無(wú)線通信技術(shù)在可穿戴計(jì)算機(jī)中應(yīng)用研究

摘　要：將藍(lán)牙、CPRS無(wú)線通信以及USB技術(shù)應(yīng)用于可穿戴計(jì)算機(jī)中，使其更具操作性、靈活性。重點(diǎn)介紹了藍(lán)牙和CPRS技術(shù)以及藍(lán)牙模塊與USB接口的CPRS模塊的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：可穿戴計(jì)算機(jī) 藍(lán)牙 CPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)) USB(通用串行總線)

　　近年來(lái)， 可穿戴計(jì)算機(jī) (Wearable Computer，WearComp)悄然成為研究熱點(diǎn)，發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛?？纱┐饔?jì)算機(jī)技術(shù)打破了傳統(tǒng)的交互模式，使人與計(jì)算機(jī)成為一體，提高了人的整體交互和計(jì)算能力。它提供了一種無(wú)處不在的計(jì)算和無(wú)時(shí)不有的交互方式。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件在應(yīng)用的促進(jìn)下得到了長(zhǎng)足發(fā)展?；谄涮攸c(diǎn)，可穿戴計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分(終端設(shè)備)一般都處于分置狀態(tài)，即“穿戴”在人體的不同部位。傳統(tǒng)的WearComp一般是利用線纜將各終端設(shè)備連接到主機(jī)的各種接口，使穿戴人肢體活動(dòng)受到限制且主機(jī)的端口顯得比較冗雜。而將以藍(lán)牙(Bluetooth)以及GPRS技術(shù)為代表的無(wú)線通信技術(shù)引人可穿戴計(jì)算機(jī)中，可以進(jìn)一步使可穿戴計(jì)算機(jī)的交互方式向移動(dòng)性、可獲取性、自然性和簡(jiǎn)潔性發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)的有線接口方式，無(wú)線方式的設(shè)計(jì)則更具有人性化。其中，藍(lán)牙技術(shù)解決了WearComp中各終端設(shè)備與主機(jī)的通信問(wèn)題，除去了眾多線纜對(duì)人的束縛；GPRS技術(shù)使得WearComp能夠輕松地享受電信服務(wù)商提供的各項(xiàng)無(wú)線通信業(yè)務(wù)，且時(shí)時(shí)在線。另外，藍(lán)牙和USB總線技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)可穿戴計(jì)算機(jī)過(guò)于冗雜的主機(jī)接口得以精簡(jiǎn)。在這些基礎(chǔ)上，筆者提出了一種無(wú)線通信技術(shù)在可穿戴計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用。

1 可穿戴計(jì)算機(jī)

　　隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)元器件不斷超微型化的發(fā)展，可穿戴計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，是人們追求“計(jì)算機(jī)以人為本”這一理念和市場(chǎng)需求的必然產(chǎn)物。WearComp是計(jì)算機(jī)方面具有挑戰(zhàn)性的前沿研究領(lǐng)域，是繼PC機(jī)、筆記本電腦和掌上電腦之后的新一代計(jì)算機(jī)，也是計(jì)算機(jī)的尖端技術(shù)產(chǎn)品。它拓展了計(jì)算機(jī)的功能，開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域，用途廣泛，市場(chǎng)潛力巨大。作為新一代計(jì)算機(jī)(而不是新的機(jī)型)，可穿戴計(jì)算機(jī)將形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，并將深刻地改變計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益不可估量。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)在許多領(lǐng)域具有特殊用途，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、情報(bào)、新聞、醫(yī)療、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融與證券、搶險(xiǎn)與救災(zāi)乃至日常生活等領(lǐng)域。它與UC技術(shù)、智能化住宅、智能化商業(yè)、智能化交通等相結(jié)合將使未來(lái)人類的生活方式發(fā)生巨大的變革，進(jìn)入一個(gè)高度數(shù)字化和自動(dòng)化的時(shí)代。工業(yè)是目前最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，特別是在室外、野外、水下等一些特殊場(chǎng)合，可穿戴計(jì)算機(jī)將發(fā)揮非常重要的作用。例如：大型復(fù)雜設(shè)備的安裝與檢修、巡視與檢查、采掘、野外勘探等。軍事是目前可穿戴計(jì)算機(jī)另一個(gè)最具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于偵察、作戰(zhàn)指揮、通信、復(fù)雜武器系統(tǒng)的操作與維護(hù)及仿真演習(xí)等。根據(jù)不同的用途，可穿戴計(jì)算機(jī)的種類也是多樣化的，分別有偵察兵、炮兵、裝甲兵、步兵、后勤人員及飛行員等專用的可穿戴計(jì)算機(jī)[1]。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)的主要組成部分包括低功耗嵌入式CPU、多種多樣的便攜式外設(shè)及其接口設(shè)備和能量高體積小的電源；基本外設(shè)主要有輸出設(shè)備和輸入設(shè)備。為了便于攜帶，輸出設(shè)備用頭盔顯示器或眼鏡顯示器代替了傳統(tǒng)的桌面臺(tái)式顯示器，輸入設(shè)備用語(yǔ)音控制或較少按鍵的袖珍鍵盤(pán)代替了傳統(tǒng)的鍵盤(pán)。另外，根據(jù)用戶不同的需求，還需配備相應(yīng)的外部設(shè)備，如無(wú)線通信設(shè)備、語(yǔ)音輸入輸出設(shè)備、圖像采集設(shè)備、全球定位系統(tǒng)(GPS)以及各種各樣的傳感器。然而，為了將眾多的外設(shè)集成在一起，必需將相應(yīng)的接口電路集成在主板上。所以接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)是可穿戴技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。
　　
　　可穿戴計(jì)算機(jī)使人機(jī)關(guān)系變得非常緊密。同時(shí)，由于各種設(shè)備裝備在人的身上，因此，安裝的位置、形狀、操作的便捷性等都要與人的自然屬性密切結(jié)合，形成一個(gè)綜合的、和諧的人機(jī)界面。這對(duì)新一代人機(jī)交互的研究提出了新的挑戰(zhàn)。藍(lán)牙技術(shù)的日漸興起為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互方式的最大自由度提供了一個(gè)很好的解決方案。

2 藍(lán)牙技術(shù)在可穿戴計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用

2．1 藍(lán)牙技術(shù)概述

　　藍(lán)牙是短距離無(wú)線數(shù)據(jù)的開(kāi)放性規(guī)范。它以低成本近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。藍(lán)牙技術(shù)最初以取消各種電器之間的連線為目標(biāo)。隨著研究的深入，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)及語(yǔ)音設(shè)備之間的無(wú)縫資源共享，以及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之中。

　　藍(lán)牙體系主要由藍(lán)牙主機(jī)和藍(lán)牙模塊兩大結(jié)構(gòu)組成。藍(lán)牙模塊中最下層是無(wú)線電(Radio)，負(fù)責(zé)最終的物理鏈接，包括信號(hào)的調(diào)制、發(fā)送和接收。

    基帶(Baseband)：負(fù)責(zé)基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范?；鶐ф溌房刂破髫?fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議?；鶐ф溌房刂破髦邪N糾錯(cuò)方案：1／3比例前向糾錯(cuò)(FEC)碼、2／3比例前向糾錯(cuò)碼、數(shù)據(jù)自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)方案。

　　鏈路管理層(Link Manager)：攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠(yuǎn)端的LM并通過(guò)LMP(鏈路管理協(xié)議)與之通信。

　　主機(jī)控制接口(HCl)：通過(guò)主機(jī)控制接口HCI，可以方便地把藍(lán)牙模塊嵌入到各種數(shù)字設(shè)備中作為一個(gè)終端。

　　應(yīng)用層：在藍(lán)牙主機(jī)上，是一些應(yīng)用程序。

2．2 藍(lán)牙無(wú)線個(gè)域網(wǎng)

　　無(wú)線個(gè)域網(wǎng)WPAN的目的就是為了在小范圍內(nèi)能夠?qū)€(gè)人設(shè)備互聯(lián)而組成網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙作為一種小范圍無(wú)線連接技術(shù)，能夠在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信，是目前實(shí)現(xiàn)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的主流技術(shù)之一。

　　藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN有兩種應(yīng)用模型：一種被稱為組網(wǎng)絡(luò)GN(Group Ad-hoc Networking)；另一種被稱為網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)點(diǎn)NAP(Networking Access Point)。這兩種實(shí)現(xiàn)模式分別有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議模型[3]。組網(wǎng)被設(shè)計(jì)用來(lái)允許一個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備組成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)點(diǎn)提供藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入Intemet網(wǎng)絡(luò)的能力。無(wú)論是NAP還是GN都必須提供與TCP／IP和其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無(wú)縫實(shí)現(xiàn)。圖1是GN在協(xié)議棧部分圖示[4]。

　　根據(jù)可穿戴計(jì)算機(jī)將組成的個(gè)域網(wǎng)的特點(diǎn)，采用組網(wǎng)絡(luò)模型顯然是比較合適的。

2．3 WearComp藍(lán)牙個(gè)域網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2．3．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　下面以從事?lián)岆U(xiǎn)救災(zāi)技術(shù)勘察工作人員的可穿戴計(jì)算機(jī)為例，具體介紹藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)工作人員的實(shí)際需求，該套可穿戴計(jì)算機(jī)應(yīng)具有頭戴顯示器、耳機(jī)、耳麥、微型攝像機(jī)、手寫(xiě)輸入板、腕式鍵盤(pán)和無(wú)線通信模塊等外設(shè)。

　　根據(jù)藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN的組網(wǎng)絡(luò)GN模式，筆者設(shè)計(jì)的可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。其中各個(gè)終端設(shè)備和主機(jī)均內(nèi)置了藍(lán)牙模塊。

2．3．2可穿戴計(jì)算機(jī)終端設(shè)備和藍(lán)牙技術(shù)集成的實(shí)現(xiàn)

　　藍(lán)牙協(xié)議支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的鏈接。每個(gè)藍(lán)牙的微微網(wǎng)(piconet)中有Master和Slave兩種權(quán)限，除了Slave和Master以外，各個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)之間也可以通信。在這里只以單個(gè)的piconet為主干構(gòu)建WearComp無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。Master節(jié)點(diǎn)為WearComp網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息的匯集處理功能；Slave節(jié)點(diǎn)為無(wú)線設(shè)備?？紤]到各個(gè)無(wú)線設(shè)備之間是互相獨(dú)立的，信息融合只在Master節(jié)點(diǎn)完成，所以僅實(shí)現(xiàn)Master點(diǎn)對(duì)多Slave點(diǎn)的通信，形成一個(gè)星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)piconet有3位地址碼，即piconet的容量最多為8個(gè)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理(包括濾波、補(bǔ)償、數(shù)字化等)和處理后數(shù)據(jù)的發(fā)送，上層是基于普通PC機(jī)或其他類型上位機(jī)(如嵌入式計(jì)算機(jī))的Master節(jié)點(diǎn)，所有無(wú)線設(shè)備的信息在這里進(jìn)行更高一級(jí)處理。

　　在通用異步收發(fā)(UART)模式下，藍(lán)牙模塊依照標(biāo)準(zhǔn)接口使用，主控接口HCI已定義好，可以在RS232接口上實(shí)現(xiàn)。終端設(shè)備模塊攜帶與藍(lán)牙模塊兼容的接口，如RS232。通過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，終端設(shè)備接口模塊可以與藍(lán)牙模塊連接在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)牙模塊的控制。這樣不同廠家生產(chǎn)的藍(lán)牙模塊就可以與同一種終端設(shè)備銜接。

　　軟件部分：整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件可分為三部分：

　　(1)運(yùn)行在上位機(jī)上的應(yīng)用程序，包括面向用戶的圖形用戶界面、面向終端設(shè)備接口模塊層的操作(主要是對(duì)終端設(shè)備的控制和通信)，以及同藍(lán)牙模塊上的HCI固件(firmware)的通信程序。這部分可用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，把每個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)類的

　　實(shí)例對(duì)象，應(yīng)用程序通過(guò)與實(shí)例對(duì)應(yīng)的句柄訪問(wèn)控制各個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

　　(2)嵌入到終端設(shè)備模塊的MCU上的程序。針對(duì)不同的MCU用匯編或是C語(yǔ)言寫(xiě)成。主要完成原始信息的采集、處理、讀取、與HCI固件的通信、利用終端設(shè)備接口模塊層與上位機(jī)通信。

　　(3)藍(lán)牙模塊上的HCI固件固化在藍(lán)牙基帶模塊的Flash存儲(chǔ)器里。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備模塊、上位機(jī)中軟件與藍(lán)牙硬件的通信。

　　硬件部分：藍(lán)牙模塊采用愛(ài)立信公司的ROK 101007，由無(wú)線電、基帶和閃存構(gòu)成，內(nèi)置支持HCI的固件，外圍有適于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢ART接口和USB接口，也有適于語(yǔ)音傳輸?shù)腜CM接口。功耗小，具有內(nèi)置屏蔽功能。主機(jī)CPU采用嵌入式Pentium，功耗僅為

1．5W，不需要風(fēng)扇即可正常使用。

3 USB接口技術(shù)應(yīng)用子可穿戴計(jì)算機(jī)

　　體積小、功能強(qiáng)、外圍設(shè)備多、集成度高是可穿戴計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)之一。由于可穿戴計(jì)算機(jī)對(duì)多媒體的要求很高，要實(shí)現(xiàn)的功能很多，以至于其外設(shè)種類很多，所以要求其接口種類也比較多，如串口、MCP接口、USB接口及PCMCIA接口等。若將眾多接口都集成在一起，不但設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且集成后的體積仍然較大，且其擴(kuò)充性也較低。USB接口則將這些不同的接口統(tǒng)一起來(lái)，使用一個(gè)4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭。在可穿戴計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)中采用USB接口作為主要的外設(shè)接口，可彌補(bǔ)上述不足。

具體實(shí)現(xiàn)：

　　(1)硬件部分：在主機(jī)端采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PDIUSBDl2獨(dú)立USB控制器。PDIUSBDl2的突出特點(diǎn)是特別適用于便攜式USB設(shè)備、產(chǎn)品的改型設(shè)計(jì)，以及需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　(2)軟件部分：USB設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分：一是USB設(shè)備端的單片機(jī)軟件，主要完成USB協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換(多數(shù)情況下是一個(gè)中斷子程序)以及其它應(yīng)用功能程序(例如A／D轉(zhuǎn)換、MP3解碼等)；二是PC端的程序由USB通信程序和用戶服務(wù)程序兩部分組成，用戶服務(wù)程序通過(guò)USB通信程序與系統(tǒng)USBDI(USBDevice Interface)通信，由系統(tǒng)完成USB協(xié)議的處理與數(shù)據(jù)傳輸。PC端程序的開(kāi)發(fā)難度非常大，程序員不僅要熟悉USB協(xié)議，還要熟悉WINDOWS體系結(jié)構(gòu)并能熟練運(yùn)用DDK工具。

　　USB總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)主要包括五部分，分別是向上對(duì)USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用提供的函數(shù)接口USBDAPI、向下對(duì)主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)提供的函數(shù)接口HCDAPI、USB系統(tǒng)資源、集線器驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)配置及總線枚舉器(如圖3所示)。定義好這些接口之后，后三部分可并行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

　　目前嵌入式系統(tǒng)中軟硬件產(chǎn)品種類很多。由于本文設(shè)計(jì)的USB總線驅(qū)動(dòng)與USB設(shè)備和USB主機(jī)之間通過(guò)定義的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，對(duì)USB設(shè)備和USB主機(jī)的操作分別通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng)完成，從而避免了與硬件直接打交道，所以這部分設(shè)計(jì)與硬件和操作系統(tǒng)的相關(guān)性不大，適于各種不同的系統(tǒng)。

4 GPRS技術(shù)在可穿戴計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用

4．1 GPRS技術(shù)概述

　　通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)是在現(xiàn)有的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，’它充分利用了現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)備，在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備并進(jìn)行軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體。它突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維定式，以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9．6kbps更高的數(shù)據(jù)速率，其數(shù)據(jù)速率可達(dá)170kbps；它可以給GSM用戶提供移動(dòng)環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽等IP業(yè)務(wù)功能[5]。

　　由于GPRS是分組交換技術(shù)，應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，因此GPRS開(kāi)通的數(shù)據(jù)通信是按用戶數(shù)據(jù)的傳輸信息量計(jì)費(fèi)，而不是按傳統(tǒng)的按時(shí)計(jì)費(fèi)方式，所以對(duì)用戶而言還可以節(jié)省費(fèi)用。另外，由于GPRS支持X．25協(xié)議和IP協(xié)議，因此，對(duì)于GSM網(wǎng)現(xiàn)有電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(CSD)和短信息業(yè)務(wù)(SMS)，GPRS是補(bǔ)充而不是替代。

　　GPRS開(kāi)啟了大眾移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的大門(mén)。采用GPRS技術(shù)，用戶可以得到以下好處：只對(duì)傳輸數(shù)據(jù)收費(fèi)(實(shí)際用量)而對(duì)連接間隙不收費(fèi)；保持永久連接；通過(guò)IP的直接ISP接人更廉價(jià)；新的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)真正的插人及操作方案；用戶可以即時(shí)接人多種服務(wù)，如：在上網(wǎng)的同時(shí)可以進(jìn)行語(yǔ)音呼叫；手機(jī)的IP功能(互聯(lián)網(wǎng)、遙測(cè)、電子商務(wù)等)。

　　基于可穿戴計(jì)算機(jī)的可移動(dòng)性和靈活性，能夠與外界進(jìn)行良好的無(wú)線通信成為其必備的功能。因此，筆者為WearComp配備了一個(gè)基于GPRS技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡。

4．2 USB接口的GPRS Modem的設(shè)計(jì)

4．2．1 硬件設(shè)計(jì)

　　本Modem設(shè)計(jì)中用到的主要元件包括51系列單片機(jī)W77E58、獨(dú)立的USB接口芯片PDIUSBD12及愛(ài)立信公司生產(chǎn)的GPRS模塊GM47(如圖4所示)。

    W77E58是由Winbond公司生產(chǎn)的與51系列兼容的單片機(jī)。它支持40MHz晶振頻率且縮短了指令周期，具有與51系列兼容的指令集和與80C52兼容的引腳排列，以及32KB的Flash EPROM和1KB的片上SRAM；另外，它所提供的CMOS電平也與GM47模塊所提供的CMOS電平完全兼容，無(wú)需再進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。以上這些特性都說(shuō)明將單片機(jī)W77E58用于本Modem的設(shè)計(jì)是非常合適的[6]。

　　由PDIUSBD12和W77E58構(gòu)成的USB接口電路：PDIUSBD12的8位并行數(shù)據(jù)接人W77E58的P0口，P2．6作為PDIUSBD12的命令或數(shù)據(jù)的選擇線。PDIUSBD12與W77E58的數(shù)據(jù)交換采用中斷方式(外部中斷0)。USB設(shè)備通過(guò)四線電纜接入主機(jī)或USBHub，這四線分別是：Vbus(總線電源)、GND(地線)、D+和D-(數(shù)據(jù)線)。主機(jī)通過(guò)D+和D-上的電壓變化檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)：刊。

　　由GM47模塊和W77E58構(gòu)成的GPRS接口電路：作為一種應(yīng)用終端模塊，GM47通過(guò)自帶的UART端口與控制它的MCU或PC機(jī)聯(lián)系。在UART端口引腳中，RD(串行數(shù)據(jù)輸出)和TD(串行數(shù)據(jù)輸入)作為數(shù)據(jù)口分別與W77E58的RXD和TXD連接，而CTS(發(fā)送清零)、TS(發(fā)送請(qǐng)求)、DTR(數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好)、DED(數(shù)據(jù)有效檢測(cè))作為控制口分別與W77E58的P1．0～P1．3連接。這樣就完成了GM47與W77E58的通信控制連接。為了實(shí)現(xiàn)GPRS的功能，GM47模塊還需要完成SIM卡、天線、電源等部分的連接。

4．2．2 軟件設(shè)計(jì)

　　USB部分：W77E58對(duì)PDIUSBD12的控制軟件主要完成USB協(xié)議處理與數(shù)據(jù)交換以及其它應(yīng)用功能程序。在本設(shè)計(jì)中，要求利用W77E58相對(duì)高的處理速度完成可穿戴計(jì)算機(jī)主機(jī)發(fā)來(lái)的較大數(shù)據(jù)量的處理(如經(jīng)壓縮過(guò)的視頻、音頻信號(hào)等)。

　　GPRS部分：GM47 GPRS模塊的軟件部分對(duì)外提供了一個(gè)控制系統(tǒng)操作的AT指令集，通過(guò)接收來(lái)自UART的AT指令，解釋并執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線Modem的對(duì)應(yīng)功能。所有的Modem命令都是從一個(gè)特定的指令前綴(AT)開(kāi)始，到一個(gè)命令結(jié)束標(biāo)志結(jié)束。以下介紹幾個(gè)常用的AT指令[8]：

ATD ／／撥號(hào)指令：在后面接電話號(hào)碼，并可通過(guò)ME、SM、LD等控制字選擇號(hào)碼的來(lái)源是機(jī)器、SIM卡或是最近所撥號(hào)；

ATH ／／掛起：提示終止通話；

ATO ／／返回至在線數(shù)據(jù)模式：在通話過(guò)程中從在線控制模式轉(zhuǎn)換到在線數(shù)據(jù)模式；

AT+CGATr／／是移動(dòng)終端進(jìn)入或離開(kāi)GPRS服務(wù)(后接“1”為進(jìn)入，“0”為離開(kāi))；

AT+CGDATA ／／進(jìn)人數(shù)據(jù)狀態(tài)：利用PPP等協(xié)議完成將移動(dòng)終端連接到網(wǎng)絡(luò)上的操作；

AT+CGEREP ／／GPRS事件報(bào)告；

AT+CDREG ／／GPRS網(wǎng)絡(luò)登記狀態(tài)。

　　GM47模塊還提供了很多其他指令，這些指令為實(shí)現(xiàn)該模塊強(qiáng)大的功能奠定了基礎(chǔ)，也為眾多應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員提供了優(yōu)良的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。