基于ARM平台和GPRS的远程监控系统图文Word格式文档下载.docx

基于ARM平台和GPRS的远程监控系统图文Word格式文档下载.docx

《基于ARM平台和GPRS的远程监控系统图文Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM平台和GPRS的远程监控系统图文Word格式文档下载.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

摘　要:

主要介绍一种基于嵌入式处理器ARM平台以及GPRS网络通信技术实现远程数据传输的系统,从而实现远程数据和图像实时监控功能。

核心部分主要包括利用嵌入式处理器ARM实现以太网协议到GPRS协议之间的转换、数字图像的处理;

利用当前比较成熟的GPRS技术实现远程无线通信等。

由于GPRS网络具有永远在线、快速登录、按量收费和自由切换等优点,从而保证了系统的实用性、稳定性,并且大大减少了系统的建设投资和运营费用。

关键词:

GPRS;

ARM;

监控系统

中图法分类号:

TP311;

TP393　　　文献标识码:

A　　　文章编号:

100123695（20060620196203

RemoteMonitoringSystemBasedonARMandGPRSNetwork

JIWei2ping,LUOFei,CAOJian2zhong,CHENGXin2hui

（CollegeofAutomation,SouthChinaUniversityofTechnology,Abstract:

Thispapermainlyintroducesasystembasedonenetwlishesthetrans2

missionandsupervisorofremotedata.ThecoreofthisrfromEthernettoGPRS,thedisposalofdataimageandthecommunicationGPRS.Itayson2line,loggingonpromptly,chargingbyquantity,switchingfreelyanditandgreatlyreducestheinvestmentandrunningex2penditure.

Keywords:

oring1　引言

随着无线通信技术的应用日益广泛,对通信速度的要求越来越高。

为了能够向GSM用户提供高速度的分组形式数据业务,移动公司利用现成的GSM网络的绝大部分基础设施,进行软件升级,形成了一种新的网络逻辑实体———通用分组无线业务GPRS（GeneralPacketRadioService。

GPRS技术以分组交换技术为基础,在移动用户和数据网络之间提供一种链接,给移动用户提供高速无线IP和X.25服务,用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务,包括收发E2mail、进行

Internet浏览等。

GPRS的突出优越性在于:

（1高传输速度。

GPRS理论上可提供高达171.2Kbps的

传输速率,实际测试速率也能达到30Kbps～50Kbps。

（2收费合理。

GPRS通信实行按流量收费,用户可以一直在线,大大节省了通信费用。

因此,利用GPRS组建的无线通信系统是一种造价低,易于维护和推广,无制约,可靠性高,稳定性好,具有一定的先进性,标准性且易于扩充的系统。

可以说,将GPRS应用于监控系统数据的传输是目前最理想的选择。

本监控系统致力于设计一种基于嵌入式32位处理器ARM平台以及GPRS技术的通用监控终端,实现远程无线图

像信息以及各种现场数据的传输。

针对不同的应用场合只要根据相应的技术要求在硬件和软件上作少许裁剪即可广泛应用于水文遥测、工业监控、船载远程视频监控、油田油井监控、各种电力系统监控等不同场合。

2　系统设计

211　监控系统的整体结构

本系统由现场各种形式数字I/O量和模拟量采集以及现场图像信息采集、GPRS通信网络、监测中心上位机软件三大部分构成。

其中现场数字I/O量、模拟量采集以及现场图像信息采集由系统的监控终端完成。

此外,终端还必须同时分析、记录采集数据供上位机查询,并在现场出现异常事件时主动上传报警信息。

GPRS通信网络是监测中心与现场监控终端之间数据传输的桥梁,通过GPRS网络使现场相关数据能够及时传送到监测中心计算机;

监测中心软件一方面通过GPRS网络与现场监控终端进行双向通信,另一方面为用户提供一个可视化界面,让用户足不出户即可了解远方变压器相对实时的运行状况。

监控系统的结构如图1所示。

由于GPRS网络的工作方式是以IP地址寻址为基础的,所以上位机作为网络的服务器端,指定固定的IP和端口号,而终端只需要简单接入Internet,具备公网动态分配的IP地址即可。

终端接入Internet,具备IP之后,主动向上位机发送数据进行连接。

当连接通道建立以后,上位机和终端即可以进行双

・691・计算机应用研究2006年

工数据传输。

上位机根据用户要求,通过GPRS网络向终端发送数据帧。

终端接收到数据帧后,先分析内容,再执行相应命令:

或采集数据返回数据帧到上位机,或对指定开关量进行动作。

此外,当现场数据超过某设定值时,终端还能够主动向上位机发送数据帧,实现报警功能。

由于篇幅所限,本文以下主要就监控终端的硬件设计部分做重点阐述,软件部分只做简要介绍

。

212　监控终端硬件设计方案

本监控终端包括图像采集、数字I/O和模拟量采集、数据处理等三大部分,其各部分之间以及GPRS的逻辑连接如图2所示

该终端采用主从双CPU设计,主CPU采用32位嵌入式

ARM处理器,从CPU采用工业控制较常用的51系列单片机,

主从CPU间采用串行口通信交换信息。

考虑到系统的技术要求以及成本因素,主CPU我们选用的是Samsung公司推出的

16/32位RISC处理器

S3C44B0X。

S3C44B0X采用了

ARM7TDMI内核,0.25

μm工艺的CMOS标准宏单元和存储编译器,是一款高性价比和高性能的微控制器解决方案,它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。

S3C44B0X的突出优点不但在于它采用了ARM公司

设计的16/32位ARM7TDMIRISC处理器（66MHz,同时它还提供了丰富的内置部件,包括8KBCache、内部SRAM、LCD控制器、带自动握手的二通道UART、四通道DMA、系统管理器（片选逻辑,FP/EDO/SDRAM控制器、代用PWM功能的五通道定制器、I/O端口、RTC、八通道10位ADC、IIC2BUS接口、

IIS2BUS接口、同步SIO接口和PLL倍频器。

从CPU采用的是

常用的51系列单片机AT89C52。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS八位单片机,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,且具有逻辑加密,与标准MCS251指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用八位

中央处理器（CPU和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机适用于许多较为复杂的控制应用场合。

终端的工作原理如下:

主CPU主要是完成从CPU的指令转发、GPRS的驱动以及接口协议转换。

当用户需要采集模拟

量输入或者需要对I/O口进行操作的时候,上位机通过UDP协议将一帧数据通过GPRS网络发送到主CPU,主CPU接收到指令后,先将其解包,再通过串行口将数据部分转发到从

CPU89C52,由89C52完成相关的操作,然后返回数据到主CPU,主CPU进行IP数据包的封装工作,最后返回给上位机。

主CPU通过AT指令来对GPRSModem进行初始化和各种操作。

当终端与上位机建立连接以后,上位机可以登录外接网络摄像机的网页看到实时的监控图像,该图像数据由主CPU完成打包工作,并根据GPRS网络状态5s～15s自动刷新一次。

所有的数据全部在GPRS网络内传输,传输速度为44K左右,满足图像的传输要求。

另外,因为GPRS串行PPP接口与网络摄像机的以太网接口不兼容,所以主CPU还要完成IP数据包的链路层协议的高速转换。

从CPU完成数字I/O和模拟量采集功能,直接控制低速的外围设备。

外围设备相对于主CPU来说是慢速设备,所以这部分将由普通的八位CPU来完成控制,并通过串行口与主

CPU进行信息交换,以提高系统速度。

其中模拟量的采集和A/D转换由TLC2543外部数字

PC900V的P3口读入;

外;

从,量数据,本终端扩展了两个大容量的外部存储器

HY57V641620（8MB的SDRAM,SST39VF1601（2MB的

Flash。

其中8MB的SDRAM主要负责程序的运行以及中间

数据的保存,2MB的Flash主要负责源程序的保存以及一些需要掉电保护的历史数据。

图像的采集由网络摄像机负责,目前市面上已经有比较成熟的该类型产品。

经过充分的选择比较,我们选用了深圳安信阳光有限公司生产的彩眼HRM600GJ。

HRM600GJ自身带有以太网接口。

自动拍摄的静态JPEG格式图像通过以太网接口送入ARM处理器等待处理。

由于S3C44B0X片内不带以太网接口,我们必须扩展一片以太网接口芯片实现彩眼和ARM处理器之间的互连。

从硬件的角度看,以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（PhysicalLayer,PHY两大部分构成,目前常见的以太网接口芯片,如RTL8019,RTL8029,

RTL8039,CS8900,DM9008等,其内部结构也主要包含这两部

分。

通过比较,我们选用了较常用也是性价比相对较高的

RTL8019作为以太网接口芯片。

剩下的工作主要是利用GPRS网络和远程上位机建立链接,以实现图像信息和现场各种I/O、模拟量、报警信息等数据的无线传输。

S3C44B0X的UART单元提供两个独立的异步

串行I/O口（AsynchronousSerialI/O,SIO,每个通信口均可工作在中断模式或DMA模式下,即UART能产生内部中断请求或DMA请求在CPU和串行I/O口之间传送数据。

另外,如果要实现终端和远程上位机无线互连,还必须配置无线GPRS

Modem,通过GPRSModem接入互联网。

考虑到通信的稳定性

和可靠性,我们选用了目前市场上比较成熟的由SIMENS生产的GPRS无线ModemMC35IT。

MC35IT通过标注RS2232接口和终端交换数据,但由于RS22322C标准所定义的高、低电平信

・

791・第6期

戢卫平等:

基于ARM平台和GPRS的远程监控系统　　　

号与S3C44B0X系统的LVTTL电路所定义的高、低电平信号完全不同,LVTTL的标准逻辑“1”对应2V～3.3V电平,标准逻辑“0”对应0V～0.4V电平,而RS22322C标准采用负逻辑方式,标准逻