基于嵌入式ARM處理器的M2M終端總體設計

　　采用嵌入式實 時操作系統(tǒng)可以更合適、有效地利用CPU的資源，簡化應用軟件的設計，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，更好地保證系統(tǒng)的實時陛和可靠性。FreeRTOS是在 Sourceforge網站上發(fā)布的微內核嵌入式實時操作系統(tǒng)，它是完全免費的操作系統(tǒng)，具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點。作為一個輕 量級的操作系統(tǒng)，FreeRTOS提供的功能包括：任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理等FreeRTOS支持優(yōu)先級和輪換時間片兩種調度 算法，可根據用戶需要設置為可剝奪型內核或不可剝奪型內核。本文基于FreeRTOS給出了M2M終端實現PPP協(xié)商以及數據封裝傳輸的軟件設計方案。

　　基于狀態(tài)機設計GPRS連接任務

　　由于網絡和信號較弱等原因，可能導致節(jié)點與GPRS網絡連接的失敗，采用基于狀態(tài)機的結構設計方法對各個階段產生的錯誤進行處理，能保障模塊與GPRS網絡建立可靠連接。程序狀態(tài)機如圖2所示。

　　閑待命態(tài)：此時MC35i處在離線關閉狀態(tài)，節(jié)點處在低功耗模式下，系統(tǒng)復位后處于此狀態(tài)。

　　GPRS參數設置態(tài)：處理器控制啟動MC35i模塊后進入此狀態(tài)，通過發(fā)送AT命令對模塊及必要的網絡參數進行設置，為使各個參數均設置成功，軟件設計中增加了容錯重試機制。

　 　PPP協(xié)商態(tài)：GPRS參數設置完成后，通過發(fā)送AT*99***1#CR>命令開始MC35i模塊與GPRS網絡ISP(網絡服務提供 商)的PPP協(xié)商軟件設計中采用LCPHandler()函數完成LCP協(xié)商，PAPHandler()完成認證，由IPCPHandler()完成 IPCP協(xié)商，如果最后獲得ISP和本節(jié)點的IP地址，則進入PPPOVER態(tài)，此后就能進行數據的傳輸了，由于GPRS網絡等原因，PPP協(xié)商有時會失 敗，此時應重啟MC35i模塊，再按照狀態(tài)機流程重新連接。

　　UDP數據傳輸態(tài)：當程序采用UDP方式進行數據傳輸時，程序進入此狀態(tài)，通過xDataTrsmtTask()任務進行數據的UDP／IP封裝和解析。

　　TCP數據傳輸態(tài)：當節(jié)點調用uip_cionnect()函數與監(jiān)控中心建立連接后，程序進入TCP數據傳輸態(tài)，進行基于TCP的數據傳輸。

　　數據的封裝和傳輸

　 　通過GPRS進行數據的傳輸需要經過Internet網絡進行中轉，因而傳輸的數據封裝必須進行TCP／IP協(xié)議。文中利用軟件進行了數據封裝，需要傳 輸的數據經過傳輸層UDP協(xié)議頭封裝，然后是IP協(xié)議頭的封裝，最后進行PPP協(xié)議的封裝。經過封裝傳輸到MC35i的數據格式如表1所示。

　　MC35i將接收到的數據透明地傳輸到Internet網絡中。通過Internet網絡路由器中轉，最終將數據傳輸到監(jiān)控中心。接收端對接收到的數據按照相應的層次進行解析，從而確定數據的目標程序。