【導(dǎo)讀】GPRS無線數(shù)據(jù)終端的研究具有廣泛的意義和良好的商業(yè)前景。本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于ARM的GPRS無線數(shù)據(jù)終端。結(jié)合GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)分析無線數(shù)據(jù)傳輸嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過

　　

【正文】 272828292930303131323233333434353536363737383839394040J P 1C O N 2 * 2 0模塊插板 SIM 卡電路 SIM 卡電路電源為 MG2639V_CARD 輸出電壓提供， MG2639 支持。由于 SIM 卡的設(shè)計(jì)需要滿足 ESD 電氣性能，防止環(huán)境下 ESD 損壞 SIM 卡的情況，故本設(shè)計(jì)在 4 路 SIM 卡信號(hào)上都加上了 TVS 器件。并且在 4 路 SIM 卡信號(hào)上都加了電容值為 22PF 的濾波電容。減少信號(hào)的干擾。 CLK 為 SIM 卡的時(shí)鐘 ， DATA 為 SIM 卡的數(shù)據(jù)，RST 為 SIM 卡的 工 作復(fù)位信號(hào)。 圖 模塊電路 19 G N D1V P P2D A T A3C L K4R S T5V C C6S IM _ C A R DU7S IMR 3 151R 3 3 7 .5 KR 3 251C 2 92 2 PC 3 12 2 PC 3 22 2 PC 3 02 2 PC 3 32 2 PC A R D _ C L KC A R D _ R S TV _ C A R DV _ C A R D C A R D _ R S TC A R D _ C L K C A R D _ D A T AC A R D _ D A T A123 456D 1 1U C 0 5 0 4 A 存儲(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)模塊電路采用鐵電存儲(chǔ)，所用芯片為 FM24CL64，它具有 64Ｋ的非易失 RAM。它是以 I2C 總線的方式進(jìn)行讀寫訪問?？梢赃M(jìn)行寫保護(hù)設(shè)置。更高的擦寫次數(shù)和強(qiáng)度，更快作出的 FRAM 寫入比 EEPROM 更具優(yōu)越性，也是選擇鐵電存儲(chǔ)的原因之一。鐵電存儲(chǔ)有以下特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)的收集方面。在實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)收集和保存， FRAM 提供了一個(gè)更優(yōu)越的解決方案。它比電池備份的 SRAM 更具成本效益，而且提供比 EEPROM 更好的寫屬性。 高噪聲環(huán)境。寫入 EEPROM 可以挑戰(zhàn)任何嚴(yán)重的噪聲或電源波動(dòng)的環(huán)境。目前，長(zhǎng)時(shí)間的 EEPROM 寫時(shí)間可能導(dǎo)致寫損壞， FRAM 的寫入時(shí)間可以在一微秒內(nèi)快速完成。通常這個(gè)時(shí)間要比噪聲或電源波動(dòng)擾亂的時(shí)間短得多。 維修跟蹤。在復(fù)雜的系統(tǒng)中，維修信息更需要被加快記錄。由于高圖 SIM卡外圍電路 20 擦寫次數(shù)， FRAM 作出理想的系統(tǒng)日志。此外， 2 線的 FM24CL64 接口允許內(nèi)存分布在整個(gè)最小系統(tǒng)中使用。 鑒于鐵電存儲(chǔ)的上述優(yōu)點(diǎn)，故本系統(tǒng)采用 FM24CL64 存儲(chǔ)登錄參數(shù)等相關(guān)配置。 在圖 中 A0、 A A2 接地，確定了器件地址。 FMWP 接高電平時(shí)寫保護(hù)。 FMWP 接低電平時(shí)可進(jìn)行寫操作。 F M SD AF M SC LV C C _ F M W PA01A12A23V S S4V D D 8WP 7S C L 6S D A 5U8F M 24 C L6 4C 1 31 04 圖 鐵電存儲(chǔ)電路 21 4 軟件 程序 設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì)主流程 本文軟件設(shè)計(jì)部分，主要按照系統(tǒng)工作過程進(jìn)行的設(shè)計(jì)。首先是對(duì)LPC2132 涉及到的各功能部分進(jìn)行初始化設(shè)置，包括主頻、串口、定時(shí)器、I2C 總線。其次是對(duì) GPRS 登陸參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括連接的 IP 和相應(yīng)的端口號(hào)。最后建立 TCP 服務(wù)器鏈接，進(jìn)入 TCP 工作模式，完成上下行數(shù)據(jù)的透明傳輸。以下為具體流程圖。 開 始L P C 2 1 3 2 I / O 口 初 始 化L P C 2 1 3 2 U A R T 串 口 初 始 化L P C 2 1 3 2 定 時(shí) 器 初 始 化中 斷 初 始 化C P U 主 頻 基 本 設(shè) 置 初 始 化建 立 T C P 連 接N OI 2 C 0 初 始 化登 陸 參 數(shù) 設(shè) 置讀 取 登 錄 參 數(shù)存 儲(chǔ) 登 錄 參 數(shù)是 否 有 數(shù) 據(jù) 傳 輸Y E SN O是 否 是 只 有 上 行 數(shù) 據(jù)是 否 有 1 0 分 鐘 無 數(shù) 據(jù) 傳 輸Y ESN O發(fā) 送 心 跳Y E S是 否 是 只 有 下 行 數(shù) 據(jù)Y E SN O是 否 是 同 時(shí) 有 上 下 行 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 上 行 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 下 行 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 下 行 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 上 行 數(shù) 據(jù)Y E SN O判 斷 是 否 有 數(shù) 據(jù) 傳 輸執(zhí) 行 看 門 狗 喂 狗 程 序清 除 定 時(shí) 器復(fù) 位 定 時(shí) 器 中 斷 地 址置 位 接 受 數(shù) 據(jù) 標(biāo) 志 位Y E SN O定 時(shí) 器 中 斷 入 口退 出 中 斷接 收 中 斷 入 口退 出 中 斷判 斷 數(shù) 據(jù) 是 否 可 用清 定 時(shí) 器復(fù) 位 U A R T 中 斷 地 址緩 存 是 否 有 空 間存 儲(chǔ) 接 收 數(shù) 據(jù)放 棄 數(shù) 據(jù)N OY E SY E SN O 圖 系統(tǒng)主流程圖 22 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)中斷初始化 ARM7 中斷為 向量中斷，向量中斷控制器（ VIC） 具有 32 個(gè)中斷請(qǐng)求輸入，可將其編程分為 3 類： FIQ、 向量 IRQ 和非向量 IRQ。 可編程分配機(jī)制意味著不同外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)可以動(dòng)態(tài)分配并調(diào)整?？焖僦袛嗾?qǐng)求（ FIQ）具有最高優(yōu)先級(jí) 。 向量 IRQ 具有中等優(yōu)先級(jí)。該級(jí)別可分配 32個(gè)中斷中的 16 個(gè)。 32 個(gè)請(qǐng)求中的任意一個(gè)都可分配到 16 個(gè) 向量 IRQ slot中的任意一個(gè)。其中 slot0 具有最高優(yōu)先級(jí)，而 slot15 則為最低優(yōu)先級(jí)。 非向量 IRQ 的優(yōu)先級(jí)最低。 VIC 將所有向量和非向量 IRQ“相或 ”向 ARM 處理器產(chǎn)生 IRQ 信號(hào)。 IRQ 服務(wù)程序可通過讀取 VIC 的一個(gè)向量地址寄存器跳到相應(yīng)地址。 如果有任意一個(gè)向量 IRQ 發(fā)出請(qǐng)求， VIC 則提供最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求 IRQ 服務(wù)程序的地址，否則提供所默認(rèn)程序的地址。 中斷程序的初始化是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)需要用到的中斷進(jìn)行包括優(yōu)先級(jí)及其中斷程序入口地址的初始化，首先是選擇中斷類型，本系統(tǒng)中所有中斷一律選擇為向量中斷，然后使能相應(yīng)的中斷， LPC2132 為每一個(gè) 中斷源提供一個(gè)通道號(hào)。在中斷控制寄存器 015 中寫入中斷通道號(hào)，中斷控制寄存器 0中的中斷優(yōu)先級(jí)最高。以此來設(shè)定各中斷源的優(yōu)先級(jí)。最后在相應(yīng)的 向量地址寄存器中寫入 32 位中斷程序入口地址。中斷服務(wù)程序就會(huì)在 向量地址寄存器中讀出， 并在每次中斷程序執(zhí)行完畢后清零 向量地址寄存器來結(jié)束中斷程序。本系統(tǒng)中斷初始化程序如圖 。 23 將中斷全部分配成向量 I RQ 中斷VI CI n tSe le c t = 0 X 00000000 。使能中斷請(qǐng)求 UAR T 0 / UAR T 1 / IIC / T 0 ,VI CI n tE n a b le = 0 x 000002 D 0設(shè)置中斷向量控制寄存器UAR T 0 中斷 VI CV e c tC n tl 0 = 0 x 00000026UAR T 1 中斷 VI CV e c tC n tl 1 = 0 x 00000027IIC 中斷 VI CV e c tC n tl 2 = 0 x 00000029T 0 中斷 VI CV e c tC n tl 3 = 0 x 00000024設(shè)置中斷向量地址寄存器UAR T 0 中斷 VI CV e c tA d d r 0 = 0 x 00000026UAR T 1 中斷 VI CV e c tA d d r 1 = 0 x 00000027IIC 中斷 VI CV e c tA d d r 2 = 0 x 00000029T 0 中斷 VI CV e c tA d d r 3 = 0 x 00000024結(jié)束開始 主頻配置 主頻的配置其實(shí)是對(duì) PLL（鎖相環(huán)）進(jìn)行設(shè)定達(dá)到系統(tǒng)需要的系統(tǒng)主頻， PLL 接受的輸入時(shí)鐘頻率范圍為 10MHz~25MHz。輸入頻率通過一個(gè)電流控制振蕩器（ CCO）倍增到范圍 10MHz~60MHz（ CPU 頻率范圍） 。倍頻器可以是從 1 到 32 的整數(shù)（實(shí)際上，由于 CPU 最高頻率的限制， LPC2132 的 倍 頻 值 不 能 高 于 6 ）。 CCO 的 操 作 頻 率 范 圍 為 156MHz~320MHz，因此在環(huán)中有一個(gè) PLL 提供所需要的輸出頻率使 CCO 保持在頻率范圍內(nèi)。輸出分頻器可設(shè)置為 2， 4， 8 或 16， 由于輸出分頻器的 最小值為 2，它保證了 PLL 輸出有 50%的占空比。 PLL 的激活圖 中斷初始化流程圖 24 由 PLLCON 寄存器控制。 PLL 倍頻器和分頻器的值由 PLLCFG 寄存器控制。為了防止 PLL 參數(shù) 改 變或 PLL 失效，對(duì)這兩個(gè)寄存 器進(jìn)行了保護(hù)。對(duì)它們的保護(hù)由一個(gè)類似于操作看門狗定時(shí)器的代碼序列來實(shí)現(xiàn)。對(duì) PLLFEED 寄存器的操作可以實(shí)現(xiàn)這一序列。 PLL 只能通過軟件使能。程序必須在配置并激活 PLL 后等 待其鎖定，然后作為時(shí)鐘源連接到 PLL。 FOSC 是 晶振頻率， FCCO 是 PLL 電流控制振蕩器的頻率 ， cclk 是PLL 輸出頻率（也是處理器的時(shí)鐘頻率）， M 為 PLLCFG 寄存器中 MSEL位的倍增器值， P 為 PLLCFG 寄存器中 PSEL 位的分頻器值。 PLL 輸出頻率（當(dāng) PLL 激活并連接時(shí)）由下式得到： cclk = M * FOSC 或 cclk= FCCO / (2*P) ， CCO 頻率可由下式得到： FCCO = cclk * 2 * P 或 FCCO = FOSC * M * 2 * P 。 PLL 輸入和設(shè)定必須滿足下面的條件： FOSC 的范圍：10MHz~25MHz 、 cclk 的范圍： 10MHzFmax（ LPC2131/2132/2138 的最大允許頻率）、 FCCO 的范圍： 156MHz320MHz。 經(jīng)過細(xì)致考慮，為 了讓系統(tǒng)在比較快的主頻下運(yùn)行，主頻定為。根據(jù)公式計(jì)算的 M=4， P=2。外設(shè)工作頻率由 VPB 分頻器決定?？赏ㄟ^ VPBDIV設(shè)置。默認(rèn)設(shè)置下，外設(shè)頻率是主頻的 1/4。所以程序流程如圖 。 25 PL L 控制寄存器 PL L 使能連接 PL L CO N = 0 X 03PL L 配置寄存器 M = 4 ，P = 2 ,PL L CFG = 0 X 23饋送序列寫入PL L FE E D = 0 XAAPL L FE E D = 0 X 55結(jié)束開始 UART 初始化 ARM 提供兩個(gè)全雙工的串口，串口的初始化主要是串口接受中斷的初始化。串口的初始化一是要設(shè)置串口通信的波特率，二是要設(shè)置發(fā)送接受的字符格式，三是要使能接收中斷。 對(duì)于 LPC2132 串口的波特率的設(shè)置，需要設(shè)置 UART 的除數(shù)鎖存器。除數(shù)鎖存是 UART0 波特率發(fā)生器的一部分，它保存了用于產(chǎn)生波特率時(shí)鐘的 VPB 時(shí)鐘（ pclk）分頻值， 波特率時(shí)鐘必須是波特率的 16 倍。 U0DLL和 U0DLM 寄存器一起構(gòu)成一個(gè) 16 位除數(shù)， U0DLL 包含除數(shù)的低 8 位。當(dāng)訪問 UART0 除數(shù)鎖 存寄存器時(shí)， U0LCR 中的除數(shù) 鎖存訪問位（ DLAB）必須為 1。本系統(tǒng)的串口波特率設(shè)置為 115200bps，數(shù)據(jù)格式為 8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無奇偶校驗(yàn)。 FIFO 接受觸點(diǎn)為 1 個(gè)字節(jié)。初始化流程如圖 。 圖 主頻設(shè)置流程圖 26 設(shè) 置 波 特 率 為 1 1 5 2 0 0U 0 D L L = 0 X 0 6U 0 D L M = 0 X 0 0中 斷 使 能 U 0 I E R = 0 X 0 7F I F O 使 能 ， 觸 發(fā) 點(diǎn) 0 一 個(gè) 字 符U 0 F C R = 0 X 0 18 位 字 符 長(zhǎng) 度 1 位 停 止 位 無 奇 偶檢 驗(yàn) U 0 L C R = 0 X 0 3U 0 L C R = 0 X 8 3結(jié) 束開 始 定時(shí)器初始化 LPC2132 帶可編程 32 位預(yù)分頻器的 32 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 4 個(gè) 32 位的匹配通道， 4 個(gè) 32 位匹配寄存器， 4 個(gè)對(duì)應(yīng)于匹配寄存器的外部輸出。定時(shí)器初始化一般過程為，設(shè)置工作模式、設(shè)置預(yù)分頻寄存器的值、設(shè)置匹配寄存器的值、選擇是匹配動(dòng)作還是匹配中斷、然后啟動(dòng)定時(shí)器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，定時(shí)器工作在計(jì)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器達(dá)到匹配寄存器值時(shí)，進(jìn)入中斷進(jìn)行中斷處理。流程圖如圖 所示。 圖 UART初始化