ehar、 usb、。 :與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧相關(guān)的代碼，如 ipv ipv ethemet 等 : fs:文件系統(tǒng)相關(guān)代碼，如 nfs、 vfat 等 。如果己經(jīng)存在有 .config 的配置文件，那么就會(huì)以該文件中的配置選項(xiàng)作為默認(rèn)配置設(shè)置。在進(jìn)行相應(yīng)的配置的時(shí)候，有三種方式選擇 : Y:將該功能編譯進(jìn)內(nèi)核 ?？崭癖硎静粚⒃摴δ芫幾g進(jìn)內(nèi)核， *表示將該功能編譯進(jìn)內(nèi)核， M 表示將該功能編譯成模塊，在需要時(shí)將其動(dòng)態(tài)插入到內(nèi)核。 在每一個(gè)選項(xiàng)前都有一個(gè)括號(hào)，有的是中括號(hào)，有的是尖括號(hào)，還有的是圓括號(hào)。而圓括號(hào)的內(nèi)容是要你在所提供的幾個(gè)選項(xiàng)中選擇一項(xiàng)。與內(nèi)核關(guān)系緊密且經(jīng)常使用的部分功能代碼就直接編譯到內(nèi)核中。 ③ systeml Type 用于選擇中央處理器 (CPU)類型及特性 S3C2440 Machines ④ Networking 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置選項(xiàng) ⑤ Device Drivers 設(shè)備驅(qū)動(dòng)選擇 Network device support 去掉千兆和萬兆以太網(wǎng)的支持 ，保留 10/l00M Ethemet 即可。 然后，進(jìn)行編譯，使用 “ make zImage” 或者是 “ make bzImage”，建立壓縮的內(nèi)核鏡像文件，在盯 crch/arm/boot 目錄下生成 zImage 文件。 Cramfs 文件系統(tǒng)是一種經(jīng)壓縮的、極為簡單的只讀文件系統(tǒng)，因此非常適合嵌入式系統(tǒng)。它采用一種很