【導讀】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。本文主要設計并實現(xiàn)基于ARM的GPRS無線數(shù)據(jù)終端。結(jié)合GPRS通信網(wǎng)絡的特點分析無線數(shù)據(jù)傳輸嵌入式系統(tǒng)的設計過

　　

【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 卡的設計需要滿足 ESD 電氣性能，防止環(huán)境下 ESD 損壞 SIM 卡的情況，故本設計在 4 路 SIM 卡信號上都加上了 TVS 器件。并且在 4 路 SIM 卡信號上都加了電容值為 22PF 的濾波電容。減少信號的干擾。 CLK 為 SIM 卡的時鐘 ， DATA 為 SIM 卡的數(shù)據(jù)，RST 為 SIM 卡的 工 作復位信號。 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 存儲模塊電路設計 存儲模塊電路采用鐵電存儲，所用芯片為 FM24CL64，它具有 64Ｋ的非易失 RAM。它是以 I2C 總線的方式進行讀寫訪問?？梢赃M行寫保護設置。更高的擦寫次數(shù)和強度，更快作出的 FRAM 寫入比 EEPROM 更具優(yōu)越性，也是選擇鐵電存儲的原因之一。鐵電存儲有以下特點： 數(shù)據(jù)的收集方面。在實際應用中的數(shù)據(jù)收集和保存， FRAM 提供了一個更優(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)任何嚴重的噪聲或電源波動的環(huán)境。目前，長時間的 EEPROM 寫時間可能導致寫損壞， FRAM 的寫入時間可以在一微秒內(nèi)快速完成。通常這個時間要比噪聲或電源波動擾亂的時間短得多。 維修跟蹤。在復雜的系統(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)存分布在整個最小系統(tǒng)中使用。 鑒于鐵電存儲的上述優(yōu)點，故本系統(tǒng)采用 FM24CL64 存儲登錄參數(shù)等相關(guān)配置。 在圖 中 A0、 A A2 接地，確定了器件地址。 FMWP 接高電平時寫保護。 FMWP 接低電平時可進行寫操作。 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 鐵電存儲電路 21 4 軟件 程序 設計 軟件總體設計主流程 本文軟件設計部分，主要按照系統(tǒng)工作過程進行的設計。首先是對LPC2132 涉及到的各功能部分進行初始化設置，包括主頻、串口、定時器、I2C 總線。其次是對 GPRS 登陸參數(shù)進行設置，包括連接的 IP 和相應的端口號。最后建立 TCP 服務器鏈接，進入 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 器 初 始 化中 斷 初 始 化C P U 主 頻 基 本 設 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 置讀 取 登 錄 參 數(shù)存 儲 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 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 器復 位 定 時 器 中 斷 地 址置 位 接 受 數(shù) 據(jù) 標 志 位Y E SN O定 時 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 器復 位 U A R T 中 斷 地 址緩 存 是 否 有 空 間存 儲 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 個中斷請求輸入，可將其編程分為 3 類： FIQ、 向量 IRQ 和非向量 IRQ。 可編程分配機制意味著不同外設的中斷優(yōu)先級可以動態(tài)分配并調(diào)整?？焖僦袛嗾埱螅?FIQ）具有最高優(yōu)先級 。 向量 IRQ 具有中等優(yōu)先級。該級別可分配 32個中斷中的 16 個。 32 個請求中的任意一個都可分配到 16 個 向量 IRQ slot中的任意一個。其中 slot0 具有最高優(yōu)先級，而 slot15 則為最低優(yōu)先級。 非向量 IRQ 的優(yōu)先級最低。 VIC 將所有向量和非向量 IRQ“相或 ”向 ARM 處理器產(chǎn)生 IRQ 信號。 IRQ 服務程序可通過讀取 VIC 的一個向量地址寄存器跳到相應地址。 如果有任意一個向量 IRQ 發(fā)出請求， VIC 則提供最高優(yōu)先級請求 IRQ 服務程序的地址，否則提供所默認程序的地址。 中斷程序的初始化是對系統(tǒng)內(nèi)需要用到的中斷進行包括優(yōu)先級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，然后使能相應的中斷， LPC2132 為每一個 中斷源提供一個通道號。在中斷控制寄存器 015 中寫入中斷通道號，中斷控制寄存器 0中的中斷優(yōu)先級最高。以此來設定各中斷源的優(yōu)先級。最后在相應的 向量地址寄存器中寫入 32 位中斷程序入口地址。中斷服務程序就會在 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 。使能中斷請求 UAR T 0 / UAR T 1 / IIC / T 0 ,VI CI n tE n a b le = 0 x 000002 D 0設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 主頻的配置其實是對 PLL（鎖相環(huán)）進行設定達到系統(tǒng)需要的系統(tǒng)主頻， PLL 接受的輸入時鐘頻率范圍為 10MHz~25MHz。輸入頻率通過一個電流控制振蕩器（ 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 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，對這兩個寄存 器進行了保護。對它們的保護由一個類似于操作看門狗定時器的代碼序列來實現(xiàn)。對 PLLFEED 寄存器的操作可以實現(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 PLL 激活并連接時）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)過細致考慮，為 了讓系統(tǒng)在比較快的主頻下運行，主頻定為。根據(jù)公式計算的 M=4， P=2。外設工作頻率由 VPB 分頻器決定?？赏ㄟ^ VPBDIV設置。默認設置下，外設頻率是主頻的 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置串口通信的波特率，二是要設置發(fā)送接受的字符格式，三是要使能接收中斷。 對于 LPC2132 串口的波特率的設置，需要設置 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)生波特率時鐘的 VPB 時鐘（ pclk）分頻值， 波特率時鐘必須是波特率的 16 倍。 U0DLL和 U0DLM 寄存器一起構(gòu)成一個 16 位除數(shù)， U0DLL 包含除數(shù)的低 8 位。當訪問 UART0 除數(shù)鎖 存寄存器時， 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。 FIFO 接受觸點為 1 個字節(jié)。初始化流程如圖 。 圖 主頻設置流程圖 26 設 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 0 一 個 字 符U 0 F C R = 0 X 0 18 位 字 符 長 度 1 位 停 止 位 無 奇 偶檢 驗 U 0 L C R = 0 X 0 3U 0 L C R = 0 X 8 3結(jié) 束開 始 定時器初始化 LPC2132 帶可編程 32 位預分頻器的 32 位定時器 /計數(shù)器。 4 個 32 位的匹配通道， 4 個 32 位匹配寄存器， 4 個對應于匹配寄存器的外部輸出。定時器初始化一般過程為，設置工作模式、設置預分頻寄存器的值、設置匹配寄存器的值、選擇是匹配動作還是匹配中斷、然后啟動定時器。根據(jù)本設計的要求，定時器工作在計時狀態(tài)，當定時器計數(shù)器達到匹配寄存器值時，進入中斷進行中斷處理。流程圖如圖 所示。 圖 UART初始化