基于AT91RM9200短消息監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 介紹了GSM無(wú)線模塊在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，系統(tǒng)采用基于ARM9核的AT91RM9200微處理器，GSM無(wú)線模塊采用華為MG323無(wú)線模塊，在嵌入式Linux系統(tǒng)下，通過(guò)ARM與MG323進(jìn)行控制通信，實(shí)現(xiàn)了短消息模塊的軟件功能。該系統(tǒng)支持FDU短信模式及中文短信。
關(guān)鍵詞 GSM；AT91RM9200；MG323；嵌入式Linux；PDU短信模式

無(wú)線監(jiān)控已成為工業(yè)控制中安全生產(chǎn)、及時(shí)收集重要數(shù)據(jù)必不可少的部分，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，才能將安全生產(chǎn)和安全監(jiān)督管理工作做好，隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信覆蓋的不斷擴(kuò)大，基于GSM網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力監(jiān)控、智能樓宇和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?，加上GSM網(wǎng)絡(luò)具有前期投資少、不受地域限制、通信實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)使得它在無(wú)線監(jiān)控領(lǐng)域扮演更重要的角色。利用的ARM9處理器主頻高、速度快、內(nèi)存容易擴(kuò)展、可以運(yùn)行嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)等特點(diǎn)，通過(guò)軟硬件模塊的設(shè)計(jì)，在GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了短消息的發(fā)送。此系統(tǒng)可以應(yīng)用在采油電機(jī)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控上，實(shí)時(shí)監(jiān)控油管的壓力和溫度等參數(shù)，保證油井的安全正常工作。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
圖1所示是基于AT91RM9200的短消息監(jiān)控系統(tǒng)，該平臺(tái)主要包括微處理器單元，GSM／GPRS無(wú)線模塊，存儲(chǔ)模塊，串口通訊模塊，網(wǎng)口通訊模塊，USB模塊和電源模塊。

系統(tǒng)構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，主要用于采集數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、發(fā)送和監(jiān)控。具體工作原理是在基于ARM920T內(nèi)核的主頻為180 MHz的AT91RM9200微處理器上，通過(guò)串口將下行數(shù)據(jù)傳輸至Flash存儲(chǔ)，然后利用串口、USB和100 Mbit·s-1以太網(wǎng)3種接口方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至目標(biāo)，同時(shí)通過(guò)GSM無(wú)線通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控。
此系統(tǒng)在采油電機(jī)環(huán)境參數(shù)傳輸與通信系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊的應(yīng)用過(guò)程中，主要完成對(duì)采樣和監(jiān)測(cè)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)各種接口傳送至上位機(jī)顯示，以便工作人員對(duì)井下電機(jī)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)和處理。無(wú)線傳輸模塊可將存儲(chǔ)模塊接收到的數(shù)據(jù)以無(wú)線通信的方式發(fā)給油井監(jiān)測(cè)人員，使監(jiān)測(cè)人員可隨時(shí)了解油井的采油情況。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中短消息收發(fā)功能的模塊采用華為公司的4頻GSM／CPRS模塊MG323，工作頻段支持4頻：GSM850／900／1800／1900 MHz，接收靈敏度-107 dBm，工作溫度-30～+75℃，電源電壓3．3～4．8 V，平均待機(jī)電流3．0 mA，協(xié)議支持GSM／GPRS Phase2／2+。MG232含有豐富的對(duì)外應(yīng)用接口，包括B2B連接器接口、電源接口、開／關(guān)機(jī)和RESET時(shí)序、控制信號(hào)接口、UART接口、SIM卡接口、充電接口、音頻接口。

MG323與AT91RM9200的硬件電路如圖2所示。ARM通過(guò)控制TERM_ON來(lái)控制MG323的開關(guān)，當(dāng)TERM_ON管腳拉低≥1 s后，即可開機(jī)；開機(jī)后，如果再次將TERM_ON管腳拉低≥1 s，即可關(guān)機(jī)；控制RESET來(lái)控制MG323的硬件復(fù)位，當(dāng)模塊出現(xiàn)軟件死機(jī)時(shí)，通過(guò)拉低RESET管腳≥10 ms后，模塊進(jìn)行硬件復(fù)位。
由于MG323模塊對(duì)外提供一路異步RS-232UART1通信接口，UART1支持標(biāo)準(zhǔn)Modem握手信號(hào)控制方式，故MG323GSM模塊通過(guò)RS232與AT91RM 9200的UART1相連接。其控制信號(hào)主要為：UART1_RD(模塊數(shù)據(jù)發(fā)送端)，UART1_TD(模塊數(shù)據(jù)接收端)，UART1_RING(模塊振鈴指示)，UART1_ DSR(模塊數(shù)據(jù)設(shè)備就緒)，UART1_RTS(請(qǐng)求發(fā)送)，UART1_DTS(數(shù)據(jù)終端就緒)，UART1_CTS(模塊清除發(fā)送)，UART1_DCD(模塊載波檢測(cè))。RT S／CTS為請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，RTS是發(fā)送起輸出的準(zhǔn)備好信號(hào)。接收雙方準(zhǔn)備好，送回清除發(fā)送信號(hào)CTS后，發(fā)送數(shù)據(jù)開始進(jìn)行，在同一端將這兩個(gè)信號(hào)短接就意味著只要發(fā)送器準(zhǔn)備好即可發(fā)送。DCD載波檢測(cè)又稱接收線路信號(hào)檢測(cè)，本意是Modem檢測(cè)到線路中的載波信號(hào)后，通知終端準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的信號(hào)在沒有接Modem的情況下，也可以和RES，CTS短接。DTR／DSR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好時(shí)發(fā)DTR信號(hào)，在收到數(shù)據(jù)通信裝置準(zhǔn)備好DSR信號(hào)后方可通信。RING原意是在接收到電話交換機(jī)有效的撥號(hào)時(shí)有效，同時(shí)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備傳送。
MG323模塊通過(guò)信號(hào)SM_CLK(SIM卡時(shí)鐘)，VSIM(SIM卡電源)，SIM_DATA(SIM卡數(shù)據(jù))，SIM_RST(SIM卡復(fù)位)，GND(SIM卡地)與SIM卡相連接。
該系統(tǒng)還包括兩片16 MB的SDRAM，兩片8 MB的NOR_Flash，3個(gè)RS232，主USB，從USB和100 Mbit·s-1以太網(wǎng)等模塊。