ARM处理器结合GPRS模块设计M2M终端的总体设计方案
TCP数据传输态,进行基于TCP的数据传输。
数据的封装和传输
通过GPRS进行数据的传输需要经过Internet网络进行中转,因而传输的数据封装必须进行TCP/IP协议。文中利用软件进行了数据封装。需要传输的数据经过传输层UDP协议头封装,然后是IP协议头的封装,最后进行PPP协议的封装。经过封装传输到MC35i的数据格式如表1所示。
MC35i将接收到的数据透明地传输到Internet网络中。通过Internet网络路由器中转,最终将数据传输到监控中心。接收端对接收到的数据按照相应的层次进行解析,从而确定数据的目标程序。
系统软件设计采用分层的结构,从底到上分别为:串口驱动层(物理层)、PPP协议层(链路层)、IP协议层(网络层)、UDP协议和ICMP层(传输层)以及应用层。在移植好的LwIP协议栈中,通过在各层中建立相应功能的线程,实现数据的封装。底层软件为上层软件提供函数支持,上层软件利用底层软件完成应用程序的编写和实现。软件采用自底向上的设计方法逐步实现系统中各个函数的功能,各部分函数实现均采用模块化的设计方法。每个任务对应一个模块。对每个任务单独进行设计后,最终由FreeRTOS操作系统统一管理,通过采用信号量和邮箱的方式实现多个任务之间的通信,软件各部分主要函数之间的关系如图3所示。
在MC35SerialISR()中将接收的数据存放到xQRxChars队列中后,发送SemMC35Rx信号量来激活PPPRxTask()任务,通过对接收数据的解析,确定数据包的类型,然后由相应的函数对接收数据进行处理。
如果接收的数据是应用程序的数据,将由IPRx()函数判断目标主机是否正确,再经过传输层解析数据从而判定对数据处理的应用程序。最后由应用程序解析数据并执行相应的功能,如将数据通过串口发送到主机、向数据采集系统发送控制命令、接收数据采集系统的数据并发送等。当接收队列中所有数据均处理完毕后,延时250ms如果还没有接收到数据,则任务通过等待信号量SemMC35Rx将自己挂起。数据的发送过程是一个相反的过程。应用程序根据需要的功能建立UDPTxTask()或ICMPTxTask()任务,并将数据发送到xAPPTxQ队列中。相应的任务再调用IPTx()和PPPTx()函数进行数据的封装并将数据发送到XqTxChar队列中,从而唤醒MC35SerialISR()中断程序将数据通过串口发送到MC35i中进行传输。为提高系统的实时性,本文中FreeRTOS采用可剥夺内核方式进行调度。采用FreeRTOS操作系统对任务进行管理简化了软件的编写难度,同时提高了程序的可读性和可移植性。
结语
基于GPRS M2M产品的无线数据传输以及远程监控系统是目前国内外研究的热点。本文采用完全免费的操作系统和TCP/IP协议栈给出的系统设计方案具备成本低、性能好、可升级等优点,为远程监控系统相关领域的数据传输提供了一个可行的设计方案。
- 关于对ARM处理器中“8位位图”的理解(12-01)
- ARM处理器工作模式(11-28)
- ARM处理器模式介绍和模式切换(11-28)
- ARM处理器的总线信号(11-27)
- 选择ARM处理器,ARM7还是Cortex-M3(11-27)
- GNU ARM汇编--(三)ARM处理器的基本原则(11-26)