（计算机应用技术专业论文）校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端设计与实现.pdf

校园“一卡通刀数据采集无线传输嵌入式终端设计与实现 摘要 校园“一卡通 在现代大学中的应用非常广泛。其典型应用之 一就是教职员工的上下班考勤。在东华大学，教职员工每天上下班基 本上都乘坐校车，所以在校车上部署了用于考勤的校园“一卡通 读 写机具。但是这种机具只具备采集校园“一卡通数据的功能，而不 具备把采集的数据传输到后台服务器的能力。完成这种功能必须依靠 人工。实践表明，这种方式存在诸多弊端，效率低下。 为了切实改善这种情况，我们提出了“基于无线传输的校园一 卡通数据采集系统”作为解决方案。该方案采用无线通信网络作为 传输手段，解决了目前存在的问题。本文所讨论的内容作为该课题的 一个子课题，论述了其中的一个关键部分的设计与实现校园“一 卡通 数据采集无线传输嵌入式终端。 作为目前使用的校园“一卡通”读写机具的替代品，这种终端 不仅能采集校园“一卡通数据，而且可以通过无线通信网把采集的 数据传输出去。我们把终端部署在每辆校车上，又在停车场部署了一 个嵌入式基站。这样，当校车行驶到停车场附近时，终端就会自动地 把采集的数据通过无线网络传递给基站，再由基站通过有线网络传递 给后台主机。 本文结合具体的应用需求，论述了校园“一卡通”数据采集无 线传输嵌入式终端的设计与实现过程。先介绍了课题的背景和我们提 出的整体解决方案，以及本课题所涉及的领域的研究状况。接下来， 我们从终端的硬件设计入手，详细描述了目标板的设计过程，从硬件 系统框图设计到原理图设计，再到p c b 布线图设计都逐一作了介绍， 并给出了目标板的实物图。在介绍终端的嵌入式软件设计时，我们以 实际的软件开发流程为顺序，详细阐述了终端软件的分析建模、架构 设计和详细设计过程，并着重介绍了软件中关键部分的实现。最后， 对全文作了总结，并对系统的应用前景和今后的工作进行了展望。 校园“一卡通 数据采集无线传输嵌入式终端已经基本实现， 经测试表明，该系统运行稳定。运行结果证明该系统设计方案是可行 的，具备了一定的实用性，而且对于其它类似的系统来说，也是一个 非常好的范例。 基于无线传输的校园“一卡通”数据采集系统的设计与实现， 将从根本上改变目前东华大学人工传递“一卡通 数据的局面。自动 的数据采集、传输流程带来的将是效率的提升和人力资源的节省。 关键词：数据采集终端，嵌入式系统，校园“一卡通”，无线通信网 络 n d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fe m b e d d e dd a t aa c q u i s i t i o n t e r m i n a l0 fc a m p u ss m a r tc a r db a s e do nw i r e l e s s r n lr a n s m l s s l o n a b s t r a c t a sat e c l l l l o l o g mc a r 叩u ss m a r tc a r di su s e dw i d e l yi nt o d a y s u n i v e r s i t i e s o n eo fi t st y p i c a l 印p l i c a t i o n si sc h e c 虹n go nt e a c h e r s w o r k 甜e n d a j l c e i nd o n g h u au n i v e r s i 吼m o s to ft e a c h e r sg ot ow o r ka 1 1 dg o b a c kh o m eb ys h 0 0 1b u s e se v e 巧d a y s or e a d e r so fc a i i l p u ss m a r dc a 柑 a r ed 印l o y e do ne v e 叮s h o o lb u st oc h e c kt e a c h e r s a t t e n d a n c e h o w e v e r ， t h e s er e a d e r sc a no n l ya c q u i r ed a t ao fc 锄p u ss m 叭c a r d ；t h e yc a nn o t t r a n s 血tt h e s ed a t at ob a c k - e n ds e r v e r t od oi t ，唧o w e ri sn e e d e d i ti s p r o v e dt h a tt h e r ea r el o t so fs h o r t c o m i n g so ft l l i sm e t h o da n di t sa l s o i n e m c i e n t i no r d e rt o 锄e n dt h i s s i t i l a t i o n ，上勋勉彳钾“括办幻刀$ 博而b m 矿 劬唧螂跏日疗劬耐胁甜d 刀胁彪嬲瑚m 曲如拧i sp u tf o m a r da sa s o l u t i o n t h i ss c e n a d or e s o l v ec u l l r e n tp r o b l e mb y u s i n gw i r e l e s sn e t w o r k a so n eo fs u b t o p i c s ，t h i sp a p e rd i s c u s st h ed e s i g i la n di m p l e m e n t a t i o no f ak e y p a no ft h es c e n a r i o ，t h a ti s ，上沏6 黝触耐上勉纫彳c g 铭括洳刀2 踟l 觑口j 矿 c 口瑚f p 懈s m ( i r tc 口r db 船e d0 n w i 陀l e s st r 口淞m i s s i o n a sas u b s t i t u t eo fr e a d e ro fc a i n p u ss m a r tc a r d ，t h i sb n do f t e 如1 i n a lc a nn o t0 1 1 l ya c q u i r ed a t ao fc 锄p u ss m a nc 打d ，b u ta l s oh a v e i l i t h ea b i l i t yt 0 栅l s m i td a t ab yw i r l e s sn e t w o r k 1 e r m i n a l sa r ed 印l o y e do n e v e 拶s c h o o lb u s e s 锄da n 锄b e d d e db a s es t a t i o ni sd 印l o y e do np a 越n g a r e a s o ，w h e nas h o o lb u sc o m e sn e a rt h ep a r i ( i n ga r e a ，t h et e r m i n a lo n t h eb u sw i l lt 啪s m i tt h ea c q u i r e dd a t at 0t h eb a s es t a t i o nb yw i r e l e s s n e 咖r k t h e nt h eb a s es t a t i o nw i ut 啪s m i tt h ed a t at ob a c k e n ds e r v e r t h i s p a p e re x p o 眦d sm ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h e e m b e d d e dd n t aa c q u j s i t i o nt e r m i n a l 巧c 鲫t p 懈s m 口r tc q r db 嬲e d0 n 臃愆胁s7 施，z s 朋沁幻刀a tt h e b e g i l l l l i n g ，w ei n t r o d u c et h eb a c k g r o u n do f t 1 1 i st o p i c ，t h eg e n e r a lp l a no ft h es o l u t i o na n ds t u d i e so fa s s o c i a t e d r e s e a r c ha r e a a r e rt h a t ，w ed e s c r i b et h eh 衲a r ed e s i g no ft h et a 玛e t b o a r do ft h et e m i n a l w r ei n t r o d u c et h ed e s i g no fb l o c kg 玎a p ho ft h e h a r d w a r es y s t e m ，t h ed e s i g no fs c h e m a t i cd i a g r a ma n dt h ed e s i g n0 fp c b l a y o u t w ea l s os h o wt h ep h o t o 蓼印ho ft h ep r a c t i c a lt a 增e tb o a r d w h e n w ei n t r o d u c et h ed e s i g no ft h ee m b e d d e ds o 胁a r eo fm et e r m i n a l ，w e d e s c 舶et h ea n a l y s i sm o d e l i n g ，a r c h i t e c 觚a 1d e s i g na n dd e t a j l e dd e s i g n ， a c c o r d i n gt ot h es e q u e n c eo fp r a c t i c md e v e l o p m e n tp r o c e d u r e w | ea l s o e m p h a s i z et h ei m p l e m e n t a t i o no fk e yp a n so ft h ee 玎曲e d d e ds o m v a r e a t t h ee n do ft h ep a p e r ，w es u m m a r i z ei t ，a sw e l la sd i s u s st h e 印p l i c a t i o n p r o s p e c to ft h es y s t e ma i l dt h e 如t u r ew o f i ( s t h ee m b e d d e dd a t a a c q u i s i t i o n t e n m n a lh a s a l r e a d y b e e n i m p l e m e n t e d i tr u n ss m o o t h l yu n d e rt e s t t h e 陀s u l tp r o v e dt h a tt h e i v s o l u t i o ni sf e a s i b l ea n dp r a c t i c a l i ti sag o o de x a m p l ef o ro t h e rs i m i l a u r s y s t e m s t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fz 勉纽彳c g “如f f 幻，z $ 强纪m 矿 国唧淞跏口形q 耐曰鲻耐d ，l臃慨胁咒s 朋泌面刀w i l lc h a g et h e s i t u a t i o no ft r a n s m i t t i n gd a t ao fc a m p u ss m a r tc a r db ym a n p o w e ri n d o n g h u au n i v e r s i 够t h ea u t o m a t i cd a t aa c q u i s i t i o na n dt 啪s m i s s i o nw i l l b r i n gi n c r e a s eo fw o r ke m c i e n c ya n dr e d u c t i o no f c o s t ( c o m p u t e rs c i e n c e s u p e r y i s e db y a n dt e c l u l o l o g y ) k e yw o r d s ：( 1 a t aa c q u i s i t i o nt e m l i n a l ，e m b e d d e ds y s t e m ，c a m l ) u s s m a r tc a r d ，w i r l e s sn 前w o r k v 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：余否企 日期：0 脚p 年专月多日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：仓孑舍 日期：加孑年；月多日 指导教师签名：常季美 日期：乞功孑年；月舌日 东华大学硕士研究生学位论文第一章引言 1 1 课题背景 第一章引言 校园“一卡通系统最初兴起于国外，在二十世纪九十年代中期开始引入 国内。随着技术的日益成熟，校园“一卡通系统的应用日益广泛，尤其是在国 内高校中的使用更加普遍。 校园“一卡通”的使用给现代大学生活带来了巨大的变化。它不仅促进了 学校的信息化，而且给我们的校园生活带来了诸多的便利。当我们去学校食堂就 餐时，我们不需要再使用容易丢失、破损的饭菜票，“一卡通”就可以购餐；当 我们去学校超市购物时，我们不需要再携带零钱，“一卡通”就可以付款；当我 们去学校图书馆借还图书时，只需刷一下校园“一卡通 ，整个借还过程就可以 顺利完成；当我们去阅览室自修时，校园“一卡通 又充当了身份登记的作用， 刷一下卡，省去了签名登记的麻烦 东华大学校园“一卡通”除了以上种种用途外，另一个主要用途是用于教 职员工的上下班考勤。东华大学有延安路和松江两个校区，教职员工上下班大多 数乘坐校车。因此，在校车上放有用于刷卡考勤的校园“一卡通读写机具。教 职员工每天上下班时，需要手持校园“一卡通”在机具上刷卡。机具将记录每张 校园“一卡通”的d 号、上下班刷卡时间等信息。每到月底，学校需要根据考 勤数据为每个职工发放津贴时，就会派专人到各辆校车，通过专用的手持式数据 收集设备采集存储在机具中的数据。然后，再来到学校的“一卡通”数据中心， 通过特定的设备接口把暂存在收集设备中的数据导入到后台主机中，供进一步处 理。 实践表明，这种依靠人工进行的数据采集方法效率低下： 1 需要专人负责“一卡通”数据的采集，浪费了人力； 2 “一卡通 数据的采集每到月末才进行，不利于信息的及时管理； 3 由于校车班次众多，来往频繁，抵达时间不确定，经常出现数据采集人 员错过收集时间，不能按时收集的情况； 4 专用的“一卡通”数据收集设备价格昂贵，效费比低。 东华大学硕士研究生学位论文 第一章引言 为了改进以上诸多弊端，我们设计了基于无线传输的校园“一卡通”数据 采集系统作为解决方案。 1 2 基于无线传输的校园“一卡通一数据采集系统 基于无线传输的校园“一卡通”数据采集系统由如下几个部分组成：校园 “一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端、嵌入式无线基站、无线通信网、基于 该应用的、肿。系统的拓扑结构如图1 1 所示。 蘩。j ：无线传输的校园“一譬通”数据采集系统 图1 1 基于无线传输的校园“一卡通”数据采集系统拓扑图 校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端( 在本文后面部分，该部分 通常被简称为“车载嵌入式终端”或“终端 ) 被部署在每辆校车上。嵌入式无 线基站( 在本文后面部分，该部分通常被简称为“基站 ) 被部署在松江校区和 延安路校区的停车场。教职员工上下班乘车时，需要在终端上刷卡，终端读取并 记录每张校园“卡通 的信息。当校车行驶到停车场时，终端通过无线链路和 基站通信，把存储的考勤数据发送到基站。基站收集发送自各个终端的数据并暂 存，并在适当的时候通过校园网( 有线链路) 将数据发送到位于网络中心的数据 服务器。为了保证数据在传输过程中的安全性，我们引入了聊；c a 认证服 东华大学硕士研究生学位论文 第一章引言 务器既用于负责数字证书生命周期的管理，同时还是w p 的信任模型中确保信 任度的权威实体。 1 3 本文的工作 本文所论述的是“基于无线传输的校园一卡通数据采集系统这个大 课题的一个子课题，其目的是设计并实现校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入 式终端。 校园“一卡通数据采集无线传输嵌入式终端是整个系统中的关键组成部 分，它具有对校园“一卡通”的读写功能，也具有无线传输采集数据的能力。 作为一个嵌入式系统，终端的设计和实现同时设计到软件和硬件。我们在 对应用需求做了分析之后，选择了合适的软件平台和硬件单元。我们选择了核心 为3 2 位删7 的s t r 7 1 1 f r 2 t 6 为微控制器，并以此为基础选择了其他的硬件 单元，然后设计并制作了目标板。在嵌入式实时操作系统的选择上，我们使用了 实时性、可移植性、可裁剪性俱佳的肛c o s i i 。整个嵌入式软件系统的设计与开 发均是以这个操作系统为依托的。 本文详尽地描述了终端的整个设计与实现。 1 4 章节安排 本文一共分为六章，除本章之外，后续章节安排如下： 第二章研究了与本课题相关的领域。本课题涉及的领域主要包括：数据采 集终端、校园“一卡通 相关技术和无线通信网络。我们对依次对它们的背景、 原理和发展现状作了研究。 第三章主要描述了终端的硬件设计。这里，我们首先介绍了硬件单元的选 型，这主要包括微控制器、校园“一卡通”读写单元和无线通信单元。然后介绍 了目标板的设计，给出了硬件的系统框图、各个硬件单元的原理图、p c b 布线 图以及最后的实物图。 第四章详细介绍了终端的软件设计。我们首先从数据、功能、控制三个方 面对软件系统进行了分析建模，然后以嵌入式实时操作系统p c o s i i 为基础构 建了整个软件架构，最后对架构中的每个部分做了详细设计。 东华大学硕士研究生学位论文 第一章引言 第五章详细描述了终端软件的关键部分的实现。我们对b 0 0 t l o a d e r 的定制、 嵌入式实时操作系统的配置、“一卡通 读写模块的控制、记录存储系统的实现 几个方面进行了阐述。 第六章对本文研究的内容进行了总结，并对系统的应用前景和今后的工作 进行了展望。 东华大学硕士研究生学位论文第二章课题相关领域的研究 第二章课题相关领域的研究 2 1 数据采集终端的研究 数据采集终端【2 2 】【2 3 】，【冽是许多工程系统中的重要组成部分。它通常包括数 据采集模块、处理控制模块、数据传输模块等几个功能模块( 如图2 1 ) 。其中， 数据采集模块通过各种传感器，如红外传感器、温度传感器、压力传感器等，采 集现场数据并进行a d 转换。处理控制模块位于整个终端的核心位置，它控制 终端的运行，并可以对采集到的数据进行必要的处理。数据传输模块用于终端与 后台主机之间通信，或将采集到的数据传送给后台主机，或将主机发来的命令交 由终端执行。常见的数据传输方式有，以太网、h l t 锄e t 、g s m 、g p r s 、无线数 传电台等。 图日囡暑圉 图2 - l 数据采集终端框图 目前，数据采集终端的实现大多以8 位单片机为核心，辅之以外围器件。 这类产品多用于各种专业领域，品种繁多；常见的有，温度数据采集器、振动数 据采集器、压力数据采集器、计量表( 如电表、水表) 数据采集器等等。但由于 8 位单片机自身的不足：【捌 1 ) 芯片硬件功能简单。需要外扩不少的外围器件才能满足要求。 2 ) 芯片性能较低。不能满足现代系统的数据处理要求。 3 ) 软件设计复杂。因终端设备软件无底层操作系统，任务的调度都需要 由程序设计者考虑，容易出错。 4 ) 软件通用性差，升级困难。即使需求发生很小的改变都要对整个软件 系统做较大的改动，很容易出现预料不到的问题。 东华大学硕士研究生学位论文第二章课题相关领域的研究 因而，近年来也出现了少量的以删为代表的3 2 位嵌入式c p u 为核心、 运行有嵌入式操作系统的数据采集终端。由于处理能力有了明显地提高，这类终 端通常功能丰富。比如，美国s y i i l b 0 1t e 曲n 0 1 0 西鹪公司的用于条码数据采集的 m c l 0 0 0 系列手持式数据采集器，采用h n e lx s c a l e31 2m h zp r o c e s s o r 为微处理 器，运行m i c r o s o f tw i n d o w sc e4 2 操作系统；美国i n t 黜l c ct e c h n o l o 西e s 公司 的r f i d 数据采集终端( 智能读写器) i f 5 ，采用m o t o r 0 i a2 4 0m h zm p c 8 2 4 5 为 微处理器，运行l i i l u ) 【v e r s i o n2 4 2 3 操作系统；国内的一些公司也推出了类似的 产品，如，北京高立开元公司的l k 9 0 0 0 b l k 9 0 0 0 - g 手持式数据采集器，采用 删7 内核的微处理器，运行“c “n u x 操作系统。 2 2 校园搿一卡通 相关技术的研究 目前，东华大学使用的校园“一卡通”是m i 觚l 非接触式i c 卡。所以我 们对该种类型的非接触式i c 卡的相关原理做了研究。 2 2 1m i f i 玳非接触式i c 卡 非接触式i c 卡( c o n t a c t l e s sh l t e 笋a t e dc i 玎c u i tc a r d ) 哪【2 3 】，又称射频卡 ( r a d i of 嘲u e i l c yc a r d ，r fc a r d ) 是近年来迅速发展的一项新技术。它是i c 卡 技术和射频识别技术相结合的产物，其与读写器间无机械接触，而是借助电磁波 进行通信，因而克服了接触式i c 卡借助机械触点进行信息传输的弱点，在保留 接触式i c 卡原有特点的同时，又具备操作快捷便利、可靠性高、安全性强、防 伪性好、使用寿命长、一卡多用等接触式i c 卡不具备的诸多优势，非常适合在 校园“一卡通”系统中使用。 非接触式i c 卡按所取技术标准不同主要分为i s 0 1 4 4 4 3n 伊ea 标准联盟 ( 即m i f m 标准联盟) 和i s o l 4 4 4 3t y p eb 标准联盟。两个标准联盟间的主要 差异是卡与读写器间的通讯调制方式：前者采用1 0 0 a s k 调制，优点是信息区 别明显，受干扰机会少，反应速度快，不易误操作；缺点是需要持续不断的向卡 提供能量，此时能量可能产生波动：后者采用1 0 a s k 调制，优点是无能量波 动，缺点是信息区别不明显，易受干扰等。前联盟已推出包括存储卡、c p u 卡和组合卡在内的各种非接触式i c 卡产品，后一联盟则主推组合卡芯片。 东华大学硕士研究生学位论文第二章课题相关领域的研究 在我们的系统中，使用的非接触式i c 卡是m i 觚1 非接触式i c 卡。 m i 触1 非接触式i c 卡( 又称m i f 蕊l 射频卡) 由一个卷绕天线和特定用 途集成电路模块组成。它的核心是p l l i l i p s 公司的m i f 犯1 i cs 5 0 ( 一0 1 ，一0 2 ， 一0 3 ，一0 4 ) 系列特定用途集成电路。该集成电路模块由一个高速( 1 0 6 k b 波 特率) 的r f 接口、一个数字控制单元和一个8 k 位e e p r o m 组成，如图2 2 所 示【2 5 】。 d i g i 铆c o n ”o iu n 靠 r f - i n t e 哟c e c a l 蚓& a l u e e p r o m a 瞰i - 蛳s 加 e e p r o m i n t e r f a o e a u 铂e n 昏 n n a c a t i o n c r y p 幻 图2 - 2m i 鼠li cs 5 0 m i f 蕊1 射频卡的工作原理【2 9 】：射频卡读写器向m i 触l 射频卡发出一组 固定频率( 1 3 。5 6 m h z ) 的电磁波，卡片内有一个l c 串联谐振电路，其频率与 读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，l c 谐振电路产生共振，从而使谐 振电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容 内的电荷送到模块存储电容内储存，当所积累的电荷达到2 v 以上时，此电容可 作为电源向模块电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。 m i f 犯l 射频卡的存储结构如图2 3 所示，分为1 6 个扇区，每个扇区有4 块( 块0 、块l 、块2 、块3 ) ，共6 4 块，按块号编址为0 6 3 。每块1 6 字节， 共1 0 2 4 字节，以块为存取单位。其中，第0 扇区的块o ( 即绝对地址块o ) 用于 存放芯片商、卡生产商相关代码，已经固化不可更改。其他各扇区的块0 、块l 、 块2 为数据块，用于存贮用户数据；块3 为各扇区控制块，各扇区控制块结构相 同，如图2 - 4 所示，用于存放密码a 、存取控制条件设置和密码b 。每个扇区的 密码和存取控制都是独立的可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。 末华大学硪士研究生学位论文 第二章课鼍相关领域的研究 o3 2 1 礴# ；$ 棼邈睦 k 雌a 。 0 啦5 目瞎 酣，b i _ 唧 v k e 1 8 mi 如，b k e v 删b i b 醢盥蝻秘离镶趣强骥蘸麴麓绺 图2 _ 4 扇区控制块结构 2 22m i 佃非接触式i c 卡i 窦写芯片 p i p s 公司的m i 缸e 非接触式i c 卡读写芯片主要有两种产品，型号分别 为m f r c 2 0 0 和m f r c 5 0 0 。在我们的系统中使用的是m f r c 5 0 0 读写芯片嘲 ( 如图2 5 ) 。 囤2 占m f r c 5 0 0 非接触式i c 卡读写芯片 m fr c 5 0 0 是i s 0t 4 4 4 3 标准下低成本、高集成、高性能的f h 非接触 东华大学硕士研究生学位论文第二章课题相关领域的研究 式i c 卡读写芯片，基于1 3 5 6 m 的非接触式通讯模式，r c 5 0 0 利用了高集成 的调制解调概念，在不加任何附加电路的情况下，内部发射器可直接驱动天线， 最大距离可达1 0 0 i l 埘。接收部分提供有效的解调电路用于接收符合i s 0 1 4 4 4 3 传 输信号。数字部分解决了帧和错误检查( p 撕t y & c r c ) 。 m fr c 5 0 0 读写芯片的主要特性有【2 6 】：高集成度模拟电路用于卡应答的解 调和解码；缓冲输出驱动器使用最少数目的外部元件连接到天线；近距离操作( 可 达1 0 0 i 】 1 1 1 1 ) ；用于连接1 3 5 6 m h z 石英晶体的快速内部振荡器缓冲区；时钟频率 监视；并行微处理器接口带有内部地址锁存和双q 线；自动检测微处理器并行 接口类型；易用的发送和接收f i f o 缓冲区；支持防冲突过程；面向位和字节的 帧；唯一的序列号；支持m m a r ep r o 和i s o l 4 4 4 3n 俾e a ；c r y p t o l 以及可 靠的内部非易失性密匙存储器；支持m 瓜姗有源天线；适合于高安全性的 终端。 m fr c 5 0 0 读卡芯片由并行微控制器接口、c 帅t o l 安全密钥存储器、状态 和控制单元、数字处理单元和模拟电路单元组成，如图2 - 6 所示【2 6 1 。 鼢“v 。” 。1 ，“一憾o 聪4i ”一i ，h ? ，7 j： 殇 ?m fr c 5 0 0 拯 一 ， 1 刀 闩器黼 r v f ，i n l 冀一- v 翼 1 5 米，可靠传输距离 8 0 0 m ( b e l 净1 0 0 1 2 0 0 b p s ) 。 6 ) 透明的数据传输。 提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。自动过滤掉 空中产生的噪音信号及假数据( 所发即所收) 。 东华大学硕士研究生学位论文第三章车载嵌入式终端的硬件设计 7 ) 高抗干扰能力和低误码率。 基于g f s k 的调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗 突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为l o 。3 时，可得到实际误码率1 0 5 1 0 6 。 8 ) t t l 接口方式。 s 1 r 3 0 型远程唤醒微功率无线数传模块提供t r l 电平u 触玎接口r s 2 3 2 r s 4 8 5 三种接口。 9 _ 支持有无校验两种数据结构 通过跳线可选择用户数据是否带有校验位，即该模块支持8 、9 位两种数据 结构。 l o ) 高速无线通讯和大的数据缓冲区。 可1 次传输无限长度的数据，支持8 n l 8 e 1 8 0 l 格式，用户编程更加灵活。 1 1 ) 智能数据控制，用户无需编制多余的程序 即使是半双工通信，用户也无需编制多余的程序，只要从接口收发数据即 可，其它如空中收发转换，网络连接，控制等操作，s t r 3 0 型微功率无线数传 模块能够自动完成。 1 2 ) 低功耗及休眠功能。 + 2 7 到+ 5 v 供电，接收电流 2 0 i n a ，发射电流 0 s t c b s t l 【p t r = s p 己d r r 5 ， r 4 】 s t r s p ，【r 5 】 ， o sc p i uz r qi s r1 m s r c p s rc ，嚣( n o 工n ti 工l 硷3 2 d e ) ；变回i r q ，使用i r q 栈处理中断 ，中断向量寄存器中保存了当前i r q 的中断服务程序的地址，因此要获得该寄存器的值 l d r r o ，拳( e 工cb a s ea d d r + 】：v ro f fa d d r ) 删l r ，p c b x r o ；跳转到该i r q 中断号对应的中断服务程序 ；使用正确的i p r x 清除e i c 的中断挂起位 6 6 东华大学硕士研究生学位论文 第五章关键部分的实现 z d rr 0 ，拳e z cb a s ea d c l r l d r r 2 ，【r o ，# c 工c ro f fa d d r 】 删r 3 ，# 1 m o vr 3 ，r 3 ，l s lr 2 s t r r 3 ，【r o ，# 工p ro f fa d d r 】 煅r c p s rc ， 嚣n o 工n t l s v c 3 2m o d e ) z d r r o ， = o s 工n t e x i t m o v l r ，p c b xr 0 ；恢复新任务的上下文 l d m s p ! ， r 4 m s rs p s rc x s f ，r 4 ；获取i r q 的中断号 ；清除对应的i p r 位 ；改变到s v c 模式 ；调用0 s i n t e x i t ( ) j 新任务的c p s r 出栈 u 姗s p ! ，t r 0 一r 1 2 ，l r ，p c i ；新任务的上下文出栈 程序清单5 5 瓜q 的中断服务程序 o s - c p u - - f 工q - 工s r s 姗s p ! ， r 1 一r 3 ；把工作寄存器存入f i q 的栈中 m o v r l ，s p ；保存f i q 的栈指针 a d d s p ，s p ，嚣1 2 ；调整f i q 的栈指针 s u b r 2 ，l r ，嚣4 ；调整任务的返回地址 m r s r 3 ，s p s r ；复制s p s r ( 即被中断任务的c p s r ) 到r 3 m s rc p s rc ，替n o 工n t l s v c 3 2m o d e ) ；改变到s v c 模式 ；保存任务上下文到任务的栈中 s 飘唾ds p ! ， r 2 ；任务返回地址入栈 s 弧雌ds p ! ，t l r l ；任务的l r 入栈 s n 珏ds p ! ， r 4 一r 1 2 ；任务的r 4 一r 1 2 入栈 i 1 姗r l ! ， r 4 一r 6 ；把r 卜r 3 从i r q 模式的栈中移到s v c 模式的栈中 s 霸帅s p ! ， r 4 一r 6 s 弧旺ds p ! ， r o l；r o 入栈 s 髓旺ds p ! ， r 3 ；任务的c p s r ( 即f i q 的s p s r ) 入栈 ；中断嵌套计数o s i n t n e s t i n g 变量的处理 l d r r 0 ，= o s 工n t n e s t i n g ；( ) s i n t n e s t i n g 自增一一 i d 髓r 1 ，【r o 】 a d d r 1 ，r l ，替l s t r br l ， 【r 0 】 c m p r 1 ，静l；i f ( o s i n t s t i n g = = 1 ) l 蚋eo sc p uf 工q 工s rl z | d r r 4 ， = o s t c b c u r z i d r r 5 ，【r 4 】 s t r s p ，【r 5 】 o s c p uf 工q 工s rl m s rc p s rc ，静( n o 工n t l d r r 0 ，= f 工qh a n c l l e r m o v l r ，p c b xr 0 0 s t c b c u r _ 0 s t c b s t l 【p t r = s p if z q 3 2m o d e ) ；变回f i q ，使用i r q 栈处理中断 ；调用f i q h a n d l e ro 6 7 东华大学硕士研究生学位论文 第五章关键部分的实现 m s rc p s rc ， 番( n o 工n tl s v c 3 2m o d e ) z - d r r 0 ，嚣o s 工n t e x i t 觥l r ，p c b xr 0 ；恢复新任务的上下文 i | 】舔ds p ! ， r 4 m s rs p s rc x s f ，r 4 ；改变到s v c 模式 ；调用0 s i n t e x i t o ；新任务的c p s r 出栈 z 1 姗s p ! ，l r 0 一r 1 2 ，l r ，p c ；新任务的上下文出栈 程序清单5 6f i q 的中断服务程序 5 。2 车载嵌入式终端软件的配置 5 2 1p c 0 s i i 的初始化配置 虽然c o s i i 自身已经非常的短小精悍，其包含全部功能的核心部分代码 编译后生成的映像只占8 3 k b 【9 】，但是它仍然为裁剪、配置提供了简便的方法。 因此，p c o s 可适用于许多对代码占用空间要求严格的应用。由于“c o s 向用户开放源代码，对它的裁剪、配置是由一系列撑d e f i n ec o n s t 锄t s 语句构成的， 通过条件编译的方法做到对目标代码大小的控制。这些预定义语句都放在 o sc f g h 文件中，该文件要被包括在项目的工程文件组中。 在配置p c 0 s i i 时，对每个配置项的设定值的选取很重要。设定多了，会 使系统资源浪费：设定少了，则无法满足软件的需求。我们在仔细衡量车载嵌入 式终端软件的需求之后，对每个配置项进行了设定。表5 2 为车载嵌入式终端软 件对“c o s i i 的配置。 表5 2 车载嵌入式终端软件对“c o s i i 的配置 配置项设定说明 值 杂 o sa r g c h ke nl 是否让“c o s i i 中的函数对参数进 项 行检查。1 为允许，o 为禁止 o sc p uh o o k se n1是否声明对外接口函数( h o o k 劬c t i o n ) 。1 为声明，o 为不声明 o sd e b u ge no是否使能调试变量。1 为使能，o 为 禁止 东华大学硕士研究生学位论文第五章关键部分的实现 o se n tn a m es i z e3 2不同类型的事件( 信号量、互斥信 号量、邮箱、队列) 的名字的长度 o sl o w e s tp r i o1 2系统中可以被设定的最低优先级， 必须不大于6 3 o sm a xe v e n t s 1 2系统中事件控制块的最大数目 o sm a xf l a g s o系统中事件标志组的最大数目 o s 【a xm e mp a r t5 系统中内存块的最大数目 o s q s 5系统中队列控制块的最大数目 o s 【a xt a s k s1 2系统中任务的最大数目，必须大于2 o ss c h e dl o c ke n0 是否使用o s s c h e d l 0 c k o 函数与 o s s c h e d u i l l o c k o 函数，l 为使用，0 为不使用 o st a s ki d l es t ks i z6 4 空闲任务( i d l et a s k ) 的堆栈的大小。 e单位：o ss t k ( 3 2 位系统中为4 字节) o st a s ks t a te no是否使能统计任务( 删s t i c st 础) 。 1 为使能，0 为禁止 o st a s ks t a ts t ks i zo统计任务的堆栈的大小。单位： eo ss t k ( 3 2 位系统中为4 字节) o s1 陵s ks t a ts t k c h o 在统计任务中检查任务的堆栈。l 为 ke n使能，o 为禁止 o st i c ks t e pe no使能u c o s e w 的时钟滴答步进特 性( t i c ks t 印p i n gf e a t u r e ) o st i c k sp e rs e c 5 0设定一秒中内的时钟滴答数 事 o sf l a ge no 是否使用事件标志( e 、r tn a g s ) 。1 件 标 为使用，o 为不使用 j = j t ! 一 o sf l a gw a i tc l re no是否允许生成用于等待事件标志清 零的代码。1 为允许，o 为不允许 东华大学硕士研究生学位论文 第五章关键部分的实现 0 sf l a ga c c e p te n0 是否包含o s f l 舭c c 印t o 函数的代 码。1 为包含，o 为不包含 o sf l a gd e le n0 是否包含o s f l a g d e l ( ) 函数的代码。l 为包含，0 为不包含 0 sf l a gn a m es