基于ARM9的多功能綜合通信控制系統(tǒng)設計
加入技術(shù)交流群
2 程序模塊說明
該系統(tǒng)主要由配置幀處理模塊，定時短信群發(fā)模塊3部分組成。
2．1 配置幀處理模塊
配置幀處理模塊主要功能為接收并解析PC端的配置幀。首先程序用Socket建立滿足TCP協(xié)議的服務器等待PC端發(fā)起的連接，若收到連接首先自定義握手協(xié)議。檢查正常后開始接收配置幀，程序根據(jù)接收配置幀的幀頭和幀尾來判斷為時間幀還是手機號碼幀，若確定為時間幀，在做完和校驗檢查數(shù)據(jù)后，提取出數(shù)據(jù)時間和與PC通信的串口波特率放在相應的全局變量，若校驗發(fā)生錯誤則向PC端發(fā)送time指令表明時間幀格式錯誤需要重發(fā)，若正確則向PC發(fā)送success指令表明時間幀接收成功。PC端接收到success指令后開始發(fā)送手機號碼幀，若和校驗錯誤則向PC發(fā)送phone指令，若正確將轉(zhuǎn)入5 Byte的手機號碼轉(zhuǎn)換成11位用ASCII碼表示的手機號，此后向PC端發(fā)送success指令表明手機號碼幀接收成功。
2．2 定時短信群發(fā)模塊
定時短信群發(fā)模塊的主要功能是將采集的數(shù)據(jù)解析后通過短信的模式通知用戶，其又分為：GSM初始化模塊和短信群發(fā)模塊。程序通過串口將AT指令發(fā)送給GSM模塊達到對其控制的目的。
2．2．1 GSM初始化模塊
此模塊的主要功能為初始化GSM模塊的短信功能并群發(fā)信息給用戶通知其GSM模塊正常工作。根據(jù)MG323的操作手冊在正常發(fā)送信息前依次執(zhí)行以下步驟：(1)發(fā)送“AT”確認ARM與GSM模塊連接的串口正常。(2)發(fā)送“ATE0”關(guān)閉回顯，這樣在調(diào)試程序時輸入的命令不會在由GSM模塊返回而打印在屏幕上。(3)發(fā)送“AT+CPIN”確認SIM卡鑒權(quán)成功。(4)發(fā)送“AT+CNMI=1，1，2”設置短信通知方式。(5)發(fā)送“AT+CMGF’ =0”，設置短信格式為PDU。(6)發(fā)送“AT+CSCA=+8613800290500”，設置短信息中心號碼。(7)發(fā)送“”AT+CSCS=＼“UCS2＼”，設置字符編碼為USC2。
在GSM對每條命令都回復OK表明設定成功后就表明GSM模塊可以按照設定的功能工作，短信采用PDU格式的編碼，一般的PDU編碼由A～M 13項組成：A：短信息中心地址長度，2位16進制數(shù)(1 Byte)；B：短信息中心號碼類型，2位16進制數(shù)；C：短信息中心號碼，B+C的長度將由A中的數(shù)據(jù)決定；D：文件頭字節(jié)，2位16進制數(shù)；E：信息類型，2位16進制數(shù)；F：被叫號碼長度，2位16進制數(shù)；G：被叫號碼類型，2位16進制數(shù)，取值同B；H：被叫號碼，長度由F中的數(shù)據(jù)決定；I：協(xié)議標識，2位16進制數(shù)；J：數(shù)據(jù)編碼方案，2位16進制數(shù)；K：有效期，2位16進制數(shù)；L：用戶數(shù)據(jù)長度，2位16進制數(shù)；M：用戶數(shù)據(jù)，其長度由L中的數(shù)據(jù)決定。
分別按照要求填充A～K字段，用戶數(shù)據(jù)為“GSM模塊初始化成功”，通過漢字Unicode轉(zhuǎn)換工具查找每個字符對應的USC2編碼值填充到M字段，然后以Byte為單位計算器長度填充到L字段，至此將PDU格式編碼的AT指令發(fā)送給GSM模塊便能實現(xiàn)短信通知用戶初始化成功的功能。
2．2．2 短消息群發(fā)模塊
由于GSM初始化模塊已將其配置好，所以短信群發(fā)模塊的主要功能就是提取當前主數(shù)據(jù)文件中存儲的最新一幀數(shù)據(jù)，和校驗正確后將其解析成數(shù)據(jù)并填充成PDU格式的短信群發(fā)給用戶。這里主要的難點在于將二進制表示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USC2編碼的字符，因為文件中的數(shù)據(jù)以Byte存儲，每個數(shù)據(jù)占2 Byte，所以首先將2 Byte型合并成一個短整型來表示一個完整數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USC2編碼的數(shù)據(jù)，其中頁面高度系數(shù)共占6位，小數(shù)點占1位，小數(shù)占1位，溫度系數(shù)共占6位，小數(shù)點占1位，小數(shù)部分占1位，以上兩個系數(shù)的整數(shù)部分不滿6位都在左側(cè)補0。
為最終在短信上收到的數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)如0123．1 m這樣格式的數(shù)據(jù)，要將其左側(cè)的“0”去除，同時也要注意不要將0．01℃前面的“0”去除，這樣處理后便會使手機短信上的數(shù)據(jù)達到良好的效果。
2．3 I／O控制模塊
I／O控制模塊的主要功能是接收和存儲下位機數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)同時響應PC端的指令，通過網(wǎng)口和串口發(fā)送數(shù)據(jù)。
由于在Linux中對如串口和網(wǎng)絡這些I／O操作的系統(tǒng)函數(shù)均為阻塞函數(shù)，若隨意使用將導致程序阻塞在某個I／O中，用多線程實現(xiàn)雖然可以解決阻塞問題，但同時帶來的代碼復雜度和多線程的同步處理問題會加大代碼設計難度。系統(tǒng)采用單進程設計，采用異步監(jiān)聽函數(shù)select此函數(shù)可以對所有輸入和輸出端口的監(jiān)聽，若對應端口有消息便跳入消息處理函數(shù)中，處理完后繼續(xù)監(jiān)聽，達到了單進程處理阻塞函數(shù)的目的。
I／O控制模塊的主體是select函數(shù)，按輸入輸出分為下位機串口接收模塊，上位機網(wǎng)口發(fā)送模塊和上位機串口發(fā)送模塊。
2．3．1 下位機串口接收模塊
串口從下位機接收的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過和校驗，校驗正確后首先存儲在緩沖數(shù)據(jù)文件中并對其計數(shù)，達到緩沖數(shù)據(jù)文件的上限后，將緩沖文件的數(shù)據(jù)向主數(shù)據(jù)文件拷貝，主數(shù)據(jù)文件以追加寫的方式打開，緩沖數(shù)據(jù)文件在拷貝后清空，采用主數(shù)據(jù)和緩沖數(shù)據(jù)交替拷貝的方法能提高存儲效率并防止意外斷電造成的數(shù)據(jù)損失。主數(shù)據(jù)文件設置存儲軟上限，待主數(shù)據(jù)文件存儲滿后采用FIFO方案，從緩沖文件新接收的數(shù)據(jù)卸載主數(shù)據(jù)文件尾并將文件前移，把起始數(shù)據(jù)“擠出”，以確保數(shù)據(jù)文件的時間順序且不超出存儲軟上限。
2．3．2 上位機網(wǎng)口發(fā)送模塊
上位機的網(wǎng)口發(fā)送模塊主要為服務器端，在和PC建立連接前先進行軟件協(xié)定的握手，這樣確保了應用層的連接正常。服務器對于PC端發(fā)送的連接請求采用“一次連接，多次處理，一次釋放”的原則，用單進程便能完好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的通信，在收到PC端“transmit”指令后便從主數(shù)據(jù)文件開始以2 048 Byte的偏移量將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC端，等到數(shù)據(jù)全部發(fā)送完后，向PC端發(fā)送“over”指令表明數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
2．3．3 上位機串口發(fā)送模塊
上位機的串口發(fā)送模塊和網(wǎng)口發(fā)送數(shù)據(jù)模塊類似，只是將建立服務器用socket發(fā)送換成普通的串口讀寫，同樣發(fā)送完數(shù)據(jù)后要發(fā)送“over”指令表明數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
3 結(jié)束語
在嵌入式Linux系統(tǒng)上實現(xiàn)了綜合通信控制系統(tǒng)，他完成了對下位機數(shù)據(jù)采集以及對上位機的指令響應和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ?，同時利用GSM無線通信模塊實現(xiàn)了定時短消息群發(fā)的功能。此系統(tǒng)功能強大，性能穩(wěn)定接口簡單，是一種高準確性、高實時性、小型化、智能化的新型發(fā)展平臺。考慮到工業(yè)控制系統(tǒng)對系統(tǒng)可靠性、靈活性及成本和經(jīng)濟效益的要求，將嵌入式系統(tǒng)用于通信控制和數(shù)據(jù)采集具有廣闊的應用前景。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159401.htm
陀螺儀相關(guān)文章:陀螺儀原理
評論