毕业设计（论文）-GPRS系统平台设计

正文 目 录 第 一 章 绪 论 . 1 题的背景和意义 . 1 题研究的主要内容 . 1 第 二 章 . 2 述 . 2 优点 . 2 通信方式 . 3 统结构 . 3 第 三 章 . 5 . 5 点 . 5 型 . 5 第 四 章 系统硬件设计 . 7 件系统结构设计 . 7 频部分设计 . 7 频部分设计 . 8 . 12 口部分设计 . 13 气特性 . 15 第 五 章 系统软件设计 . 17 . 17 数说明 . 24 总 结 . 27 致 谢 . 28 参 考 文 献 . 29 附 录 1 . 30 正文 第 1 页 第一章 绪 论 题 的 背景 和意义 随着新的 片不断问世以及这些芯片的价格下降，嵌入式产品开始潜移默化的取代早期的一些单片机，并在社会各行各业中占有越来越重要的位置，嵌入式产品也由此成为众多工程师选择开发高端产品的芯片首选。 与此同时，中国移动于 2002 年 5 月正式开通 络（ 2 5G 移动通信技术），由于 络支持 议，这使得无线数据传输变得更加轻松，而且相对价格比 消息）等要便宜许多。因此，嵌入式 技术 和 络来实现无线数据采集与传输具有非常诱人的前景，必将受到越来越多的重视。 仅仅是移动通信网络向 3G 演进的第一步，而且还是最重要的一步。它将 术引入 络，通过在 络上叠加一个基于 心网，运营商能够从电路交换转化为分组交换，迈出了走向以 中心的未 来世界的第一步。 题研究的主要内容 1对 绍它的产生和发展，优点，传输方式和系统结构。 说明该如何选择适合自己设计的 括射频部分设计，音频部分设计， 接口设计和与 括基本通话功能，短消息功能，数据传输功能，电话本功能等通信中最基本的功能。 正文 第 2 页 第二章 统平台 述 用分组无线业务）是在现有的 过在 字移动通信网络中引入分组交换功能实体，以支持采用分组方式进行的数据传输。统可以看作是对原有的 路交换系统进行的业务扩充，以满足用户利用移动终端接入 其它分组数据网络的需求。 以 主的数字蜂窝移动通信和以 主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大产业，正呈现出相互融合的趋势。 以看作是移动通信和分组数据通信融 合的第一步。 移动通信在目前的话音业务继续保持发展的同时，对 高速数据业务的支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向，而且也将成为第三代移动通信系统的主要业务特征。 过在原 络基础上增加一系列功能实体来实现对分组数据的传输，新增功能实体和软件升级后的原 能实体组成 络，作为独立的网络实体完成 据业务，原 络则完成电路业务。 增如下功能实体：服务 持 节点（ 网关 持节点（ 点对多点数据服务中心等。同时，对原有的一系列功能实体进行软件升级。 规模地采用了数据通信技术，包括帧中继、 P、 时在 络中使用了路由器、接入网服务器、防火墙等产品。 早在 1993 年提出， 1997 年完成了第一阶段的协议，到目前为止 2000 年初推出 0。 议除包含新制定的协议外，还对原有的一些协议进行了较多的修改。 优 点 1、可充分利用现有资 源 中国移动全国范围的电信网络 便、快速、低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署； 2、传输速率高， 高可达到 115170全可以满足用户应用的需求，下一代 s； 正文 第 3 页 3、接入时间短， 快速建立连接，平均为两秒； 4、提供实时在线功能 “ 用户将始终处于连线和在线状态，这将使访问服务变得非常简单、快速； 5、按流量计费， 送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。 通信方式 在 统中采用的是分组通信技术，用户在数据通信过程并不固定占用无线信道，因此信道资源能够被更合理地利用。 在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标识指明该分组发往何处）。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据包头中的信息（如目的地址），临时 寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送方和接收方和信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。 由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行 览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。 下图是基于分组的通信过程示意图 。 图 2组通信示意图 统结构 正文 第 4 页 统的基础上，增加了分组控制单元（ 服务 网关 网元设备。 数据业务，控制无线信道的分配；节点 似，具有网络接入控制、路由选择和转发、移动性管理、计费信息的收集等功能，支持 关节点 消息屏蔽）、计费信息收集、路由选择和转发（如地址翻译和映射、封装和隧道传输）、移动性管理、边界网关等，支持 与外部网络（ 透明和不透明连接。 要使用 户终端需要改变， 、 B、 以在数据和话音业务之间快速切换，但不能同时使用两种业务； 户要么注册上数据业务网，要么注册上话音业务网，但两者之间可以人工切换。 在无线网络设备中，通过 接口中分离开，而在交换网络设备中提供 改 了与 要在 因此 营商只需根据数据业务的需求，将蜂窝小区原来用于话音业务的某些频点分给 户使用，将该频点的 8个信道划分为话音、数据、交换（话音或数据共用）等三种信道，进行灵活配置。 电信网络和计算机网络有机地连接在一起，朝未来的全 络地址翻译）功能的路由器承担内部 可以通过 部网络接入点）访问外部的 络。 正文 第 5 页 第三章 处理器 述 微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的 理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成 本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费 /教育类多媒体、 移动式应用等。 其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和 商，每个厂商得到的都是一套独一无二的 关技术及服务。利用这种合伙关系， 准的缔造者。 目前，总共有 30 家半导体公司与 订了硬件技术使用许可协议，其中包括 导体、 利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和 一系列知名公司。 处理器 的优 点 1、体积小、低功耗、低成本、高性能； 2、支持 16位） /32位）双指令集，能很好的兼容 8位 /16位器件； 3、大量使用寄存器，指令执行速度更快； 4、大多数数据操作都在寄存器中完成； 5、寻址方式灵活简单，执行效率高； 6、指令长度固定 。 处理器选型 鉴于 着国内外嵌入式应用领域的逐步发展， 是，由于 十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给 开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对 （ 1） 适应不同的应用领域，用户如果希望使用 需要选择 能的 能。而 支正文 第 6 页 持 准 目前有 不需要 实上， 在稳定性和其他方面都有上佳表现。 （ 2）系统的工作频率 系统的工作频率在很大程度上决定了 处理器的处理能力。 见的 列微处理器的典型处理速度为 见的 00高可以达到 700同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为 频等功能部件提供不同频率的时钟。 （ 3）芯片内存储器的容量 大多数的 处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间，如 户在设计时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。 （ 4）片内外围电路的选择 除 乎所有的 片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，我们称之为片内外围电路，如 制器、键盘接口、 计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时 又可 提高系统的可靠性。 正文 第 7 页 第四章 系统硬件设计 件系统结构设计 基于 信系统设计框图如下 图所示 ，系统以 核心，分别与 示和指示灯及键盘人机接 口相连接。 图 4于 统结构框图 通用的 样既方便了用户，又降低了芯片设计调试的难度，加快了产品开发的速度。一般可以将 图 4块框图 频部分设计 本系统 频，射频接口采用了谨慎选择射频连线，射频连接线的插入损耗应符合以下要求： 保证完全关断，通过 通道差分方式输出时可以驱动15负载受话器，受话器 的技术指标 如下： 阻抗： 15 灵敏度： 103100功耗： 10如果辅助通道麦克风电路也是采用差分连接的方式，则可以参照主音频电路；如果用来连接 3线耳机，则其设计如下图所示。 图 4助音频 输入输出通道设计图 正文 第 12 页 由于采用了单端输出方式，因此必须保证接地端 接 地充分，具有良好的高频噪声滤波的屏蔽设计，以降低噪声 。辅助输出通道在单 端 输出时可以驱动 32负载，差分输出时可以驱动 27 负载。耳机的受话器技术 指标 如下： 阻抗： 32 标准输入功率： 75性电压： 机的麦克风技术指标 如下 ： 电流： 2抗： 60蜂鸣器电路的设计如下图所示。 图 4鸣器电路设计图 当有电话呼入时，蜂鸣器将发出音乐声以提示来电；可以用命令范围为 0 100）来改变铃声大小。 接口 设计 模块支持外部 可以直接与 连接。模块自动检测和适应 类型， 正文 第 13 页 表 4统连接器上的 针定义 针名 功能 据 出 10%或 10%， 10 时钟 复位信号 图 4电路图 为了防止静电损坏，可以在靠近 置 瞬变电压抑 制二极管（ 使用 。 口部分设计 口部分采用标准的 户可以通过串行口使用 行口部分针定义及具体接口线的引脚定义如下表所示。 表 4统连接器上的串行口针定义及接口线的引脚定义 针名 I/O 接口 功能 O 载波检测输出 I 数据终端准备好 I 数据接收 O 数据发送 正文 第 14 页 I 请求发送 O 清除发送 O 振铃提示 为便于用户开发， 口板集成了模块的供电接口、语音接口、 及 户可以通过在语音接口上插入电话话柄实现语音通话功能 ，还可以通过模块的 能实 现无线上网（需要 串行口支持以下通信速率： 300b/s, 1200b/s, 2400b/s, 4800b/s, 9600b/s, 19200b/s, 38400b/s, 57600b/s, 115200b/s(起始默认 )。 当模块上电启动并报出 户才可以和模块进行通信，用户可以首先使用模块默认速率 115200b/s 与模块通信，并 可以 通过 令自由切换至其他通信速率。 用 令改变通信速率后会自动写到模块的 ，支持掉电 保存功能。如果应用设计与标准串行口相连接，应把标准串行口的 0”（ ）。与 接口电路如下图所示。 图 4 连的串口电路图 在设计中，当 要通过串口与模块进行通信时，可以只用 个引脚；其他引脚悬空， 需要通过模块上网时，应该使用全部的串口信号引脚，包括 I,中 以连到 者连到 脚，以供 正文 第 15 页 另外， 模块工作在 式。在此模式下，模块的 13振会周期性地停振以省电，而 而保证日历时钟正确。要使模块进入 式，只要将 由“ 为“ 可以了，此时模块的工作电流为 4退出 式，只要将 低 由“ 为“ 等待 4块就会进入正常工作模式。 系统连接器上的 控制接口部分针定义如下表所示。 表 4统连接器上的控制接口部分针定义 针编号 针名 功能 34 块启动开关 36 模块复位信号 模块启动开关高电平有效，启动完成后不再起作用；通过 , 1 命令可以将模块的大部分功能关闭。复位信号低电平有效，低电平脉冲宽度应不小于150图是复位电路的设计图， 产生复位信号。 图 4位电路设计 气特性 下表是本模块的极限工作范围，任何超 过极限工作范围的电源工作电压、电流都可能对此模块造成永久性的损毁。超过极限工作温度，也将导致它工作 不 正常，甚至 损毁模块。 正文 第 16 页 表 4限工作范围电流值 参数 最小值 最大值 电源峰值电流 0源 0下表是正常工作 条件 下的温度值。 表 4常工作条件下温度值 参数 最小值 典型值 最大值 环境温度 25 +75 极限工作温度 +75 +85 下表是 率控制。 表 4率控制 功率控制级 发射功率 正常范围 极限范围 5 33 2 31 3 4 29 3 4 27 3 4 25 3 40 23 3 41 21 3 42 19 3 43 17 3 44 15 3 45 13 3 46 11 5 67 9 5 68 7 5 69 5 5 6文 第 17 页 第五章 系统软件设计 T 命令软件设计 1基本通话 基本通话包括主叫（发出呼叫）被叫（接收呼叫）和 个主要内容。 下面两个表分别为主叫举例和 被叫举例。 表 5叫 命令 /返回 内容 说明 命令 02781234567” 发起呼叫 返回 叫建链成功 表 5叫 命令 /返回 内容 说明 返回 电显示 命令 机命令 返回 链成功 建链之后，如果要向网络发送某个号码，则通过 表所示为拨打 02781234567 表 5送 频 命令 /返回 内容 说明 命令 02781234567 拨打总机号 返回 链成功 命令 1， 0” 通过发送 返回 短消息管理包括写短消息发短消息接收短消息 删除短消息，以及查看 阅读短消息可以按照类型来阅读新消息（接收未读），接收消息，保存未发送消息，保存已发送信息。 可以阅读消息，前者根据存储记录号 来读取，后者读取某种类型的所有消息。下表为阅读短消息举例说明。 正文 第 18 页 表 5读短消息 命令 /返回 内容 说明 命令 设置消息内容为文本模式 返回 命令 阅读记录号为 1的消息 返回 + ,“ ,“ 2009/3/20， 10： 20： 30+02” K 记录号 1 中 消息是已接收消息，内容为令 读取所有接受且已读短消息 返回 +,“ ,“ ,“ 2009/3/20， 10： 20： 30+02” +,“ ,“ ,“ 2009/3/21， 14： 07： 08+02” +,“ ,“ ,“ 2009/3/22， 19： 06： 48+02” 回所有接收且已读短消息 命令 读取所有 已 接收短消息 （包括已读和未读） 返回 +,“ ,“ ,“ 2009/3/20， 10： 20： 30+02” +,“ ,“ ,“ 2009/3/21， 14： 07： 08+02” 返回所有 接收且已读短消息 正文 第 19 页 +,“ ,“ ,“ 2009/3/22， 19： 06： 48+02” +,“ ,“ ,“ 2009/3/22， 20： 18： 32+02” 短消息操作 举例说明 如下表所示。 表 5短消息 命令 /返回 内容 说明 命令 命令 设置消息内容为文本模式 命令 向指定的目的号码“保存一条短消息，内容为“ ，用 或返回 + 存成功并返回短信息序号 命令 设置 符格式为 回 符格式设置成功 命令 7,167,0,25 设置短消息文本模式参数，其中各个参数的含义为： 17：参数 的值，表示 67：参数 ，表示短消息有效时间，表示 24 小时； 0：参数 的值，正文 第 20 页 为默认值； 25：短消息的编码格式， 25（ 11001）表示以 消息 返回 命令 0031003300003500310032003300340035003600370038” 4存一条指定目的号码为“的短消息，内容为“你好”，输入完成后使用 执行保存动作，或者使用中各项参数的含义如下：“ 0031003300003500310032003300340035003600370038”为号码“的意：在 +测试测试：“ 情况下，目的号码的输入也应该使用 好”的 返回 + 存成功并返回短信息序号 发送短消息举例说明如下表所示。 表 5送短信息 命令 /返回 内容 说明 命令 设置消息内容为文本模式 返回 正文 第 21 页 命令 以直接输入短消息方式向“发送短消息，消息内容： 返回 +5 送成功，返回 命令 设置 符格式 为 回 符格式设置成功 命令 0031003300003500310032003300340035003600370038” 4直接输入短消息 内容方式向“发送短消息，消息内容为：你好 返回 +6 送成功，返回 命令 发送存储序号为 2的保存未发送短消息 返回 +7 送成功，返回 接收短消息操作举例说明如下表所示。 表 5收短消息 命令 /返回 内容 说明 命令 设置消息内容为文本模式 返回 命令 ,1,0,0,0 新消息（除 下列方式指示 + 返回 置成功 返回 + ,3 新消息指示，表示有一条新消息存储在 条记录 删除短消息操作举例说明如下表所示。 表 5除短消息 命令 /返回 内容 说明 命令 删除 条记录 返回 除成功 正文 第 22 页 查看 表 5看 使用保存情况 命令 /返回 内容 说明 命令 返回 + ,10,50, “ ,10,50, “ ,10,50 有短消息10条 对于设置短消息，一般来说用户可以设置短消息中心号，消息在 下表所示。 表 5置短消息 命令 /返回 内容 说明 命令 +8613800210500”， 145 设置短消息中心地址，该地址将被存入 返回 置成功 命令 7,167,0,25 设置有效时间为 167（ 24小时）；短消息编码方式为回 置成功 在无线通信中，可以实现 别如下面 两 个 表所示。 表 5接 命令 /返回 内容 说明 命令 , “ , “ 2020” 连接 回 连接成功返回 K 命令 向 （ 020） 返回 正文 第 23 页 命令 闭连接 返回 命令 闭移动场景 返回 表 5接 命令 /返回 内容 说明 命令 , “ , “ 3030” 连接 回 连接成功返回 K 命令 向 （ 020） 返回 命令 闭连接 返回 电话本操作 包括电话本的阅读保存删除查找，以及查看已接听来电记录，分别如下面 两个 表所示。 表 5话本阅读 /保存 /删除 /查找 命令 /返回 内容 说明 命令 指定要读取电话本的存储位置为 返回 置完成 命令 查询当前电话本存储器位置 返回 +“ 明当前存储位置是 命令 ,3 读取存储在 3电话本记录 返回 +,“ ， 129，“ 列出 3个电话号码 正文 第 24 页 +,“ 129，“ +,“ 02768975320”， 129，“ 令 ,“ 129，“ 在 中写入： 3221084399 返回 储完成 命令 删除存储在 返回 成 命令 读 的内容 返回 记录已经删除，返回 5接听来电记录 命令 /返回 内容 说明 命令 选择已接来电号码存储区 返回 成 命令 查询已接来电号码存储区最多能存的电话号码数目 返回 +140,12 最多可以存储 10 个记录 命令 ,10 先是从第 1 10记录内容 返回 +,“， 129，“” +,“， 129，“” +,“ 02785454521”， 129，“” +,“ 01065254874”， 129，“” 返回的 4个已接听来电记录 数说明 主函数主要完成系统初始化和各线程的建立（包括键盘线程 块线程和显示线程 ） ，最后系统处于外部中断请求状态的死循环中，主函数的流程图如下图所示。 正文 第 25 页 图 5函数流程图 2 块部分的函数主要管理 块的读数据写数据初始化等待等操作，主要包括以下几个主要函数： 1. : 初始化 2 : 数据 3. 通过 4. 通过 5 : 6 : 通过 键盘操作是用户的 I/户的所有指令都需要通过键盘来实现，主要包括键盘的初始化打电话接电话发短消息查看短消息，以及等待等无线通信常见的键盘操作方式。键盘模块程序流程图如下图所示。 正文 第 26 页 图 5盘模块程序流程图 正文 第 27 页 总 结 本文首先从 统平台谈起，介绍了 发展，在通信领域占据的优势 ，通信方式和系统结构，让读者对 初步 的了解。接下来 对 到它的优点和如何去选择适合自己设计的 接着就 进入 了 文章的重点部分系统的硬件和软件部分设计。硬件部分从射频部分，音频部分， 接口部分和与 口部分分别进行设计。在软件方面则从打接电话，发送短信，数据传输等几方面进行 设计 。最后在附录中列出了软件设计中的部分源代码。 本设计能满足用户打 接 电话， 收发短 信息 ， 数据传输等一系列的基本通信功能， 但距离使用和大规模生产还有很大的距离，本设计从最理想的状态进行考虑，没有 涉及噪声干扰， 节能等方面的 问题 ，并且有些知识也不在我的研究范围之内，如果以后有机会，会对此设计进行 修改 和创新。 在完成该设计的过程中，使我对所学嵌入式 方面的 知识 有了更深的 理解 ，也对 信系统有了更浓厚的兴趣。 此外，我还学会了电路图制作软件 我以后的工作 会 有很好的帮助。 正文 第 28 页 致 谢 本论文是