基于GPRS的远程监控系统的应用研究

论文题目: 基于GPRS的远程监控系统的应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 精密仪器及机械

作者: 朱炫鹏

导师: 朱欣华

关键词: 远程监控,嵌入式系统,无线通信

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文在对目前远程监控系统可能采用的几种主要的通信方式的原理和特点进行比较的基础上,选择了GPRS作为远程监控系统中的通信方式,并以车辆定位信息远程传送模块和电力远程数据采集模块为例,开展了具体的研究和设计。采用GPRS技术,硬件上需要加入GPRS无线模块,软件上需要实现PPP、IP、UDP和TCP等网络协议。本文根据两个模块硬件平台的不同特点,设计了两种不同的硬件结构和软件框架。车辆定位信息远程传送模块的处理器采用51系列单片机,通过扩展的两个串口分别与GPS 15(GPS接收机)和CMS91(GPRS无线模块)相连。由于单片机性能有限,对软件结构和网络协议都作了必要的设计和简化。为避免处理器堆栈溢出,各协议的函数不相互调用,而是由主程序调用。协议数据报存放在内存页中,传递数据报只需给出内存页号即可。PPP协议的协商自动机根据实际的协商流程作了简化,运输层使用UDP协议。电力远程数据采集模块的处理器采用高性能的S3C44B0X,它的两个串口分别与CMS91和现场智能设备相连。在S3C44B0X上移植了μC/OS-II嵌入式操作系统。各软件模块都以任务的形式存在,由μC/OS-II调度运行。为了增强可靠性,传输层使用TCP协议,能够与对方建立一个连接,有重发和基本的流控功能。经测试,两个模块能够顺利地进行GPRS拨号,并发送数据。数据通过Internet传至测试主机的延时不超过3秒,丢包率很低,基本满足了设计要求。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题研究的意义

1.2 国内外的现状、水平及发展

1.2.1 远程监控系统中的有线通信技术

1.2.2 远程监控系统中的无线通信技术

1.2.3 有线通信技术和无线通信技术在远程监控系统中的应用比较

1.3 课题研究的主要内容和途径

1.4 小结

第二章 GPRS的通信原理

2.1 引言

2.2 GSM系统结构

2.3 GPRS系统结构

2.4 GPRS的传输协议平台

2.5 GPRS的信令平台

2.6 GPRS的移动性管理功能

2.6.1 移动性管理状态

2.6.2 GPRS 附着程序

2.6.3 GPRS 分离程序

2.7 GPRS的会话管理功能

2.7.1 概述

2.7.1.1 PDP环境

2.7.1.2 PDP地址

2.7.1.3 PDP状态

2.7.2 移动台发起的分组数据业务

2.7.2.1 PDP环境的激活

2.7.2.2 PDP环境的撤消

2.8 小结

第三章 TCP/IP协议原理

3.1 引言

3.2 TCP/IP 协议的体系结构

3.2.1 OSI参考模型

3.2.2 TCP/IP协议的参考模型

3.3 PPP协议

3.3.1 PPP协议的帧格式

3.3.1.1 HDLC帧的格式

3.3.1.2 LCP包的格式

3.3.1.3 PAP包的格式

3.3.1.4 IPCP包的格式

3.3.1.5 IP报的格式

3.3.2 PPP协议的阶段划分

3.3.3 PPP协议的选项协商

3.4 IP协议

3.5 UDP协议

3.6 TCP协议

3.6.1 TCP的数据报格式

3.6.2 TCP连接的建立和终止

3.6.3 TCP的流量控制

3.7 小结

第四章 基于GPRS的车辆定位信息远程传送模块的设计

4.1 CMS91 及应用

4.1.1 CMS91 的硬件结构

4.1.2 CMS91 的软件接口

4.2 GPS 15 及应用

4.3 通信接口芯片 16C552

4.4 系统的硬件设计

4.4.1 单片机及存储器

4.4.2 16C552 与CMS91、GPS 15 的连接

4.4.3 电源

4.4.4 CMS91 的使用

4.5 系统的软件设计

4.5.1 系统软件的总体结构和思路

4.5.2 内存管理系统

4.5.3 CMS91 驱动

4.5.4 定时函数

4.5.5 PPP协议

4.5.6 IP协议

4.5.7 UDP协议

4.5.8 GPS数据处理模块

4.6 小结

第五章 基于GPRS的电力远程数据采集模块的设计

5.1 ARM7 处理器

5.1.1 ARM7TDMI的编程模型

5.1.2 内存控制器

5.1.3 时钟和电源管理

5.1.4 UART

5.1.5 中断

5.1.6 实时时钟

5.2 μC/OS-II及其移植

5.2.1 μC/OS-II简介

5.2.2 μC/OS-II在S3C44B0X上的移植

5.3 系统的硬件设计

5.3.1 外围电路

5.3.2 存储器

5.3.3 串口

5.4 系统的软件设计

5.4.1 处理器的启动代码

5.4.2 处理器串口的驱动

5.4.3 任务的分配

5.4.4 CMS91 的驱动

5.4.5 PPP协议

5.4.6 IP协议

5.4.7 TCP协议

5.4.8 接收测量数据

5.4.9 控制任务

5.5 小结

第六章 系统测试和结论

6.1 实物简介

6.2 系统测试

6.2.1 测试平台的构建

6.2.2 测试结果

6.3 结论

致谢

参考文献

作者简介

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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