1 引言
随着移动通信与internet技术的发展,传统单一的固定点监测已无法满足应用要求,迫切需要与移动监测形成以internet与各种无线接入技术相结合的复合型测控网络。与传统的固定点监测相比,移动监测灵活,机动性强,弥补了固定点监测覆盖面小的不足。移动监测系统一般由数据采集设备、终端管理计算机、监控中心组成,并将数据采集设备安装于可移动载体。它将现场采集到的数据经终端管理计算机处理后,通过无线数据传输通道传送到监控中心,因此监控中心就可以随时了解现场状况,实现远程无线移动监测。针对于信息的实时传输,本文设计了基于cdma的网络数据传输系统。
2 系统结构
整个信息传输管理系统由移动终端、cdma网络、internet网、信息管理中心服务器等组成,如图1所示。移动终端将gps数据组成cdma数据分组,通过cdma网络和internet网,上传到信息管理中心服务器。服务器应当具备ip地址和电子地图。信息管理中心也可以通过internet网和cdma网络向移动终端发出各种指令。
3移动终端硬件组成
移动终端的硬件部分主要包括arm cpu控制模块、cdma modem模块以及电源模块三部分,结构框图如图2所示。
lpc2292是philips公司开发的支持实时仿真和跟踪的32位armtdm-s cpu,可在线进行下载、调试。lpc2292微控制器通过modem接口传递at指令初始化cdma模块,使之附着在cdma网络上,通过拨号建立ppp连接,获取网络运营商isp动态分配给移动终端的ip地址,并与服务器固定ip之间建立socket链接,一旦链接成功,移动终端可以通过modem接口向现场设备收发数据或指令。
cdma无线模块作为终端的无线收发模块,把从arm微控制器接收到的数据进行相应的协议处理后再转发出去。cdma无线模块采用wave com公司的q2358c模块,q2358c模块是标准的工业级功能一体化应用模块,通过专门的60 pin的系统连接器与arm cpu以及外围电路进行连接。
3.1 uim卡接口设计
uim卡是cdma手机运用中的一种智能卡。uim卡提供了个人认证信息可以允许ms (移动终端)或者手机连接网络,uim卡允许用户拨打、接收手机或者接收任何装有uim卡手机的预定服务。q2358c模块支持外部uim卡,可以直接与 3.0 vuim卡或者1.8 v uim卡相连接,模块自动监测和适应uim卡类型,本系统设计采用3.0 v uim卡。uim卡系统连接器上的uim卡针定义,如表1所列。uim与模块接口电路设计如图3所示。
3.2系统音频部分设计
cdma模块提供了完整的音频接口,设计时只需增加少量外围辅助元件即可。音频分为主通道和辅助通道,音频设计应尽量远离模块的射频部分,以降低射频对音频的干扰。通过at+chfa命令切换主、副音频通道,来电振铃音则从蜂鸣器(buzzer)中发出。音频信号很容易受到干扰,输人输出走线应尽可能细,以取得较好的共模噪声和无线噪声抑制效果。音频电路使用的电源建议单独使用一个电源模块,主音频输入输出通道的电路图如图4所示。麦克风偏置电路应尽量靠近60 pin的系统连接器,走线应尽可能短。通过at+cmic命令调节模块内部音频放大器的增益。为了抑制射频噪声,麦克风必须直接并联射频抑制电容,系统连接器输入端口也需要安装部分射频抑制电容,这些高频抑制电容必须在800 mhz上自谐振。主通道差分方式输出驱动15 ω的负载受话器,建议受话器技术指标能达到:阻抗≥15 ω,灵敏度为103 db,功耗≤10 mw。
4移动终端软件设计
本系统软件由上位机和下位机软件、服务器应用界面和数据库3部分构成,下位机软件负责arm微控制器与cdma模块间的串口通信,流程图如图5所示。
由于cdma网络的pdsn(分组数据服务结点)与cdma模块通信遵循ppp协议,所以arm微控制器也要实现一部分ppp协议才能与之对话。拨号后cdma模块首先与网关进行通信链路协商,即协商点到点的各种链路参数配置。协商过程遵循lpc (link control protocol)、pap(password authentication protocol)、ipcp(internetprotocol control protocol)等协议。其中lcp协议用于建立、构造、测试链路连接,pap协议用于处理密码验证,ipcp协议用于设置网络协议环境,并分配ip地址,一旦协商完成,已创建链路,若ip地址已分配就可以按照协商标准传输ip报文。根据应用不同,ip报头携带可以是udp报头,也可以是tcp或icmp报头,本系统采用tcp报文传递数据信息。数据传输完毕,arm微控制器向pdsn发送lcp的断开连接报文,终止网络连接。
数据终端登陆cdma网络并与pdsn网关通过lcp、pap、ipcp协议进行协商。icp、pap和cpcp协议的帧结构大同小异,最常用的是请求req、相应ack和拒绝nak 3种帧。微控制器与pdsn进行协商,二者都可以发送req帧,请求相关配置,若对方不能接收配置,则回应nak帧;如果能接收配置,则回应ack帧。
5 结束语
本文介绍了移动终端在计算机之间进行无线数据传输的实现方法。除此之外,如果将arm cpu的串口与gps接收板的数据端相连,便可组成gps卫星定位系统及车辆调度系统;如果将arm cpu的串口与数据采集系统的数据端相连,便可组成远程无线采集及控制系统。因此,本设计方案应用广泛,可应用于出租、公安、运输、水利等领域。
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