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GPRS / CDMA 应用方案
发布时间:2008-8-7 18:01:22  被阅览数: 次

 

        无线移动通讯网络的发展，特别是GPRS和CDMA数据通讯技术的出现，为各种智能设备的远程无线通讯提供了新的手段，也成为了嵌入式系统应用的一个重要领域。
 
        如何选择一个合适的嵌入式开发平台（包括硬件和软件）构筑GPRS/CDMA的终端产品，是GPRS/CDMA系统设计工程师所面临的一个重要问题。工程师们往往关心如下几个问题：
  • 使用这个嵌入式平台的成本，包括开发成本和最终产品的生产成本
  • 有没有完整、可靠的PPP-TCP/IP协议栈来支持GPRS/CDMA通信
  • 完成产品的开发是否容易，包括软件开发和硬件开发
       
        英创嵌入式主板正好从这几个方面适合了GPRS/CDMA工程师的需要。首先，客户可以在本网站上直接了解到英创嵌入式主板的价格，直接评价使用英创嵌入式产品的成本；其次，英创的两大系列主板ARM9系列和X86系列均适宜用作GPRS/CDMA开发：其中ARM9系列由于采用WinCE操作系统，可以直接调用Windows成熟可靠的TCP/IP协议栈，英创公司也提供了相应的例程，而对于X86系统，也提供了完整的解决方案，其中包括针对GPRS/CDMA的PPP-TCP/IP协议栈，这个协议栈是基于商业级源码，经过大量客户使用证明是完整、可靠的协议栈；最后，需要进行GPRS/CDMA开发的工程师只需要向英创订购一套GPRS/CDMA开发套件，就可以直接进入产品的开发，英创提供了开发的例程和相关的配套电路图，使产品的开发成为轻松的工作。
 
 
  订购GPRS/CDMA开发套件
        英创直接向客户提供GPRS/CDMA的开发套件，这个开发套件的基本组成如下：
 
组成部件
说明
英创嵌入式网络模块基本开发套件
客户先可根据自己的需求选定进行GPRS/CDMA开发的英创嵌入式主板的型号，英创模块每个型号均有相关的开发套件。开发套件所包含的开发底板均有GPRS/CDMA模块的安装位置和SIM卡座等必需的硬件配置；同时，（根据不同的型号）配套的开发光盘中也免费提供了GPRS/CDMA PPP-TCP/IP协议栈和开发例程。
GPRS/CDMA通讯模块
英创公司建议采用Siemens MC39i、华为GTM900 GPRS通讯模块或WAVECOM Q2358C CDMA通讯模块。客户也可自行向其它供应商订购。

Siemens MC39i GPRS通讯模块

WAVECOM Q2358C CDMA通讯模块

建议订购LCD液晶模块
不是必需的组件。但英创公司强烈建议客户使用一个LCD模块，这样可以在程序开发的时候带来很多额外的方便。

 

典型GPRS开发环境：EM9000开发套件 +  MC39i

 

 

典型CDMA开发环境：ETR232i开发套件 + Q2358C

 
 
  GPRS/CDMA数据通讯的技术基础
        我们知道互联网（Internet）数据通讯的核心协议是TCP/IP协议，GPRS/CDMA为了实现与互联网设备的数据通讯，自然地也把TCP/IP协议作为了它们的核心协议。在链路层，GPRS/CDMA网络均采用了PPP协议来支持各个节点的动态登录，动态登录过程与PC机通过有线Modem登录的过程是完全一样的，其主要特点是节点设备启动PPP登录过程，GPRS或CDMA节点服务器为该节点动态配置IP地址。一般来讲，设备一旦获得了动态IP，就可以以客户端方式与互联网上的服务器设备进行数据通讯了。
 
 
  进行GPRS/CDMA数据通讯的平台
        从应用产品的角度看，具有无线数据通讯功能的智能设备已是一种具有相当复杂程度的系统，因为系统不仅需要有效地实现PPP-TCP/IP协议，同时又能对应用相关的过程进行及时监测和控制。对于复杂智能系统，稳定的操作系统及其完善的API接口是很有必要的，这样应用程序可直接操作各个API函数来实现基于PPP-TCP/IP的数据通讯，以及相关的数据采集、处理及文件存储等功能，而无需知道实现的细节。英创公司集中了在嵌入式操作平台、TCP/IP网络协议等方面的优势，为客户最终实现各种应用，搭建了一个高效嵌入式系统构架。如下图所示是英创系统实现GPRS/CDMA功能的系统构架，图中不同颜色的方块代表系统中各个功能组件：
 
 
  • 英创嵌入式主板（网络模块）：英创公司的大部分嵌入式主板都可作为系统的核心硬件平台。英创嵌入式主板均采用ARM9或X86系列CPU，与系统存储器等外设构成嵌入式系统的基本环境。物理上英创嵌入式主板以器件的形式插在用户扩展电路单元上，从而构成整机产品。
  • BIOS及低层驱动程序：对于X86系统，BIOS及低层驱动程序实现PC兼容的运行环境，支持DOS操作系统及PPP协议、以太网协议对硬件的操作；而对于ARM9系统，由于采用WinCE操作系统，已经没有了传统的BIOS概念，WinCE内核实现了对硬件的初始化并提供相应的低层操作API。
  • GPRS/CMDA模块：是进行无线数据传输的物理通道，一般通过异步串口与英创的嵌入式主板相连。目前市面上大多数的厂商无线模块均可使用，GPRS方面如Siemens、华为、SonyEricsson、Motorola、Wavecom等等，CDMA方面以Wavecom、南韩的模块为主。
  • 用户扩展电路单元：一般作为产品的母板与整机机箱结合，提供所需的各种输入输出硬件接口，如RS232、RS485、以太网的RJ45、电源等，对有用户操作界面的，还需提供LCD和矩阵键盘接口。用户扩展电路单元内部需承载英创的嵌入式网络模块、无线通讯模块、面向应用的专用电路单元。
  • 操作系统：ARM9系列选用WinCE作为操作系统，WinCE不仅拥有嵌入式操作系统的精简可靠的优点，而且继承了Windows家族的优秀传统，支持eVC 或VS2005来进行应用开发，在PC机上进行软件开发的工程师，仅需通过极短时间的学习，就能够迅速掌握开发流程和方法，从而进行应用软件的开发；而X86系列选用DOS作为基本的操作系统，这主要是因为DOS操作系统是一个已被PC长期广泛应用，经过考验的操作系统，它所提供的存储器管理和文件系统已能满足绝大多数应用的需求，同时在DOS上已有大量廉价优秀的软件开发工具（如Borland C/C++ 3.1），从而大大降低了应用开发风险，加快了产品的开发进度。
  • PPP-TCP/IP协议库：由于WinCE操作系统直接采用eVC或VS2005进行应用开发，可以直接调用Windows丰富的API函数，当然也包括支持PPP连接的TCP/IP API，英创公司的ARM9系列主板可以轻松地实现GPRS/CDMA通讯；而对于X86系列，英创公司提供了完善的PPP-TCP/IP协议库，支持多个连接，使用户能方便的处理不同的网络情况，对GPRS应用，在PPP层，还支持串口多路转换协议，使用户在使用TCP/IP数据通讯的同时，还能使用标准AT指令进行短信收发及对GPRS模块进行状态监测。
  • 应用程序：这是由用户根据其应用需求开发的最终的程序，无论是WinCE或DOS环境，一般是一个可执行的EXE文件。用户采用软件开发工具，通过调用系统平台所提供的各种API函数，来实现所需的各种功能。

 

  GPRS/CDMA数据通讯的应用类型
        一般来说，GPRS/CDMA无线数据通讯技术的应用可分成两种类型，一种类型是标准的客户端/服务器模式的应用，另一类是无线网关的应用。以下对两种应用类型的特点作简要介绍。
 
1． 客户端/服务器应用模式
        在客户端/服务器模式的应用中，以英创嵌入式主板为核心的智能单元，一般是以客户端的方式来工作，互联网的另一边是用户建立的数据中心，一般以服务器的方式工作。其网络的结构关系如下图所示：
 
GPRS解决方案
 
 
        在此应用模式下，作为服务器的用户数据中心，需要有固定的IP地址，或利用动态DNS转换的固定域名地址，这样客户端就可方便地得到服务器的IP地址（直接或通过DNS解析获得IP，如英创公司X86系列提供的TCP/IP库提供有DNS解析的API函数），从而建立TCP连接。获得固定的方式，一种是传统的申请固定IP，一种是ADSL上网+动态域名更新。用户数据中心服务器程序中相关的网络部分是标准的网络通讯程序，对Windows环境，可采用各种软件工具来设计。
 
        对已有外部设备，可采用RS232或RS485接口把数据取到系统中，进行必要处理后，发送到数据中心。对新应用，可直接把测控单元做在扩展底板。英创的嵌入式主板均提供有精简的ISA总线，可与大多数外围芯片直接相连。客户端单元的电源应有较大的瞬间电流输出能力，以满足无线模块在数据发送时的供电需求。
 
        英创嵌入式主板的开发评估底板实际上可作为客户开发自己的扩展电路单元的原型，英创评估底板上一般都包括了GPRS无线模块接口、RS232/RS485接口、LCD接口、通用数字IO。用户一方面可在其上开发应用程序，另一方面可利用评估底板的原理图和PCB图，快速完成满足自己需求的底板设计。
 
2． 无线网关应用模式
        在网关类型的应用中，通常需面对两个网络，一个是内部局域网，另一个就是外部互联网。注：对于X86系列，英创公司所提供的TCP/IP协议库，可支持标准的NAT协议（*又注：X86系列中支持标准NAT协议的以太-GPRS/CDMA软件不属于免费向用户提供的软件范畴）。
 
        作为无线网关的英创嵌入式主板，通常配置有一个内部局域网IP（如192.168.201.58），通过PPP配置获得外部互联网的动态IP（如w1.x1.y1.z1）。对内网的设备，需把无线网关的IP设置为它们的网关地址，这样当内网设备访问互联网时，数据将被送到网关，NAT协议则用自己的外网IP（w1.x1.y1.z1）及随机生成端口号替代内网设备的IP／端口号，并通过无线信道发送到互联网上的目的节点，同时在网关内部建立IP／端口号映射表，当网关收到来自互联网的数据时，将根据映射表查出内网的IP/端口，并把数据传送到该设备。英创的NAT类型的无线网关可支持TCP、UDP、ICMP三种数据类型，可满足各种应用需求。
 
GPRS网关
 
        在金融领域，利用无线网关替代DDN专线与银行的ATM机相连，通过GPRS无线信道与银行的前置计算机进行TCP/IP数据通讯，可大幅度降低银行ATM机的营运费用。在安防领域，用基于CDMA的无线网关把实时图象信息通过UDP数据报发到控制中心。这些都是无线网关的典型应用。另一方面，用户还可利用API接口，实现应用中的一些专用功能。
 
 

 
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