基于ARM的GPRS无线数据终端设计029860.docx

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1、山东科技大学毕业设计山 东 科 技 大 学本科毕业设计论文题 目 基于AARM的GPPRS无线数数据终端设计计学 院 名 称称 山东科科技大学 专 业 班 级级 气工程及及其自动化110-4班 学 生 姓 名名 学 号 200100322014144 时间： 20012 年 6月 5 日摘要 随着着嵌入式系统统和GPRSS无线网络的的发展，GPPRS无线数数据终端为工工业生产中的的远距离数据据传输带来了了更佳的传输输途径，摆脱脱了有线数据据传输的局限限性，极大地节省省了后期维护护费用，降低低了成本，满足了日益益增长的工业业需求。GPPRS 无线线数据终端的的研究具有广广泛的意义和和良好的商业业

2、前景。 本文主主要设计并实实现基于ARRM的GPRS无线线数据终端。该该系统以ARRM7系列微微处理器为核核心，通过AAT指令控制制自带有完整整TCP/IIP协议栈的的无线数据模模块。结合GGPRS通信信网络的特点点分析无线数数据传输嵌入入式系统的设设计过程，给给出系统的具具体实现方案案，提出硬件件、软件系统统的设计流程程、开发要点点和实现过程程。 本系统统经过几个月月的设计制作作，较好的完完成了 无线数据终终端的各项功功能。 关键词：GGPRS；嵌嵌入式；ARRM；AT指令；TCPP/IP协议议ABSTRACCTWith thhe devvelopmment oof embbeddedd s

3、ysttems aand GPPRS wiirelesss nettwork, GPRSS wireeless data termiinals has brougght a betteer wayy of ttransmmissioon forr longg-rangge datta traansmisssion in inndustrrial pproducction, gettting rrid off the limittationns of wiredd dataa trannsmisssion, savinng siggnificcantlyy in tthe laater mmai

4、nteenancee costts , reduucing costss and mmeetinng thee growwing iindusttrial demannd. Thhe ressearchh of tthe GPPRS wiirelesss datta terrminall has broadd meannings and good businness pprospeects.The papper maainly desiggns and impleementss the GPRS wirelless ddata tterminnal baased oon ARMM. The s

5、ysteem deppendinng on ARM7 familly miccroproocessoor cann conttrol wwireleess daata moodule with a commpletee TCP / IP protoocol sstack throuugh ATT commmands. Makee an aanalyssis off the desiggn proocess of thhe embbeddedd systtem foor wirrelesss dataa trannsmisssion, combinned wiith GPPRS commuuni

6、cattion nnetworrk chaaracteeristiics annd givve a speccific systeem impplemenntatioon inccludinng: the haardwarre andd softtware desiggn proocess, deveelopmeent pooints and tthe immplemeentatiion prrocesss. The dessign iis commpleteed forr seveeral mmonthss, impplemennting varioous fuunctioons of th

7、he wirrelesss dataa termminal.Key worrds: GGPRS; Embeddded; ARM; AT coommandd; TCPP / IPP prottocol目录1 绪论11.1 研究背背景11.2 通讯方方式的现状21.3 研究具具体任务和目目的42 系统总体方方案设计62.1 系统功功能要求62.2 系统组组成62.3 系统主主要器件选型型72.2.1 主主控器件的选选择72.2.2 无无线模块的选选择92.3 软硬件件开发工具选选择92.4 系统语语言与模块化化结构102.4.1 AAT指令集102.4.2 CC语言程序模模块化设计113 硬件电路

8、设设计123.1 电源电电路设计123.1.1 电电源芯片选择择123.1.2 电电源电路具体体设计123.2 主控外外围电路143.3 串口通通信电路153.4 电平转转换电路和部部分指示电路路173.5 无线模模块外围电路路设计183.5.1 无无线模块插板板电路183.5.2 SSIM卡电路路193.6 存储模模块电路设计计204 软件程序设设计224.1 软件总总体设计主流流程224.2 系统初初始化234.2.1 系系统中断初始始化234.2.2 主主频配置244.2.3 UUART初始始化264.2.4 定定时器初始化化274.2.5 II2C初始化化与铁电存储储284.2.6 参

9、参数配置初始始化设计314.3 TCPP网络连接314.3.1 TTCP/IPP简述314.3.2 TTCP连接的的建立、维护护与拆除314.3.3 系系统TCP网络连连接过程334.4 数据解解析344.5 数据的的接收缓存处处理354.6 上下行行数据传输365 系统调试375.1 硬件调调试375.2 软件调调试386 总结与展望望396.1 总结396.2 展望41参考文献433致谢45附录146附录247661 绪论1.1 研究背背景计算机与通信技技术的不断发发展，极大地地促进了工业业领域及其它它领域的自动动化和信息化化的发展。以以前在工业领领域大多采用用由单片机构构成的数据处处理系

10、统和PPC机通过串串行口构成的的微机系统，主主要是针对于于生产过程分分布范围不大大、相距不远远的场合，这这些系统大多多采用RS-232，RS-485或有线线MODEMM的通信方式式，虽然经济济实用，但是是采用有线的的数据传输方方式，在很大大程度上限制制了应用场合合的拓展。随随着企业生产产规模不断扩扩大，不同的的生产部门可可能在地域上上分布极广，相相距遥远，如如电力、铁路路、采矿和石石油等，这些些部门要对相相距遥远的生生产过程进行行数据传输，如如果还是沿用用有线的传输输方式，则在在技术上和经经济上都是不不足取的。所所以采用无线线的方式来进进行数据传输输的需求就日日益突出了。在通信领域中，移移动通

11、信(GGPRS)网网则是这个领领域中发展最最积极最活跃跃最快的分支支之一。GPPRS(Geenerall Packket Raadio SServicce)即通用用分组无线业业务，是在现现有GSM网络上上开通的一种种新型的数据据传输技术，GPRS采用分组交换方式，仅在实际传送和接收数据时才占用无线资源。GPRS理论上可提供高达171.2kbs的传输速率。除了速度上的优势外，GPRS还有“永远在线的特点，即用户可随时与网络保持联系。另外分组交换接入时间的缩短，能提供快速即时的连接，可大幅度提高一些事务的效率。利用现有的GPRS网络资源，发挥网络覆盖率高、永远在线等优势，为现有数据传输系统提供一种

12、便捷的无线传输方式。嵌入式系统是一一门交叉学科科，其支柱学学科包括微电电子学科、计计算机学科、电电子技术学科科和对象学科科。微电子学学科是嵌入式式系统发展的的基础，对象象学科是嵌入入式系统应用用的归属学科科，计算机与与电子技术学学科是嵌入式式系统技术发发展的重要保保证。美国著著名未来学家家尼葛洛庞帝帝在20011年访华时曾曾预言，45年后，嵌入入式智能电脑脑将是继PCC和Internnet之后的最最伟大发明。的的确，在当今今社会中，嵌嵌入式系统已已经广泛应用用于信息家电电、移动通讯讯、手持通信信终端、仪器器仪表、航空空航天以及工工业控制等领领域，为人们们工作和生活活带来了极大大的便利，是是当前

13、研究最最为热门的领领域之一。嵌入式系统被定定义为：以应应用为中心、以以计算机技术术为基础、软软件硬件可裁裁剪、适应应应用系统对功功能、可靠性性、成本、体体积、功耗严严格要求的专专用计算机系系统。它一般般由嵌入式微微处理器、外外围硬件设备备、嵌入式操操作系统以及及用户的应用用程序等四个个部分组成。嵌嵌入式系统以以其本身体积积小，实时性性高，稳定性性好，支持以以太网等优点点，成为工控控领域的新热热点。如何利用嵌入式式系统实现无无线终端，并并通过GPRRS 无线网网络进行数据据传输是一个个具有实用意意义的研究。本本课题源自莱莱芜一家科技技公司，要求求设计并实现现适用于工业业场合的GPPRS无线数数据

14、终端设计计。该终端作作为数据传输输终端的载体体，有广阔的的市场和良好好的商业前景景。1.2 通讯方方式的现状随着电子、计算算机及信息科科学技术的发发展，通信系系统的发展也也非常迅速，目目前，数据传传输中主要的的通信方式有有以下几种：(1)电话拨号号(电话线，专专线)电话拨号主要有有利用电话线线通信和架设设专线通信两两种方式。电电话线：就是是利用现有的的公用电话网网为依托，采采用调制解调调器和公用电电话网的交换换机系统，在在两个通信实实体之间建立立起通信通道道。专线方式式：通信的网网络适合于传传输数据量不不大、实时性性要求不高的的场合。(2)光纤通信信(ADSLL)从现场运行情况况来看，利用用光

15、纤通信时时数据比较稳稳定，抗干扰扰能力强。这这种方式在初初期投资时较较大，但随着着光通信设备备的价格不断断下降，这种种方式有可能能成为比较实实用的现场通通信方式。(3)基于GSSM的短消息息数据传输GSM除语音业业务外，另有有基于短消息息数据传输业业务。短消息息限制每次传传送文本字符符不超过1660个，传送送给移动台的的短消息在用用户识别模块块(SIM)上存储。与与话音的传输输建立和释放放过程不同，在在GSM系统中中，短消息是是唯一一种不不需要建立端端到端的业务务通道。由于于具备这个特特点，即使移移动台己处于于电路通信状状态，还能同同时实现短信信息业务。(4)基于GPPRS的分组组数据传输通用

16、分组无线业业务，是一种种新的GSMM数据传输服服务，它将数数据以数据包包的形式在PPLMN(公公众陆地移动动电话网)内或其他连连接到PLMMN的外部网网络间传输。主主要针对突发发性数据分组组传送的一种种新业务，与与短消息业务务类似，提供供两类业务点点到点业务和和点到多点业业务。多个GGPRS用户户可以共享一一个无线信道道，而一个移移动用户也可可以同时利用用多个信道，因因而GPRSS用户的实际际通信速率非非常灵活，可可以低于l000kbpss，也可以高高于100kkbps。在在实际的远程程数据传输的的通信中，如如交通管理、电电力系统、无无线抄表等，可可以采用GSSM短消息、光光纤接入等方方式。G

17、SMM短消息方式式可以实现主主动上报；缺缺点是按条收收费，运行费费用高，而且且在节假日短短消息中心服服务器繁忙时时延时相当长长。光纤通信信稳定可靠，但但是施工成本本投入大、扩扩展性差、设设备维护方面面不方便。而而GPRS通信信则避免了以以上问题。1.3 研究具具体任务和目目的 GPRS无线线数据传输系系统包括以下下几部分：(1)数据采集集单元由816位单单片机功能电电路承担，完完成数据采集集(针对不同的的应用场合，采采集的数据有有所不同)，一般通过过RS2322485接口向向下位机提供供数据。(2)下位机主要负责监测并并接收数据采采集单元提供供的数据，经经过处理，通通过加密隧道道向上位机传传输

18、数据；同同时接收上位位机下发命令令，控制数据据采集单元。应应智能化需求求，该功能单单元由32位微控制制器承担。这这是该系统控控制功能的核核心单元。 (3)加密密隧道或透明明传输 数据传输的通通道。传统为为有线方式，对对GPRS 无线数据传传输系统而言言，则是GPPRS无线传传输隧道。加加密是为了保保证数据安全全，不加密时时为透明传输输。 (4)上位机机 由PC承担，负负责完成数据据分析、处理理、打印等工工作；同时实实现远程控制制下位机完成成指定任务。该该功能模块由由通用计算机机系统来完成成，可以不归归结为嵌入式式系统的范畴畴。 本文关注的是是下位机无线线数据传输功功能模块的实实现。通过GGPR

19、S网络络登录已知公公网IP，建立网网络连接实现现数据无线透透明传输。2 系统总体方方案设计2.1 系统功功能要求 GPRS无无线数据终端端功能有：系系统可以在77V- 400V宽电压范范围供电，也也可5V供电电；具有2332、4855两种通信接接口；系统上上电初始能够够通过串口对对IP地址、网网络端口号等等登陆参数进进行配置且掉掉电参数非易易失；自动登登陆网络建立立TCP连接接；能够对下下行数据进行行解析处理完完成数据的透透明传输；支支持心跳包发发送，保持永永久在线。2.2 系统组组成 根据系统统功能要求系系统大体分为为五部分：电电源部分、存存储部分、串串口通信部分分、系统主控控部分、无线线通

20、信部分。电电源部分为各各功能模块部部分提供电源源支持，主控控部分与存储储部分为主从从模式，存储储主要的参数数和相关数据据。通过串口口通信部分完完成参数配置置和下位机数数据交换的任任务。主控部部分完成数据据的接受、发发送、校验、解解析等处理，通通过和无线模模块的通信完完成数据的无无线透明传输输。系统框图图如图3.11所示。电源部分串口部分存储部分无线模块主控部分图 3.1 系统框图2.3 系统主主要器件选型型因为GPRS无无线数据终端端应用于工业业场合，所以以对系统中用用到的器件提提出了比较苛苛刻的要求。由由于工业环境境一般比较恶恶劣，噪声较较多，对温度度范围要求较较宽，要使无无线数据终端端能够

21、在工业业现场稳定可可靠的运行，所所选器件必须须考虑上述要要求。2.2.1 主主控器件的选选择作为系统控制核核心的微控制制器应该选择择工业级器件件，同时要具具有低成本、高高可靠、灵活活的扩展接口口等特点。如如今，ARMM微处理器及及技术的应用用几乎已经深深入到各个领领域。采用AARM技术的的微处理器现现在已经遍及及各类电子产产品、汽车、消消费娱乐和无无线等市场，尤尤其是工业控控制领域。从从应用的广泛泛度考虑，硬硬件平台的核核心选择采用用ARM微处理理器微控制制器系列。这这样，不仅可可以获得良好好的技术支持持，降低研发发风险，而且且可以缩短上上市时间，增增强产品竞争争力。本文选择了NXXP公司的L

22、PCC2132作作为系统的主主控芯片。NNXP公司的的ARM内核主主控芯片在业业界是非常出出色地。LPPC21322是基于一个个支持实时仿仿真和嵌入式式跟踪的322/16位ARM7 TDMI-STM CCPU的微控控制器，并带带有64kBB的高速Flaash存储器器。128位宽度度的存储器接接口和独特的的加速结构使使32位代码能能够在最大时时钟速率下运运行。对代码码规模有严格格控制的应用用可使用166位Thumbb模式将代码码规模降低超超过30%，而性性能的损失却却很小。较小小的封装和极极低的功耗使使LPC21132可理想想地用于小型型系统中。宽宽范围的串行行通信接口和和片内16kkB的SRA

23、M使LPC21132非常适适用于通信网网关、协议转转换器、软mmodem、声声音辨别和低低端成像，为为它们提供巨巨大的缓冲区区空间和强大大的处理功能能。多个322位定时器、11个10位8路ADC、PWM通道和和47个GPIO以及及多达9个边沿或电电平触发的外外部中断使它它们特别适用用于工业控制制和医疗系统统。通过片内内PLL可实现现最大为600MHz的 CPU操作作频率，PLLL的稳定时时间为1000us。可通通过个别使能能/禁止外部功功能和降低外外部时钟来优优化功耗。单单个电源供电电，含有上电电复位（POOR）和掉电电检测（BOOD）电路。CPPU操作电压压范围：3.03.6 VV (3.3

24、3 V10%)，I/O口可承承受5V的最大电电压。以LPC21系系列单片机具具有32位解决方方案的固有优优势，如资源源丰富、采用用多级流水线线技术、功耗耗低、体积小小巧、购买和和开发成本低低、速度可以以到60MHHz，有32个中断源源，两个串口口，具有I22C总线和SPII总线接口。主主要用于工业业控制，特别是LPCC2132具具有两个串行行通信口更加加适合无线数数据终端的实实现。MCSS-51单片片机普遍性强强，应用广泛泛，价格便宜宜。但此系列列单片机字长长有限，处理理速度较慢，资资源不够丰富富，需要扩展展较多的外围围电路，降低低了系统的可可靠性。难以以满足本设计计要求。相比比较而言，AAR

25、M7 系系列单片机更更适用于无线线数据终端的的实现。最后后根据系统要要求选择LPPC21322。2.2.2 无无线模块的选选择无线数据通讯模模块选用中兴兴通讯MG22639 模模块，频段：850/9900/18800/19900MHzz，支持语音、短短信、数据功功能，数据传传输最高速率率 354kkbps，待机电流约约2mA，内嵌TCP/IP协议，超薄设计、体体积小、低功耗，温度度范围：-330+75。模块提供供一个完整全全双工UARRT 接口，最最大速率为11152000bps，对对外接口为22.8V CCMOS 电电平信号，逻逻辑功能符合合RS-2332 接口协协议中的规定定。这路UAAR

26、T 串口口可作为串行行数据接口，通通常用于ATT 指令、数数据业务、升升级模块软件件等。MG22639 模模块基带处理理器集成了符符合ISO 7816-3 标准的的SIM 卡接接口，MG22639 模模块支持1.8V 或3V 的SIM 卡。中中兴通讯拥有有雄厚的技术术实力，可为为CDMA/GPRS等等通讯模块客客户提供全方方位的技术支支持，为以后后产品升级维维护提供强有有力的技术支支持和保障。综综合考虑，在在实现相同功功能的情况下下，这款模块块性价比高是是系统的最佳佳选择。2.3 软硬件件开发工具选选择 对于嵌嵌入式ARMM的开发，通通常有两种编编译环境ADDS和KEIL，本本系统是在KKei

27、l uuVisioon4的软件件编译环境下下进行的。 ARM微微处理器的传传统开发工具具是ADS，ADS（ARM DDevelooper SSuite）是是在19933年由Metrrowerkks公司开发发的，是ARM处理器器下最主要的的开发工具。ADS 是全套的实时开发软件工具，包编译器生成的代码密度和执行速度优异。可快速低价地创建ARM 结构应用。ADS对汇编、C/C+、java支持的均很好，是目前最成熟的ARM开发工具。很多ARM开发软件（例如Keil）也是借用的ADS的编译器。 但是ADS界面不够友好，项目管理和系统设置比较复杂，不易学习。 Keil Visiion4于2009年2月发

28、布，Keeil VVisionn4引入灵活活的窗口管理理系统，使开开发人员能够够使用多台监监视器，并提提供了视觉上上对窗口表面面任何位置的的完全控制。新新的用户界面面可以更好地地利用屏幕空空间和更有效效地组织多个个窗口，提供供一个整洁，高高效的环境来来开发应用程程序。新版本本支持更多最最新的ARMM芯片，还添添加了一些其其他新功能。 2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK开发工具中集成了最新版本的Keil uVision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。2.4 系统语语言与模块化化结构2.4.1 AAT指令集 AT 即即Attenntion，AA

29、T指令集是是从终端设备备(Termminal Equippment，TTE)或数据据终端设备向向终端适配器器(Termminal Adaptter， TTA)或数据据电路终端设设备发送的。通通过TA，TTE发送ATT指令来控制制移动台的功功能，与GSSM 网络业业务进行交互互。用户可以以通过AT指指令进行呼叫叫、短信、电电话本、数据据业务、传真真等方面的控控制。90年年代初，ATT指令仅被用用于Modeem操作。没没有控制移动动电话文本消消息的先例，只只开发了一种种叫SMS BlockkMode的的协议，通过过终端设备(TE)或电电脑来完全控控制 SMSS。几年后，主主要的移动电电话生产厂商商

30、诺基亚、爱爱立信、摩托托罗拉和HPP共同为GSSM研制了一一整套AT指指令，包括对对SMS的控控制。AT指指令在此基础础上演化并被被加入GSMM07055标准以及现现在的GSMM07077标准。SMS的控控制共有3种种实现途径：最初的BllockMoode；基于于AT指令的的TextMMode；基基于AT指令令的PDUMMode。到到现在PDUUMode已已经取代BllockMoode，后者者逐渐淡出。GGSM模块与与计算机之间间的通信协议议是一些ATT指令集，AAT指令是以以AT作首，字字符结束的字字符串，ATT指令的响应应数据包在每每个指令执行行成功与否都都有相应的返返回。其他的的一些非预

31、期期的信息(如如有人拨号进进来、线路无无信号等)，模模块将有对应应的一些信息息提示，接收收端可做相应应的处理。 中兴通讯MMG26399模块有自己己丰富的ATT指令集本，本本文用到的基基本指令有：AT、ATE0、AT+ZPPNUM=CMNETT,（设置置APN指令令）、AT+ZPPPPOPEEN（激活AAPN指令）、AT+ZIPSETUP=1,60.208.26.237,3030（建立TCP网络连接指令）、 AT+ZIPSEND=1,10（发送数据指令）。2.4.2 CC语言程序模模块化设计 不同于一般般形式的软件件编程，嵌入入式系统编程程建立在特定定的硬件平台台上，势必要要求其编程语语言具备

32、较强强的硬件直接接操作能力。无无疑，汇编语语言具备这样样的特质。但但是，由于汇汇编语言开发发的复杂性，它它并不是嵌入入式系统开发发的一般选择择。而与之相相比，C语言一种高级的低级级语言，则成成为嵌入式系系统开发的最最佳选择。它它既具有高级级语言的特点点，又具有汇汇编语言的特特点。而且CC语言移植性性好、易于模模块化设计，有有利于系统后后期升级维护护。 模块化设设计，简单地地说就是程序序的编写不是是开始就逐条条录入计算机机语句和指令令，而是首先先用主程序、子子程序、子过过程等框架把把软件的主要结结构和流程描描述出来，并并定义和调试试好各个框架架之间的输入入、输出链接接关系。逐步步求精的结果果是得

33、到一系系列以功能块块为单位的算算法描述。以以功能块为单单位进行程序序设计，实现现其求解算法法的方法称为为模块化。模模块化的目的的是为了降低低程序复杂度度，使程序设设计、调试和和维护等操作作简单化。程程序模块开发发设计，有利利于团队成员员间的合作和和分工，使嵌嵌入式产品的的开发周期变变短。提高开开发效率，减减少开发成本本，更有利于于产品的升级级。3 硬件电路设设计 硬件电路路设计的具体体设计任务：首先分析硬硬件系统各部部分的功能要要求，选择合合适的器件，完完成各部分电电路的设计，然然后利用Prrotel999se进行行硬件电路原原理图的总体体设计和PCCB的设计，完完成硬件设计计。3.1 电源电

34、电路设计3.1.1 电电源芯片选择择 电源部分的的设计，系统统采用两种可可选择电源供供电方式，一一种是5V的直流电电源供电，另另一种是电源源范围在7-40V的宽宽电源直流供供电。工业现现场的电源多多为12V或24V的开关关电源，而且且工业现场环环境恶劣，为为了满足工业业现场的需求求，为保证系系统的可靠性性、稳定性，我我们选用的供供电模块、电电源转换模块块都要从性价价比高、带负负载能力强等等方面考虑选选型。由于考考虑无线数据据终端的应用用环境要求，经经过认真考虑虑系统决定选选用宽电压输输入电压模块块。考虑到负负载电流和功功耗，电源芯芯片选用开关关式，由于通通信模块与微微控制器所需需电压不一致致，

35、故选用SSP62011-3.3为为LPC21132等供电电电压为3.3V的芯片片供电，选用用为通信模块块供电。LMM2576可可将7-400V的直流电电转换成5VV直流电作为为宽电压范围围电源。同时时为了缩小产产品的尺寸，选选择的芯片封封装为贴片形形式。3.1.2 电电源电路具体体设计 在宽电源源供电下，首首先7-400V的直流电电源进过LMM2576DDC-DC变变换成5V直直流电，然后后LM25776的输出经经MIC299302转换换给无线模块块供电，同时时LM25776输出的55V直流电经经芯片SP66201-33.3转换成成3.3V给给3.3V芯芯片供电。图 3.1 LM2576电源转

36、换电路 在图3.11中的电路中中，LM25576输入端端和输出端（MIC29302的输入端）的两个二极管IN5408为保护二极管以防电源接反损坏芯片，D3为稳压管，稳定电源输出,电感L1作用是滤波，使输出5V电压更加稳定。 图 3.2 模块电源电路图3.2中VBBAT为MIIC293002的输出，直直接给MG22639 模模块供电。MMG26399 模块要求求供电电压在在3.4V-4.25VV之间。由得得。为满足要要求R21/R1在1.92-2.6之间，故故R21=22.2K、 R1=1KK，计算得VVBAT=33.75V。图 3.3 3.3V电源电路 图3.33中芯片SP62201-3.3是

37、把5V电压转换换成3.3VV，为3.3VV器件供电，EEN接高电平平使能转换，RSN为低电压检测复位端。当输出电压过低时，延时检测发出复位信号。本系统未用此端。C15、16为电源端去耦电容。3.2 主控外外围电路 主控电路主主控芯片为LLPC 21132，采用用外部看门狗狗，外部看门门狗芯片选择择SP7066。SP7066S供电电源源为3.3VV，系统上电电后，SP7706S 自自动产生2000ms 低低电平复位信信号，使MCCU 正常复复位。MCUU 配置一个个I/O 管脚脚为输出，并并接到WDII。如果I/OO 固定为HIGGH 或LOW 电平平不变，则11.6s 后后，SP7006S 内

38、部部的看门狗定定时器就会溢溢出并使/WWDO 输出出低电平，而而/WDO 已连接到手手动复位/MMR，因此会会导致/RSST 管脚输输出低电平复复位信号使MMCU 重新新复位。MCCU 在正常常工作情况下下当然是不允允许这样反复复复位的，因因此必须在程程序里及时反反转I/O 的状态，该该操作被形象象地称为“喂狗”。每次反转转WDI 输入入状态都能够够清除SP7706S 内内部的看门狗狗定时器，从从而确保/WWDO 不会会输出低电平平（为保证可可靠，喂狗间间隔应当小于于1s）。利用用外部看门狗狗的好处是使使系统更加稳稳定可靠，避避免内部看门门狗定时器限限制系统功能能。晶振电路路晶振选择111.0

39、5992MHZ，这这样使得系统统时间更加准准确。看门狗狗电路如图33.4图 3.4 看门狗电路 主控电路部部分具体电路路如图3.55所示，C334、C34、晶振振Y1、R14组成主主控时钟电路路，晶振选择择11.05592MHZZ频率，R144为起振电阻阻阻值为1MM。CON2为程程序下载短接接端口，需下下载程序时，在在上电短接CCON2，这这样上电后LLPC21332自动进入入下载模式。D9为运行指示LED。图 3.5 主控电路3.3 串口通通信电路 由于在工工业现场大部部分的串口通通信接口，一一般采用RSS-232或或RS-4885接口方式式，为了满足足不同用户的的需求，本系系统设计了两两

40、种接口方式式，可供用户户根据自身条条件自由选择择。故选用ssp32322en和sp34885en作为为GPRS无线线终端与下位位机的通信接接口。sp33232enn和sp34885en供电电电源均为33.3V，均均为工业级芯芯片。 图3.66为RS-2232典型串串口电路，DD10为数据据传输指示灯灯。图 3.6 RS-232电路 如图3.7所示，4485电路中中的CON22 、CON3是232与485的通信信接口切换接接线端子，当当RXD0与与3485RRXD短接、TTXD0与33485TXXD短接时，系系统对外为4485接口，反反之为2322接口。A、B输出末端的的电阻作为线线路的匹配电电

41、阻，也是为为了避免信号号的反射影响响系统性能。UC0504A集成了四个TVS管，在A、B线路上各接一个TVS管，瞬态电压抑制器TVS可以有效的保护器件免遭瞬态高压的损害，它可以瞬间由高阻态变成低阻态，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。J5为485对外接口。当REDE为高电平时主控向485发送数据，为低电平是进过485接收数据。 图 3.7 RS-485电路 3.4 电平转转换电路和部部分指示电路路 由于MG22639通信信模块数字信信号输入高电电平不能大于于3V，微控制制器输出高电电平为3.33V，所以需需要进行电平平转换，从而而保证通信

42、正正常，避免烧烧坏模块。利利用三极管开开关特性进行行电平转换。 图3.8为为电平转换电电路，当MCCU_TXDD为3.3V高电电平时，三极极管截止RXXD为高电压压值为V_MMSM=2.8V,当MCU_TTXD为低电电平时，三极极管饱和导通通RXD为低电电平。电容CC20 、CC22、 CC23的作用用是减弱环境境对数据信号号干扰。 图3.9中中，当无线模模块工作正常常时，D6点点亮，D7、DD8分别为VVBAT和VV3.3的电电源指示，DD4为模块工工作状态指示示。开机状态态：D4指示示灯灭；找网网状态：D44指示灯以33Hz 频率率闪烁；Iddle 状态态：D4指示示灯以1Hzz 频率闪烁

43、烁；Trafffic 状状态（通话、上上网等）：DD4指示灯以以5Hz 频率率闪烁。图 3.8 电平转换电路图 3.9 电平转换电路 3.5 无线模模块外围电路路设计3.5.1 无无线模块插板板电路 无线模块MMG26399 模块是28引脚邮票票接口模块，功功能支持短信信、语音通话话、数据传输输业务。无线线模块MG22639 模块具有一一个完整全双双工UARTT 接口（以以下简称UAART 串口口），最大速速率为1155200bpps，对外接接口为2.88V CMOOS 电平信信号，逻辑功功能符合RSS-232 接口协议中中的规定。这这路UARTT 串口可作作为串行数据据接口，通常常用于AT

44、指令、数据据业务、升级级模块软件等等。鉴于本系系统功能需求求，用到的引引本设计主要要用到的是数数据传输业务务。用到的引引脚有RXDD、TXD串口引引脚，RSSSI_LEDD为网络信号号指示和与SSIM卡相关关的信号引脚脚。图 3.10 模块电路3.5.2 SSIM卡电路路 SIM卡卡电路电源为为MG26339V_CAARD输出电电压提供，MMG26399支持1.8VV/3.0VV的SIM卡。由由于SIM 卡的设计需需要满足ESSD 电气性性能，防止环环境下ESDD 损坏SIM 卡的情况，故故本设计在44 路SIM 卡信信号上都加上上了TVS 器件。并且且在4 路SIM 卡信信号上都加了了电容值

45、为222PF的滤滤波电容。减减少信号的干干扰。CLKK为SIM卡卡的时钟，DDATA为SSIM卡的数数据，RSTT为SIM卡卡的工作复位位信号。图 3.11 SIM卡外围电路3.6 存储模模块电路设计计 存储模块电电路采用铁电电存储，所用用芯片为FMM24CL664，它具有有64的非易易失RAM。它是是以I2C总线的的方式进行读读写访问。可可以进行写保保护设置。更更高的擦写次次数和强度，更更快作出的FFRAM写入入比EEPRROM更具优优越性，也是是选择铁电存存储的原因之之一。铁电存存储有以下特特点： 1、数据据的收集方面面。在实际应应用中的数据据收集和保存存，FRAMM提供了一个个更优越的解

46、解决方案。它它比电池备份份的SRAMM更具成本效效益，而且提提供比EEPPROM更好好的写属性。2、高噪声环环境。写入EEEPROMM可以挑战任任何严重的噪噪声或电源波波动的环境。目目前，长时间间的EEPRROM写时间间可能导致写写损坏，FRRAM的写入入时间可以在在一微秒内快快速完成。通通常这个时间间要比噪声或或电源波动扰扰乱的时间短短得多。 3、维修跟跟踪。在复杂杂的系统中，维维修信息更需需要被加快记记录。由于高高擦写次数，FRAM作出理想的系统日志。此外，2线的FM24CL64接口允许内存分布在整个最小系统中使用。 鉴于铁电电存储的上述述优点，故本本系统采用FFM24CLL64存储登登录

47、参数等相相关配置。在在图3.122中A0、AA1、A2接接地，确定了了器件地址。FFMWP接高高电平时写保保护。FMWWP接低电平平时可进行写写操作。图 3.12 铁电存储电路 4 软件件程序设计4.1 软件总总体设计主流流程 本文软件件设计部分，主主要按照系统统工作过程进进行的设计。首首先是对LPPC21322涉及到的各各功能部分进进行初始化设设置，包括主主频、串口、定定时器、I22C总线。其其次是对GPPRS登陆参参数进行设置置，包括连接接的IP和相应的的端口号。最最后建立TCCP服务器链链接，进入TTCP工作模模式，完成上上下行数据的的透明传输。以以下为具体流流程图。 图 4.1 系统主流程图 4.2 系统初初始化4.2.1 系系统中断初始始化 ARM77