嵌入式系统第十一讲嵌入式串口通信与GPRS模块实验.ppt

第十一讲 嵌入式串口通信与GPRS模块实验,电信学院 崔寅鸣 Email: ,本讲主要内容,串口通信原理 GPRS模块 AT指令 参考“实验十二 串口通信实验”,串口通信,串行通信方式,每次传送一个bit的通信方式，字符被分成一串bits来传输。 串行数据的速度通常用每秒传输的字节数bits-per-second(bps)或者波特率(baud)表示。,串口设备,计算机发展历史中，串口广泛用于连接外设；虽然速度慢，却现在仍然广泛使用 某些计算机使用称为UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置）的集成电路来作为串口设备。它完成计算机内并行数据和设备端口串行数据的转换（输入输出FIFO）；并且可以自动地处理数据的时序。而某些低端设备则会让CPU直接来传送数据。,RS-232,RS-232是EIA(Electronic Industries Association)定义的串行通信的电器接口. 分为DB-9和DB-25两种接口。DB-9定义,RS-232,DB-25定义,串行异步通信格式,异步模式： 空闲时串口一直是1；当有数据时，总是以一个start位开始，start位是0；串口随时可进行传输，不需时钟也不用定义同步帧头帧尾，故称异步通信 在start（0）之后，字符编码可以是7bits或者8bits 之后可能有parity奇偶校验位和stop停止位（1，1.5 或者2 bits） 所以通常用8-N-1、7-E-1等方式来描述,流控,两个串口设备之间，可能因为链路差异等原因，需要进行数据流的协调，一般两种方法： 软件流控：以XON（八进制021）标示开始，以XOFF（八进制023）标示结束 硬件流控：RTS（发送方准备好发出Ready to Send)和CTS（接收方准备好发出Clear to Sent）握手信号,Linux下访问串口,设备文件 Linux下设备是以设备文件方式来访问的，串口也是如此。在linux系统下面，每一个串口设备都有设备文件与其关联，设备文件位于系统的/dev目录下面。如linux下的/ttyS0，/ttyS1分别表示的是串口1和串口2。,例,#include #include /* POSIX terminal control definitions */ int open_port(void) int fd; /* File descriptor for the port */ fd = open(“/dev/ttyS0“, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd = -1) perror(“open_port: Unable to open /dev/ttyS0 -“); else fcntl(fd, F_SETFL, 0);/*设置串口为阻塞方式*/ return (fd); ,头文件,#include /*标准输入输出定义*/ #include /*标准函数库定义*/ #include /*Unix 标准函数定义*/ #include /*数据类型定义*/ #include /*文件属性定义*/ #include /*文件控制定义*/ #include /*POSIX 终端控制定义*/ #include /*错误号定义*/ #include /*字符串功能函数*/,例解,O_RDONLY（只读）、O_WRONLY（只写）、O_RDWR（读写） 标志O_NOCTTY可以告诉UNIX这个程序不会成为这个端口上的“控制终端”。如果不这样做的话，所有的输入，比如键盘上过来的Ctrl+C中止信号等等，会影响到串口进程。 O_NDELAY：无论是否读到数据，立即返回，否则会一直等待非阻塞方式,串口读写,读： int read (int fd, char *, int length )； 其中fd为设备号；char *为数据缓冲区；length每次读取数据的长度；返回值为实际读取数据的长度。 写例： n = write(fd, “ATZr”, 4);返回写的比特数，如果错误返回负数,关闭串口,关闭： int close(int fd); 参数说明： fd：文件描述符 函数返回值：成功返回0，失败返回-1。,串口配置与终端标准结构体,配置串口主要通过tcgetattr()和tcsetattr()这两个函数。他们均使用一个结构体，该结构体对终端的输入、输出、硬件特性、控制协议等方面进行了定义，具体定义形式如下（见termios.h)： struct termios tcflag_t c_iflag; 输入参数 tcflag_t c_oflag; 输出参数 tcflag_t c_cflag; 控制参数 tcflag_t c_lflag; 本地模式 cc_t c_line;行控制 cc_t c_ccNCCS;控制字符;,终端标准结构体说明,其中参数： c_iflag输入参数设置； c_oflag输出参数设置； c_cflag设置决定终端硬件特性的控制标志，包括数据位宽度、停止位、奇偶校验位等 c_lflag存放本地模式(与用户交互）设置 c_cc用来控制数据发送到调用程序的方式,终端设置,设置终端属性的一般方法是： 首先调用tcgetattr()填充上述结构体 对该结构体进行必要修改 最后调用tcsetattr()使新设置生效,输入选项c_iflag,注：NL=new line,输出选项c_oflag,部分参数：,终端速度控制,获取和设置输入、输出速度函数： int cfgetispeed (struct termios *tp) ； int cfsetispeed (struct termios *tp , speed_t speed)； int cfgetospeed (struct termios *tp)； int cfsetospeed (struct termios *tp , speed_t speed)；,速度定义,波特率的设置定义在 例如 B4800-4800 B9600-9600 B19200-19200 B38400-38400 B57600-57600 B115200-115200,速度设置举例,#include /头文件定义 struct termios opt； /*定义指向termios 结构类型的指针opt*/ cfsetispeed(&opt，B9600)； /*指定输入波特率，9600bps*/ cfsetospeed(&opt，B9600)； /*指定输出波特率，9600bps*/,Cflag设置举例,No parity (8N1) options.c_cflag ,硬件流控设置,开启硬件流控： options.c_cflag |= CNEW_RTSCTS; 关闭硬件流控： options.c_cflag ,软件流控设置,开启： options.c_iflag |= (IXON | IXOFF | IXANY); 关闭： options.c_iflag ,本地模式c_lflag,本地模式成员变量c_lflag可以控制串口驱动怎样控制输入字符 例，经典输入模式： options.c_lflag |= (ICANON | ECHO | ECHOE);经典输入是以面向行设计的。在经典输入模式中输入字符会被放入一个缓冲之中，这样可以以与用户交互的方式编辑缓冲的内容，直到收到CR(carriage return)或者LF(line feed)字符。 需要选择ICANON，ECHO和ECHOE选项,本地模式c_lflag,例，原始输入模式： options.c_lflag 输入字符只是被原封不动的接收 程序中需要去掉ICANON，ECHO，ECHOE和ISIG选项,c_cc,字符数组c_cc里面包括了控制字符的定义和超时参数.,c_cc,VMIN可以指定读取的最小字符数。如果它被设置为0，那么VTIME值则会指定每个字符读取的等待时间。如果VMIN不为零，串口读取VMIN个字符。这样可以明确给出要读取的字符个数,行控制函数（一）,行控制函数用来查询和设置各种与数据操作方式、时间等相关的特征： int tcdrain(int fd)；所有挂起的输出操作完成，并将一直保持等待，直到所有输出都已经写到文件描述字fd指向的文件为止 int tcflush(int fd , int queue)；刷新最新排在文件描述字fd队列中的输入和输出。参数queue用来指定要刷新的数据，如果queue取值为TCIFLUSH，刷新接收到但尚未读取的输入数据；如果取值为TCOFLUSH，刷新被改写但尚未传送的输出数据；如取值为TCILFLUSH，则两者都刷新。,行控制函数（二）,int tcflow (int fd , int action)；函数tcflow()是流量控制函数，用来启动或停止对文件描述字fd的数据传送和接收，参数action如果为TCOON，表示启动输出，为TCOOFF时表示停止输出；为TCION时启动输入；为TCIOFF时停止输入。,串口函数,串口通信类的封装,设计一个串口类，包含打开串口，设置串口参数、读取串口数据、向串口写数据及关闭串口等功能。 这些功能都是类中的一个方法，而这些方法都由前述的串口操作函数来具体实现。 具体代码参考实验指导书,实验结果,参照实验指导书，进行程序的编译，可得到指导书中结果 针对ARM平台的串口程序，请注意serialarm.desktop要下载到开发板/usr/qpe/apps/applications目录下 开发板上设置QtE环境变量要如下： #export QTDIR=/usr/qpe #export LD_LIBRARY_PATH=/usr/qpe/lib 最后执行./serialarm qws 要加qws参数启动服务才行；或者从qtopia桌面启动,可能使用QT控件介绍,QLabel：静态显示文本字符串， 头文件：#include textLabel2-setText( tr( “send text“ ) ); / 显示文本字符串的内容,QT控件介绍,QString str(recvbuf);/字符串类,QT控件介绍,QPushButton：按钮控件 头文件：#include OpenComBtn = new QPushButton( this, “OpenComBtn“ ); OpenComBtn-setGeometry( QRect( 30, 110, 90, 31 ) ); OpenComBtn-setText( tr( “open com“ ) ); / Sets 显示文本字串的内容 protected slots: void OpenPort(); /声明一个Slot connect( OpenComBtn, SIGNAL( clicked() ), SLOT( OpenPort() ) );/ 建立Signal与Slot之间的链接。,QT控件介绍,QTimer:定时器类 QTimer *ReadComTimer; ReadComTimer = new QTimer(this);/创建一个定时器 ReadComTimer-start(10);/开启一个定时器，定时间隔10毫秒,QT控件介绍,QMultiLineEdit：文本输入和显示控件 头文件：#include receive_textEdit-clear();/清除控件中的文本 receive_textEdit-insert(str);/在当前光标位置插入字符串 （由Qt Designer 3 创建的QTextEdit在开发板上不支持，需要手动改为本控件）,GPRS模块,MC35i,GPRS模块采用SIEMENS公司的MC35i模块。MC35i是SIEMENS公司推出的新一代无线通讯GSM/GPRS模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语言传输、短信息服务（SMS）和传真。模块工作电压为3.3V5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W（900MHz）和1W（1800MHz）。模块有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40ZIF连接器及50天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。,主要构成,MC35i模块主要由GSM/GPRS基带处理器、GSM/GPRS射频模块、供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分构成,ZIF解释,ZIF（Zero Insertion Force ）Socket是指零插拔力的插座。把这种插座上的搬手轻轻抬起，CPU可以很容易、轻松地插入插座中，然后将搬手压回原处，利用插座本身的特殊结构产生的挤压力，将CPU的管脚与插座牢牢的接触，绝对不会存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的搬手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。,与上位机接口,串口，AT指令集,标准AT指令集,SMS相关AT指令集,GPRS相关AT指令集,短信数据格式,见实验指导书“实验十三 GPS和GSM通信实验”,SMS数据编码,根据GSM 07.05的定义，SMS短信息的收