无线数据传输系统设计

移动监测系统一般由数据采集设备、终端管理计算机、监控中心组成,它可将数据采集设备安装于可移动载体,从而将现场采集到的数据经终端管理计算机处理后,通过无线数据传输通道传送到监控中心,以便监控中心随时了解现场的状况,从而实现远程无线移动监测。考虑到实际应用的需要,本文设计了一种基于cdma或gprs的网络数据传输系统。该系统可根据传输要求的不同更换相应模块,从而完成更多功能。
1 无线数据传输方式
本文采用的是高性能的微处理器lpc2210,该器件可以广泛应用在工业、民用无线数据传输领域,特别适用于一些难于布线的地区和边远地区。设计采用的 cdma无线数据传输模块采用华为em200,并通过标准rs232接口与处理器相连。本文介绍的是如何传送用户数据信息。实际上,用户数据信息只是整个信息传输管理系统的一个应用,通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输,从而构成不同的信息传输管理系统,如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。
2 组网方案
m2m(机器到机器)数据传输方式目前在多个行业中都有着广泛的应用,它可通过数据采集终端对分布于各地的数据进行采集,并将采集到的数据通过通用接口链接到cdma无线传输模块,再通过它对数据进行透明传输,将相应数据发送到相应的数据中心。图1所示是基于cdma的移动无线数据传输系统的结构原理图。无线数据传输系统与用户的数据中心之间一般可通过tcp/udp建立数据连接。用户的数据中心作为通信的服务端,具有公用的固定ip,并指定侦听端口。无线数据传输系统中的数据传输模块可设定为上电自动拨号,如果无线数据传输系统与用户的数据中心之间采用tcp协议传输数据。则自动与服务器建立tcp连接。
3 无线数传终端的硬件组成
无线数传终端的硬件部分主要包括arm cpu控制模块、cdma modem模块及电源三部分,其硬件连接关系和结构框图如图2所示。
lpc2210是philips公司的一款16/32位arm7tdmi-s cpu微控制器。它是基于arm通用体系结构的risc微处理器,具有低成本、低功耗、高性能等优点。通常通过rs232/485口接收到用户数据并将数据打成ip包后,可利用em200模块接入cdma网络,然后通过各种网关和路由将数据发送到外部网络或者数据处理中心。嵌入式cpu芯片是整个数据采集终端的核心,它不仅要能支持嵌入式操作系统,而且要提供modem接口用于对cdma的控制;em200模块主要完成无线上网功能,它可通过rs232接口与arm cpu的modem接口进行连接,以完成对模块的控制(比如拨号和切换模式等)。一旦通过模块连接上internet,那么,采集到的数据就可以用 tcp/ip传输方式发送到任意一个具有公网ip地址的主机上去,从而实现数据的无线传输。
3.1 uim卡接口设计
 em200型cdma无线数据传输模块集成有符合is07816-3标准的uim卡接口,通过pcb的走线可以连接到模块b2b连接器上。从而为外部uim卡座提供uim卡接口信号。em200型cdma无线数据传输模块可支持并能够自动检测3.0v和1.8v的uim卡,本设计用到的是3.0v的uim卡。表1所列是系统连接器上的uim卡针的接口定义。
考虑到emc(electromagnetic compatibility电磁兼容性)的要求,在设计中可将uim卡座尽量设计到离em200无线数据传输模块接口较近的位置,这样可以避免因为走线过长而引起的波形变形,降低对信号通信和数据传输的影响。在实际设计中,可在uim-vcc和uim-gnd之间并联一个0.1μf的电容,并在uim- clk、uim-io、uim-rst与uim-gnd之间并联一个33p的电容,这样可以滤除射频信号的干扰。同时应在uimcl-k、uim-io、 uim-rst走线上串联33ω的电阻。uim与em200模块的接口电路连接关系图如图3所示。
3.2 系统音频部分设计
em200模块提供有完整的音频接口,设计时只需要增加少量外围辅助元器件即可。音频分为主通道和辅助通道两部分。此外,音频设计也应该尽量远离模块的射频部分,以降低射频对于音频的干扰。由于第一路音频输入输出通道(mici-p、mici-n;earl-p、earl-n)全部为差分信号,所以在具体的pcb布线时,必须满足差分信号走线的要求,并且走线要尽可能的短,以避免射频信号对音频产生干扰。如果仅使用一路音频通道,那么,最好使用第一路主音频通道。其主音频输入输出通道的设计电路如图4所示。
3.3 系统状态指示灯设计
为了更直观的了解无线数据传输系统的工作状态。本系统设计了由em200 cdma无线数据传输模块lpg管脚控制的led灯来作为指示网络状态的标志。并通过转台指示灯闪烁模式的不同来表示不同的网络状态。实际设计中,lpg 管脚不能直接驱动led,而需要配合三极管使用,具体的状态指示灯电路如图5所示。
4 移动终端软件设计
本系统的软件由上位机和下位机软件、服务器应用界面和数据库三部分构成,下位机软件负责arm微控制器与cdma模块之间的串口通信,其流程图如图6所示。
要使得无线数据传输系统能够正确的传送数据,就必须顺利接入网络。无线数据传输系统需要登陆cdma网络并与pdsn网关通过lcp、pa-p、ipcp 协议进行协商。其中lcp、pap和ipcp协议的帧结构大同小异,最常用的是请求req、响应ack和拒绝nak三种帧。lpc2210微控制器与 pdsn各为一方进行协商,任何一方都可以发送req帧来请求某方面的配置,另一方认为不能接受配置,则会回应nak帧;如果可以接受,则回应ack帧。

迷你输送机的制作
中国电信加快数字化转型,为万物互联注智
人工智能已进入新的爆发增长期 但目前发展仍然存在挑战
日企竞相研发氢燃料电池汽车
汽车全部大降价,最高降幅达到了8.5万
无线数据传输系统设计
天齐锂业2020年第一季度将进入产能爬坡状态 看好氢氧化锂产品
机器人实现随时随地楼内跑腿服务,规模化尚需时间
从新手游上线看游戏数据库选型
争夺芯片业务不断缩小的物理冗余
windows Mobile系统简介
十六die NAND闪存诞生:单颗容量64GB
佛山照明与清华大学美术学院正式签署合作协议
关于VM系列振弦传感器测量模块 固件版本SF3.50相较于SF3.33的新特性说明
Linux中CMake的使用2-同目录下多个源文件
南孚推出了一款黑胶唱片无线充电器
防欺诈的燃料分配器流量计传感器的原理及设计
ADC在电路中扮演的作用 衡量ADC性能的几个重要指标
服务机器人市场激增,底盘市场需求迎爆发
一文读懂增强现实技术原理及特点