用GPRS modem實(shí)現(xiàn)嵌入式Internet接入系統(tǒng)

摘要：運(yùn)用ARM單片機(jī)LPC2104及西門子公司的GPRSmodem設(shè)計(jì)一種嵌入式Internet接入系統(tǒng)，并提供相應(yīng)的硬件原理圖和嵌入式操作系統(tǒng)移植方案。

    關(guān)鍵詞：uc/OS-II uIP GPRS TCP/IP 嵌入式Internet

引言

隨著GPRS技術(shù)在無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展，GPRSmodem作為GPRS在Internet的PC機(jī)終端已得到了廣泛應(yīng)用。相應(yīng)的，在單片機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)用GPRSmodem實(shí)現(xiàn)Internet接入也已開(kāi)始為人們所重視。GPRS可以發(fā)揮永遠(yuǎn)在線、快速登錄、按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)勢(shì)。如果無(wú)線傳輸?shù)膬H僅只是低速數(shù)據(jù)，用成本較高的PC機(jī)來(lái)控制則成本過(guò)高。本文采用在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II中移植一種小型TCP/IP協(xié)議棧uIP的方法，提供了一套運(yùn)用ARM CPU及西門子公司的GPRSmodem（MC35）來(lái)實(shí)現(xiàn)Internet接入的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 GPRS接入Internet模型設(shè)計(jì)

如圖1所示，GPRS網(wǎng)絡(luò)主要由在GSM基站中新增加的GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)組成，并通過(guò)GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與Internet的互聯(lián)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要與Internet交互信息的數(shù)據(jù)先通過(guò)GPRSmodem與當(dāng)?shù)谿SM基站中的GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，并進(jìn)入GPRS網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)GPRS網(wǎng)關(guān)與Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在本系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵有二：一是ARM CPU與GPRSmodem的連接，即數(shù)據(jù)端的串行數(shù)據(jù)經(jīng)ARM CPU的串口發(fā)送到GPRSmodem上；二是在ARM CPU中嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II，然后在uC/OS-II中移植uIP,實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。

圖1

2 系統(tǒng)的分層考慮與協(xié)議轉(zhuǎn)換

圖2簡(jiǎn)單示意了本系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)，把GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)等GPRS內(nèi)部節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化抽象為GPRS網(wǎng)絡(luò)，把GPRS內(nèi)部協(xié)議及Internet網(wǎng)關(guān)協(xié)議等簡(jiǎn)化抽象為GPRS網(wǎng)關(guān)協(xié)議。

物理層：ARM CPU利用AT指令對(duì)GPRSmodem進(jìn)行撥號(hào)。反饋應(yīng)答后，一條物理通道即GPRS信道就在本系統(tǒng)中的GPRSmodem和Internet之間建立起來(lái)。

數(shù)據(jù)鏈路層：PPP協(xié)議將原始的GPRS物理層連接改造成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，系統(tǒng)將成本遠(yuǎn)程登錄Internet，并得到GPRS網(wǎng)關(guān)分配的A類IP地址。

網(wǎng)絡(luò)層：采用IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IP協(xié)議將接入Internet的具有不同IP地址的終端都聯(lián)系起來(lái)。經(jīng)過(guò)IP路由選擇，可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與連在Internet上的任一IP終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

傳輸層：選擇TCP作為傳輸層協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸提供面向連接、可靠服務(wù)。

3 uC/OS-II與小型TCP/IP協(xié)議棧uIP

uC/OS-II是由Jean J.Labrosse編寫的一種免費(fèi)公開(kāi)源代碼的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。作為一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核，它沒(méi)有提供通信軟件庫(kù)。UIP是由瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院的Adam Dunkels等開(kāi)發(fā)的一種免費(fèi)公開(kāi)源

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