基于CDMA模块实时无线数据传输的设计 - 通信/网络 - 电子工

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<strong>1 引言</strong>

随着各种体育彩票、福利彩票在全国各地持续热销，博彩业为中国不断创造百万富翁的同时，也使国家积累了足够的财力以解决很多以前无力解决的民生问题。而彩票系统的实施离不开实时的分布式数据传输技术。另外，在油田、自来水公司等领域也需要对采集点分散、间隔距离长等特点的数据进行采集。如果采用传统的依靠无线单边带电台进行数据传输，不但硬件成本高、维护困难，而且还有需要架设室外天线等不利因素。随着手机业务数据化的实施，以及无线信号基站基础设施建设的推广，在城市甚至乡村基本上已经覆盖了无线CDMA信号。有鉴于此，我们设计了一种基于CDMA模块的嵌人式无线传输桥接装置。

<strong>2 系统设计</strong>

本研究采用了一块KCl9 CDMA无线模块，该模块主要由如下部分组成：SAM卡座、支持AT命令的串行接口、电源接口、RF收发、天线等。整个方案包含了具有固定IP地址的实时数据接收与处理的服务器端计算机、无线发送各采集点数据的客户端设备两大部分。服务器端计算机的设计要根据采集点数量、数据包大小、接入点容量等参数来决定中间件及数据库的选择．另外要申请一个固定IP地址以便各客户端访问。而客户端的设计要求设备能够驱动CDMA模块以进行无线数据传输。

2．1 KCl9 CDMA模块简介

2．1．1模块主要特点如下：

(1)．主控基带芯片为CBP5．1处理器
(2)．RF收发接口
(3)．软件支持CDMA2000 lX协议栈
(4)．支持语音、数据、SMS等传输
(5)．RS232接口，通过AT命令与外部系统交互

2．1．2通过Rs232与KCl9模块通讯方式：

(1)．KCl9端口速率默认为115200bps
(2)．数据传输业务的相关AT命令：

I．建立PPP登录账号
AT+VACCNT
Ⅱ．建立PPP连接
AT+VPPPOPEN
Ⅲ．关闭PPP连接
AT+VPPPCLOSE
Ⅳ．建立TCP/IP的SOCKET连接
AT+VSOCKET0PEN
V．建立透传模式
AT+VTMODE
Ⅵ．退出透传模式
+++
Ⅶ．查询SOCKET连接状态
AT+VSOCKETSATUS

2．2系统主处理器芯片简介

本系统的主处理器采用的是华邦W90N740芯片，该芯片是一款性能优异的嵌入ARM7 TDMI内核的32位微处理器，时钟频率可达80MHz．已经被广泛地应用于网络及嵌人式系统当中。其中在芯片内部集成了4KB数据cache和4KB指令Cache、10/100Mb MAC以太网控制器、LCD控制器、USBl.1 Host Device控制器、IC卡接口、SPI接口、4个独立Uart控制器等多种接口，这些接口可以极大地满足各种嵌人式应用的需求。

2．3系统硬件组成及工作原理

本研究旨在解决各种需要低成本无线数据传输的桥接设备．即某客户端设备通过RS232与本桥接设备相连。该桥接设备将接受到的数据又通过另一个RS232接口与KCl9 CDMA模块相连，从而达到无线数据发送的目的。

系统硬件主要由winbond W90N740 ARM7处理器、SDRAM、NorFlash、电源监测与系统复位电路、4个RS232串行接口、IC卡读写电路、USB主从接口、铁电串行EEPROM存储器、KC19 CDMA无线数据发送模块、键盘、LCM等组成。

电源电路为系统提供稳定充足的3.3v、1.8V电源；SP706S产生系统复位信号与电源掉电检测信号；通过处理器的EBI信号组与SDRAM(HY57v281620容量8M*16bit)、NornFlash(SST39VFl60容量lM*16bit)连接用于存储和运行程序；4个独立的Uart接口的2个通过MAX202芯片转换成标准的RS232信号分别与KC19 CDMA模块及其他串行设备相连；IC卡座接口提供需要密文无线数据传输用户在SAM卡中灌装密钥及加密算法；USB主从接口使设备可以与配备USB对应接口的客户端设备相连；处理器的SPI接口与铁电串行EEPROM存储器FM24CL65连接，为用户提供一个非易失性存储器来存储一些配置或其他重要信息；另外．本系统定义了3*4共12个键位的键盘电路及160*240黑白LCM电路为用户提供了友好的交互界面。

硬件框图如Fig2.1所示：


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2010-4-8 13:23:46 上传
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Fig2.1无线数据传输设备硬件框图

2．4系统软件设计

一般的采用32位ARM处理器芯片的系统软件基本上都在某一款操作系统下进行编程，如wincE、Linux等。本系统为了提高设备的性价比而采用了小容量NorFlash芯片，同时为了提高系统可靠性及效率而采用无操作系统的C语言编程。

在实验中我们观察到如果对CDMA通讯模块长时间没有数据传送时，中国联通的数据服务就会将我们的连接断掉。为了使系统能够可靠运行，可以采用两种方法：

I．如果有数据传送任务，每一次都要进行连接查询。如果连接正常．发送数据；如果连接中断，就必须重新登录连接再进行数据发送。
II. 采用心跳报文方式，以保证CDMA模块与中国联通服务器的业务保持连接，这样系统可以无需查询连接状况，从而保证信息的正确无误地发送与接受。

系统实现的软件功能如下：

(1)MPU芯片内部接口及外部各种接口芯片的驱动程序

·I2C接口芯片FM24CL64(64Kb)的驱动
·MPU内部UART0-3(由MAX202转换成RS232)驱动
·键盘、LCM液晶模块的驱动．
·Smart card(智能卡)接口驱动
·USB接口驱动

(2)业务流程实现

·系统初始化及设备接口的驱动
·通过CDMA模块建屯连接并启动心跳报文任务
·启动设备数据传输循环
·将客户端发来的数据按照新协议打包无线发送至远程服务器
·不断循环查询新数据

系统程序框图如Fig2.2所示


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2010-4-8 13:23:47 上传
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Fig2.2系统软件流程图

<strong>3 结语</strong>

本研究以嵌入式微处理器W90N740为核心，结合KC19 CDMA模块实现了一种无线数据传输的桥接方法。本系统的创新点为：在不改变已有设备硬件的前提下，利用已有设备的串行接口，实现数据的无线传输任务；另外通过配置本桥接装置，实现无线传输的系统可大可小、灵活自如。实践证明该方案完全可以应用于需要无线实时数据传输的领域。


作者：周国顺  来源：《微计算机信息》(嵌入式与soc)2009年第5-2期