嵌入式linux移動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　嵌入式Linux移動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　作 者 姓 名 xx </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) xx </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名 xx </p><p>　　專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 &l

2、t;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第一章 嵌入式操作系統(tǒng)3</p><p>　　1.1嵌入式操作系統(tǒng)的概述3</p><p>　　1.2嵌入式系統(tǒng)的概念3</p><

3、;p>　　1.3常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)3</p><p>　　1.4嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)5</p><p>　　第二章 嵌入式Linux操作系統(tǒng)6</p><p>　　2.1嵌入式Linux及其特點(diǎn)6</p><p>　　2.1.1 Linux的優(yōu)勢(shì)6</p><p>　　2.1.2嵌入式Linux及技術(shù)特

4、點(diǎn)6</p><p>　　2.2 Linux文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.3 Linux基本命令8</p><p>　　2.4 Linux嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)10</p><p>　　2.4.1系統(tǒng)軟件操作平臺(tái)10</p><p>　　2.4.2系統(tǒng)硬件平臺(tái)10</p><

5、p>　　2.4.3嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式11</p><p>　　第三章 GPRS 簡(jiǎn)介13</p><p>　　3.1 GPRS基礎(chǔ)知識(shí)13</p><p>　　3.2 GPRS的主要特點(diǎn)13</p><p>　　3.3 GPRS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)14</p><p>　　3.4 GPRS(M23)模

6、塊15</p><p>　　3.4.1模塊(M23)特征15</p><p>　　3.4.2 GPRS模塊無(wú)線上網(wǎng)AT指令簡(jiǎn)介15</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1系統(tǒng)概述18</p><p>　　4.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)18</p><p>　　

7、4.2.1 GPRS模塊18</p><p>　　4.2.2 UART-IRDA-485-SD模塊19</p><p>　　4.2.3 POWER-AD-DA-LED-BEEP模塊20</p><p>　　4.2.4 BUS-Drive模塊21</p><p>　　4.2.5 以太網(wǎng)接口電路22</p><p&g

8、t;　　4.2.6 PCMCIA接口電路23</p><p>　　4.2.7 LED數(shù)碼顯示電路和直流電機(jī)控制電路24</p><p>　　4.2.8 彩色液晶屏及觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路25</p><p>　　4.2.9 IIS數(shù)字音頻輸入輸出電路26</p><p>　　4.2.10 USB HOST/Device 接口電路26<

9、/p><p>　　第五章 總結(jié)與展望27</p><p>　　5.1設(shè)計(jì)總結(jié)27</p><p>　　5.2設(shè)計(jì)展望28</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　附 錄30</b></p><p><

10、;b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展,價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)小巧的CPU 和外設(shè)的結(jié)合為嵌入式系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構(gòu)。LINUX 則是以核心為基礎(chǔ)的、完全內(nèi)存保護(hù)、支持多任務(wù)多進(jìn)程, 支持廣泛的硬件; 而且價(jià)格低廉、易開(kāi)發(fā)、資料豐富, 可定制內(nèi)核。這些都從根本上消

11、除了限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸, 加上當(dāng)前國(guó)家對(duì)自主操作系統(tǒng)的大力支持, 也為源碼開(kāi)放的LINUX 的推廣提供了廣闊的發(fā)展前景。從安全的角度來(lái)看, LINUX 程序源碼全部公開(kāi), 包括系統(tǒng)內(nèi)核,開(kāi)發(fā)人員可以對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行定制和修改, 從而也不必?fù)?dān)心像MS window 操作系統(tǒng)中“后門(mén)”的威脅。</p><p>　　GPRS 是一個(gè)用于通過(guò) GSM 傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組服務(wù)，是一種卓越的數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。盡管 GSM 上

12、的數(shù)據(jù)是線路交換的并且不管怎樣都占用一個(gè)通道，但是 GPRS 上的數(shù)據(jù)是一直連接的（always-on）、分組交換（packet-switched）的數(shù)據(jù)流。GSM 的傳輸速度一般是 9.6 kbps，而 GPRS 能夠運(yùn)行的速度為 56 kbps 到 170 kbps。GPRS 是在基本的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)改造而來(lái)的, 主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS) 、無(wú)線基站子系統(tǒng)(BSS) 和移動(dòng)臺(tái)(MS) 三大部分組成。</p>

13、<p>　　關(guān)鍵詞：Linux GPRS 數(shù)據(jù)采集</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of microprocessor technology, low-cost, cabinet structure of CPU and link of peripherals

14、 for embedded systems to provide stable and reliable hardware architecture. LINUX is a core-based, full memory protection, support for multi-task and Multi-process, supports a wide range of hardware, but also inexpensive

15、 and easy to develop, informative, customizable core. These are fundamentally eliminating the restrictions on embedded systems development bottleneck, coupled with t</p><p>　　GPRS is one of GSM packet data s

16、ervices for the transmission of data through GSM, is a superior digital cellular standards. While the data of GSM is circuitry exchange and it has occupied a passage in any case, but the data of GPRS has been always-on,

17、packet-switched the flow of data. The transmission speed of GSM is generally 9.6 kbps, and the speed of GPRS can run for 56 kbps to 170 kbps. . GPRS is the fundamental transformation of cellular mobile communications sys

18、tems and mainly made up of t</p><p>　　keywords：Linux ; GPRS ; data collection</p><p>　　第一章 嵌入式操作系統(tǒng)</p><p>　　1.1嵌入式操作系統(tǒng)的概述</p><p>　　經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度改變了人們的生活、工作和娛

19、樂(lè)方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統(tǒng)具有無(wú)數(shù)的種類(lèi)，每類(lèi)都具有自己獨(dú)特的個(gè)性。例如，MP3、數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同。汽車(chē)中更是具有多個(gè)嵌入式系統(tǒng)，使汽車(chē)更輕快、更干凈、更容易駕駛。</p><p>　　即使不可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)也無(wú)處不在。嵌入式系統(tǒng)在很多產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并逐步改變著這些產(chǎn)業(yè)，包括工業(yè)自動(dòng)化、國(guó)防、運(yùn)輸和航天領(lǐng)域。例如神州飛船和長(zhǎng)征火箭中肯定有很多嵌入式系統(tǒng)，導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)也是嵌入式

20、系統(tǒng)，高檔汽車(chē)中也有多達(dá)幾十個(gè)嵌入式系統(tǒng)[1]。</p><p>　　在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統(tǒng)，但未必知道它們。事實(shí)上，幾乎所有帶有一點(diǎn)“智能”的家電（全自動(dòng)洗衣機(jī)、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)能力和多樣性，使得視聽(tīng)、工作場(chǎng)所甚至健身設(shè)備中到處都有嵌入式系統(tǒng)。</p><p>　　1.2嵌入式系統(tǒng)的概念</p><p>　　目前，對(duì)

21、嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒(méi)有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義： </p><p>　　1）從技術(shù)的角度定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　2）從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是

22、更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整的部分，稱(chēng)為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。</p><p>　　1.3常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)</p><p>　　1. 嵌入式Linux</p><p>　　uClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開(kāi)放代碼。uClinux從Linux 2.0/2.4內(nèi)核派生而來(lái)，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。

23、它是專(zhuān)門(mén)針對(duì)沒(méi)有MMU的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。適用于沒(méi)有虛擬內(nèi)存或內(nèi)存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式系統(tǒng)。它保留了Linux的大部分優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對(duì)各種文件系統(tǒng)的支持、以及標(biāo)準(zhǔn)豐富的API等。</p><p><b>　　2. Win CE</b></p>&

24、lt;p>　　Windows CE是微軟開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類(lèi)的電子設(shè)備操作，它是精簡(jiǎn)的Windows 95。Windows CE的圖形用戶(hù)界面相當(dāng)出色。Win CE具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應(yīng)用程序接口以及與處理器無(wú)關(guān)等特點(diǎn)。Win CE不僅繼承了傳統(tǒng)的Windows圖形界面，并且在Win CE平臺(tái)上可以使用Windows 95/98上的編程工具（如Visual Basic、V

25、isual C++等）、使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡(jiǎn)單的修改和移植就可以在Windows CE平臺(tái)上繼續(xù)使用。</p><p><b>　　3.VxWorks</b></p><p>　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó) WIND RIVER 公司于1983年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友

26、好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等，甚至在1997年4月登陸火星表面的火星探測(cè)器上也使用到了VxWorks。</p><p><b>　　OSE</b></p><p>　　OSE主要是由ENEA D

27、ata AB 下屬的ENEA OSE Systems AB負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和技術(shù)服務(wù)的，一直以來(lái)都充當(dāng)著實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及分布式和容錯(cuò)性應(yīng)用的先鋒，并保持良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。 </p><p>　　OSE的客戶(hù)深入到電信，數(shù)據(jù)，工控，航空等領(lǐng)域，尤其在電信方面，該公司已經(jīng)有了十余年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，同諸如愛(ài)立信，諾基亞，西門(mén)子等知名公司確定了良好的關(guān)系。</p><p>　　5. Nucleus</p&

28、gt;<p>　　Nucleus PLUS是為實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個(gè)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其95％的代碼是用ANSIC寫(xiě)成的，因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類(lèi)型的處理器。</p><p>　　Nucleus PLUS采用了軟件組件的方法。每個(gè)組件具有單一而明確的目的，通常由幾個(gè)C及匯編語(yǔ)言模塊構(gòu)成，提供清晰的外部接口，對(duì)組件的引用就是通過(guò)這些接口完成的。由于采用了軟件組件的方法，使Nucl

29、eus PLUS 的各個(gè)組件非常易于替換和復(fù)用。</p><p><b>　　ECos</b></p><p>　　eCos是RedHat公司開(kāi)發(fā)的源代碼開(kāi)放的嵌入式RTOS產(chǎn)品，是一個(gè)可配置、可移植的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的運(yùn)行環(huán)境為RedHat的GNUPro和GNU開(kāi)發(fā)環(huán)境。eCOS的所有部分都開(kāi)放源代碼，可以按照需要自由修改和添加。eCOS的關(guān)鍵技術(shù)是操作系統(tǒng)

30、可配置性，允許用戶(hù)組和自己的實(shí)時(shí)組件和函數(shù)以及實(shí)現(xiàn)方式，特別允許eCOS的開(kāi)發(fā)則定制自己的面向應(yīng)用的操作系統(tǒng)，使eCos能有更廣泛的應(yīng)用范圍。</p><p><b>　　μC/OS-II</b></p><p>　　μC/OS-II是一個(gè)源碼公開(kāi)、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。其絕大部分源碼是用ANSI C寫(xiě)的，使其可以方便的移植并支持大多數(shù)類(lèi)

31、型的處理器。μC/OS-II通過(guò)了聯(lián)邦航空局（FAA）商用航行器認(rèn)證。自1992年問(wèn)世以來(lái)，μC/OS-II已經(jīng)被應(yīng)用到數(shù)以百計(jì)的產(chǎn)品中。μC/OS-II占用很少的系統(tǒng)資源，并且在高校教學(xué)使用是不需要申請(qǐng)?jiān)S可證。</p><p><b>　　Uitron</b></p><p>　　TRON是指“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核（The Real-time Operating sys

32、tem Nucleux）”,它是在1984年由東京大學(xué)的Sakamura博士提出的，目的是為了建立一個(gè)理想的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。通過(guò)工業(yè)界和大學(xué)院校的合作，TRON方案正被逐步用到全新概念的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中。</p><p>　　uITRON是TRON的一個(gè)子方案，它具有標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)內(nèi)核，適用于任何小規(guī)模的嵌入式系統(tǒng)，日本國(guó)內(nèi)現(xiàn)有很多基于該內(nèi)核的產(chǎn)品，其中消費(fèi)電器較多。目前已成為日本事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]。</p

33、><p><b>　　uITRON</b></p><p>　　TRON明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)使其甚至比Linux更適合于做嵌入式應(yīng)用，內(nèi)核小，啟動(dòng)速度快，即時(shí)性能好，也很適合漢字系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。另外，TRON的成功還來(lái)源于如下兩個(gè)重要的條件：</p><p><b>　　1）它是免費(fèi)的；</b></p><p>

34、　　2）它已經(jīng)建立了開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，形成了較完善的軟硬件配套開(kāi)發(fā)環(huán)境，較好地形成了產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　1.4嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)</p><p>　　早在1990年之前，嵌入式系統(tǒng)通常是很簡(jiǎn)單的且具有很長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期的自主設(shè)備。近些年來(lái)，嵌入式工業(yè)經(jīng)歷了巨大的變革。</p><p>　　1）產(chǎn)品市場(chǎng)窗口現(xiàn)在預(yù)計(jì)翻番的周期狂熱到6～9個(gè)月。</p>

35、<p>　　2）全球重新定義市場(chǎng)的機(jī)會(huì)和膨脹的應(yīng)用空間。</p><p>　　3）互聯(lián)現(xiàn)在是一個(gè)需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無(wú)線技術(shù)。</p><p>　　4）基于電子的產(chǎn)品更復(fù)雜化。</p><p>　　5）互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生新的依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用。</p><p>　　6）微處理器的處理能力按莫爾定律（Mo

36、ore’s L aw）預(yù)計(jì)的速度在增加。該定律認(rèn)為集成電路和晶體管個(gè)數(shù)每18個(gè)月翻一番。</p><p>　　第二章 嵌入式Linux操作系統(tǒng)</p><p>　　2.1嵌入式Linux及其特點(diǎn)</p><p>　　2.1.1 Linux的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　對(duì)上層應(yīng)用開(kāi)發(fā)者而言,嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡(jiǎn)練、界面友善、質(zhì)量可靠、應(yīng)

37、用廣泛、易開(kāi)發(fā)、多任務(wù)，并且價(jià)格低廉的操作系統(tǒng)。因?yàn)長(zhǎng)inux 的開(kāi)放性，同時(shí)支持不同的設(shè)備，支持不同的配置。Linux 對(duì)廠商不偏不倚而且成本極低，能夠很快成為用于各種設(shè)備的操作系統(tǒng)。如今，業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)：即嵌入式linux 是大勢(shì)所趨，其巨大的市場(chǎng)潛力與醞釀的無(wú)限商機(jī)必然會(huì)吸引眾多的廠商進(jìn)入這一領(lǐng)域。</p><p>　　2.1.2嵌入式Linux及技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　嵌入

38、式Linux 操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)已經(jīng)開(kāi)辟了很大的市場(chǎng)，出現(xiàn)了一批新型的公司參加這方面的競(jìng)爭(zhēng)，他們利用自己掌握的用Linux 達(dá)到嵌入式的方法，吸引投資，開(kāi)發(fā)出成型的產(chǎn)品，如Lineo, TimeSys, FsmLabs 等；也有一些傳統(tǒng)的Linux 公司開(kāi)辟了這方面的研究，如RedHat, VA Linux 等:更值得重視的是，一些傳統(tǒng)的大公司如IBM, SGI, Motorola, Intel 等也進(jìn)行了Linux的嵌入式方面的研究和開(kāi)發(fā);

39、另外還有一些開(kāi)發(fā)專(zhuān)用嵌入式操作系統(tǒng)的公司，如Lynx公司從專(zhuān)用操作系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)型到嵌入式Linux 系統(tǒng)，并且更名為L(zhǎng)ynuxWorks 。</p><p>　　1. RT-Linux 內(nèi)核互換</p><p>　　RT-Linux (Real TimeLinux)是由Fsmlabs 公司開(kāi)發(fā)的。RT-Linux 是利用Linux進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)比較早的嘗試，新墨西哥州大學(xué)計(jì)算機(jī)系的Vict

40、oror Yodaiken 和Michael Baranov在1996年就開(kāi)始了對(duì)RT-Linux 的開(kāi)發(fā)。根據(jù)Linuxdevices.com的調(diào)查情況，有5% 的用戶(hù)已經(jīng)將RT-Linux 使用到了他們的嵌入式應(yīng)用中。</p><p>　　RT-Linux 的原理是將Linux 的內(nèi)核代碼做一些修改，將L1nuX本身的任務(wù)以及Linux內(nèi)核本身作為一個(gè)優(yōu)先級(jí)最低的任務(wù)，而實(shí)時(shí)任務(wù)作為優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，即在實(shí)時(shí)

41、任務(wù)存在的情況下運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)，否則才運(yùn)行Linux 本身的任務(wù)，實(shí)時(shí)任務(wù)不同于Linux 普通進(jìn)程，它是以Linux 的內(nèi)核模塊的形式存在的。通用的RT-Linux 原理如圖 2-1所示。</p><p><b>　　圖 2-1</b></p><p>　　從圖中可以看到,RT-Linux 實(shí)際上工作在Linux 內(nèi)核和硬件中間,它最先知道硬件的信息，可以得到最快的響

42、應(yīng)速度;實(shí)時(shí)任務(wù)直接和RT-Linux內(nèi)核進(jìn)行交互,縮短了到硬件的時(shí)間,也提高了實(shí)時(shí)性。并且,實(shí)時(shí)任務(wù)和Linux普通進(jìn)程之間也有通訊方式,對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)的監(jiān)控可以在Linux 進(jìn)程這一端執(zhí)行。這種實(shí)現(xiàn)方法可以充分利用Linux 的強(qiáng)大功能和RT-Linux 的實(shí)時(shí)性能[3]。</p><p>　　2. Embedix —個(gè)性化內(nèi)核</p><p>　　Embedix 和基于Embedix 的

43、一整套嵌入式Linux 開(kāi)發(fā)環(huán)境是由Lineo 公司開(kāi)發(fā)的。Embedix 是基于PowerPC 和x86 平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，它提供了Linux 的強(qiáng)大功能還可以對(duì)需要功能進(jìn)行剪裁，對(duì)嵌入式設(shè)備進(jìn)行支持。通過(guò)使用Embedix 可以為自己的嵌入式應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)個(gè)性化的內(nèi)核。Embedix 的設(shè)計(jì)使用了模塊化的設(shè)計(jì)方案,方便剪裁系統(tǒng)，從而可以生成最適應(yīng)需求的Embedix 內(nèi)核，達(dá)到體積和功能的最優(yōu)化。同時(shí)Line。還提供了基于Embedix 的

44、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、實(shí)時(shí)擴(kuò)展方案、GUI 接口等等。其中，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包括了內(nèi)核遠(yuǎn)程調(diào)試器、實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)試器和跟蹤器等等。</p><p>　　3. Blue Cat Linux —開(kāi)放源碼</p><p>　　B1ueCat Linux 是由LynuxWorks 公司提供的。BlueCat是基于開(kāi)放源碼的模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。它基于Red Hat 的內(nèi)核，允許使用運(yùn)行Red Hat Linux 的交叉

45、平臺(tái)機(jī)器開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。目前B1ueCat 也支持32 位的PowerPC 和Pentium 兩種微處理芯片。同時(shí)Lynuxl9orks 公司提供了B1ueCat 開(kāi)發(fā)工具，包括C 和C + + 編譯器和針對(duì)目標(biāo)芯片的匯編器。并且現(xiàn)在的開(kāi)發(fā)工具正在準(zhǔn)備向Microsoft Visual Studio上移植。</p><p>　　4. Hard Hat Linux 高性能小體積</p><p

46、>　　MontaVista 公司的Hard Hat Linux 是專(zhuān)門(mén)為將Linux 做成嵌入的系統(tǒng)而推出的?？梢愿鶕?jù)Hard Hat Linux 為系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行環(huán)境做出合適于嵌入式硬件系統(tǒng)環(huán)境的配置,以獲得最好的性能和最小的體積。針對(duì)Hard Hat Linux,MontaVista公司提供了CDK CCross Development Kit,用作Hard Hat 的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境,提供了C/C++ 的編譯器、調(diào)試器、性能監(jiān)控

47、工具和網(wǎng)絡(luò)工具,支持在x86/Pentium 處理器芯片上的Red HatLinux 上運(yùn)行CDK 的PowerPC 版本,通過(guò)以太網(wǎng)或者串口線對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā),目標(biāo)系統(tǒng)是PowerPC 體系結(jié)構(gòu)上的HardHat Linux 系統(tǒng)和針對(duì)Hard Hat Linux 開(kāi)發(fā)的嵌入式應(yīng)用。這種環(huán)境就是MontaYista的最大的特性—交叉開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境。</p><p>　　2.2 Linux文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)<

48、;/p><p>　　Linux文件系統(tǒng)包含3類(lèi)文件：</p><p>　　1）普通文件：這些文件只是字節(jié)的集合。系統(tǒng)沒(méi)有在文件中加入特定的結(jié)構(gòu)。它們用作文本文件(包括源程序文件)，程序使用的數(shù)據(jù)文件，以及程序本身的可執(zhí)行二進(jìn)制文件。</p><p>　　2）目錄文件：目錄是一種結(jié)構(gòu)。它容許將一組文件放在一起。從概念上講，目錄好比是—個(gè)容器，可以用來(lái)存放其他文件和目錄。事

49、實(shí)上，目錄本身只包含其他文件的名稱(chēng)和一些類(lèi)似如何從磁盤(pán)上找到這此文件的簡(jiǎn)單信息。由于一個(gè)目錄可以包含了目錄名稱(chēng)，文件系統(tǒng)形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3）特殊文件：許多不同的文件類(lèi)型屬于這一范圍。當(dāng)你深入學(xué)習(xí)時(shí)將看到達(dá)一切。簡(jiǎn)單講，特殊文件與進(jìn)程之間的通信以及進(jìn)程和連接到機(jī)器的各種各樣的外部設(shè)備之間的通信有關(guān)。</p><p>　　所有這些類(lèi)型的文件均放在一個(gè)大的樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)中。

50、樹(shù)的頂部是一個(gè)單獨(dú)的目錄，稱(chēng)為根(root)目錄(請(qǐng)勿與root登錄名相混淆)。并且用斜杠符號(hào)／表示根目錄。在根目錄下，有一些用于不同目的的標(biāo)準(zhǔn)子目錄和文件。這些高層的目錄和文件結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的意義講是標(biāo)準(zhǔn)的，但并非—定要那樣去做。</p><p>　　Linux目錄層次結(jié)構(gòu)中最重要的分支表示，應(yīng)該用pwd，cd和ls命令去考察你自己機(jī)器上的目錄層次結(jié)構(gòu)。如果想從目錄樹(shù)中任何一點(diǎn)問(wèn)到起始目錄，可以用cd命令。并用相應(yīng)

51、的路徑名作為參數(shù)。但是，也可以只送入cd命令而不給參數(shù)。這是使直接回到起始目錄的一條捷徑[4]。</p><p>　　2.3 Linux基本命令</p><p><b>　　1.su </b></p><p>　　su命令是最基本的命令之一，常用于不同用戶(hù)間切換。例如，如果登錄為 user1，要切換為user2，只要用如下命令： $su use

52、r2 ，然后系統(tǒng)提示輸入user2口令，輸入正確的口令之后就可以切換到user2，完成之后就可以用exit命令返回到user1。 su命令的常見(jiàn)用法是變成根用戶(hù)或超級(jí)用戶(hù)。如果發(fā)出不帶用戶(hù)名的su命令 ，則系統(tǒng)提示輸入根口令，輸入之后則可切換為根用戶(hù)。 如果登錄為根用戶(hù)，則可以用su命令成為系統(tǒng)上任何用戶(hù)而不需要口令。 </p><p><b>　　2.pwd </b></p>

53、<p>　　pwd命令也是最常用最基本的命令之一，用于顯示用戶(hù)當(dāng)前所在的目錄。 </p><p><b>　　3.cd </b></p><p>　　cd命令不僅顯示當(dāng)前狀態(tài)，還改變當(dāng)前狀態(tài)，它的用發(fā)跟dos下的cd命令基本一致。 </p><p>　　cd ..可進(jìn)入上一層目錄 </p><p>　　cd

54、-可進(jìn)入上一個(gè)進(jìn)入的目錄 </p><p>　　cd ~可進(jìn)入用戶(hù)的home目錄 </p><p><b>　　4.ls </b></p><p>　　ls命令跟dos下的dir命令一樣，用于顯示當(dāng)前目錄的內(nèi)容。如果想取得詳細(xì)的信息，可用ls -l命令， 這樣就可以顯示目錄內(nèi)容的詳細(xì)信息。 如果目錄下的文件太多，用一屏顯示不了，可以用ls -l

55、 |more分屏顯示 。 </p><p><b>　　5.tar</b></p><p>　　最初用于建立磁帶備份系統(tǒng)，目前廣泛用于建立文件發(fā)布檔案。可用如下方法建立tar檔案： $tar cvf 。例如，如果要將當(dāng)前目錄中所有文件存檔到y(tǒng)e。tar中，可用如下命令： $tar cvf ye.tar *.* 。要瀏覽檔案內(nèi)容，將c選項(xiàng)變成t；如果要瀏覽ye.tar檔

56、案中的內(nèi)容，可用如下命令： $tar tvf ye.tar ；要取出檔案內(nèi)的內(nèi)容，將c選項(xiàng)變成x；如果要將ye，tar檔案中的內(nèi)容取到當(dāng)前目錄中，可用如下命令： $tar xvf ye tar 。</p><p><b>　　6. mkdir </b></p><p>　　這個(gè)命令很簡(jiǎn)單，跟dos的md命令用法幾乎一樣，用于建立目錄。 </p><

57、p><b>　　7.cp命令</b></p><p>　　用于復(fù)制文件或目錄。cp命令可以一次復(fù)制多個(gè)文件，例如： $cp *.txt *.doc *.bak /home，將當(dāng)前目錄中擴(kuò)展名為txt、doc和bak的文件全部復(fù)制到/home目錄中。 如果要復(fù)制整個(gè)目錄及其所有子目錄，可以用cp -R命令。 </p><p><b>　　8.rm <

58、;/b></p><p>　　rm命令用于刪除文件或目錄。 rm命令會(huì)強(qiáng)制刪除文件，如果想要在刪除時(shí)提示確認(rèn)，可用rm -i命令。 如果要?jiǎng)h除目錄，可用rm -r命令。rm -r命令在刪除目錄時(shí)，每刪除一個(gè)文件或目錄都會(huì)顯示提示，如果目錄太大，響應(yīng)每個(gè)提示是不現(xiàn)實(shí)的。這時(shí)可以用 rm -rf命令來(lái)強(qiáng)制刪除目錄，這樣即使用了-i標(biāo)志也當(dāng)無(wú)效處理。 </p><p><b>　

59、　9.mv </b></p><p>　　mv命令用于移動(dòng)文件和更名文件。例如： $mv ye.txt /home 將當(dāng)前目錄下的ye.txt文件移動(dòng)到/home目錄下；$mv ye.txt ye1.txt ，將ye.txt文件改名為ye1.txt。類(lèi)似于跟cp命令，mv命令也可以一次移動(dòng)多個(gè)文件，在此不再贅敘。 </p><p>　　10.reboot　——　重啟命令 <

60、;/p><p>　　11.halt　——　關(guān)機(jī)命令[5]</p><p>　　2.4 Linux嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)</p><p>　　2.4.1系統(tǒng)軟件操作平臺(tái)</p><p>　　操作系統(tǒng)是一種在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件。它的主要任務(wù)是管理計(jì)算機(jī)上的系統(tǒng)資源，為用戶(hù)提供使用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備的接口。它存在的目的是為了管理所有硬件資源，并且提供應(yīng)用軟

61、件一個(gè)合適的操作環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)由于硬件的限制，通常只具有極稀少的硬件資源，如主頻較低的CPU、較小的內(nèi)存、小容量的固態(tài)電子盤(pán)芯片DoC（DiskonChip）或DoM（DiskonModule）替代磁盤(pán)等。在使用電池的系統(tǒng)中，它還要實(shí)現(xiàn)低功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間的功能。</p><p>　　Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)是完全可行的。因?yàn)長(zhǎng)inux提供了完成嵌入功能的基本內(nèi)核和所需要的所有用戶(hù)界面，能處理嵌入式任務(wù)

62、和用戶(hù)界面。將Linux看作是連續(xù)的統(tǒng)一體，從一個(gè)具有內(nèi)存管理、任務(wù)切換和時(shí)間服務(wù)及其它分拆的微內(nèi)核到完整的服務(wù)器，支持所有的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Linux作為嵌入式系統(tǒng)，是一個(gè)帶有很多優(yōu)勢(shì)的新成員。它對(duì)許多CPU和硬件平臺(tái)都是易移植、穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、易于開(kāi)發(fā)的。</p><p>　　嵌入式Linux系統(tǒng)需要下面三個(gè)基本元素：系統(tǒng)引導(dǎo)工具（用于機(jī)器加電后的系統(tǒng)定位引導(dǎo)）、Linux微內(nèi)核（內(nèi)存管理、程序管理）、初

63、始化進(jìn)程。但如果要它成為完整的操作系統(tǒng)并且繼續(xù)保持小型化，還必須加上硬件驅(qū)動(dòng)程序、硬件接口程序和應(yīng)用程序組。</p><p>　　Linux是基于GNU的C編譯器，作為GNU工具鏈的一部分，與gdb源調(diào)試器一起工作的。它提供了開(kāi)發(fā)嵌入式Linux系統(tǒng)的所有軟件工具。</p><p>　　2.4.2系統(tǒng)硬件平臺(tái)</p><p>　　在選擇硬件時(shí)，常由于缺乏完整或精確的

64、信息而使硬件選擇成為復(fù)雜且困難的工作。硬件開(kāi)發(fā)成本常是我們很關(guān)心的。當(dāng)考慮硬件成本時(shí)，須要考慮產(chǎn)品的整個(gè)成本而不僅是CPU的成本。因?yàn)楹线m的CPU，一旦加上總線邏輯和延時(shí)電路使之與外設(shè)一起工作，硬件系統(tǒng)就可能變得非常昂貴。如果要尋找嵌入式軟件系統(tǒng)，那么，應(yīng)首先確定硬件平臺(tái)，即確定微處理器CPU的型號(hào)。</p><p>　　現(xiàn)在比較流行的硬件平臺(tái)有Intel公司的StrongARM系列，Motorola公司的Dra

65、gonBall系列，NEC公司的VR系列，Hitachi公司的SH3、SH4系列等等。選定硬件平臺(tái)前，首先要確定系統(tǒng)的應(yīng)用功能和所需要的速度，并制定好外接設(shè)備和接口標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能準(zhǔn)確地定位所需要的硬件方案，得到性?xún)r(jià)比最高的系統(tǒng)。</p><p>　　2.4.3嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)通常為一個(gè)資源受限的系統(tǒng)。直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上編寫(xiě)軟件比較困難，

66、有時(shí)甚至是不可能的。一般流程見(jiàn)圖2。目前，一般采用的辦法是，先在通用計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)程序，然后，通過(guò)交叉編譯，生成目標(biāo)平臺(tái)上可運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式，最后下載到目標(biāo)平臺(tái)上的特定位置上運(yùn)行，具體步驟如下：</p><p>　　第一步，建立嵌入式Linux交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境。目前，常用的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境主要有開(kāi)放和商業(yè)兩種類(lèi)型。開(kāi)放的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境的典型代表是GNU工具鏈，目前已經(jīng)能夠支持x86、ARM、MIPS、PowerPC等多種

67、處理器。商業(yè)的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境主要有MetrowerksCodeWarr、ARMSoftwareDevelopmentToolkit、SDSCrosscompiler、WindRiverTornado、MicrosoftEmbeddedVisualC++等。交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境是指編譯、鏈接和調(diào)試嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境。它與運(yùn)行嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境有所不同，通常采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)模式。</p><p>　　第二步，交叉編譯和鏈

68、接。在完成嵌入式軟件的編碼之后，就是進(jìn)行編譯和鏈接，以生成可執(zhí)行代碼。由于開(kāi)發(fā)過(guò)程大多是在Intel公司x86系列CPU的通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，而目標(biāo)環(huán)境的處理器芯片卻大多為ARM、MIPS、PowerPC、DragonBall等系列的微處理器，這就要求在建立好的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行交叉編譯和鏈接。</p><p>　　例如，在基于ARM體系結(jié)構(gòu)的gcc交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境中，arm-linux-gcc是交叉編譯器，arm-

69、linux-ld是交叉鏈接器。通常情況下，并不是每一種體系結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器都只對(duì)應(yīng)于一種交叉編譯器和交叉鏈接器。如對(duì)于M68K體系結(jié)構(gòu)的gcc交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境而言，就對(duì)應(yīng)于多種不同的編譯器和鏈接器。如果使用的是COFF格式的可執(zhí)行文件，那么在編譯Linux內(nèi)核時(shí)，需要使用m68k-coff-gcc和m68k-coff-ld，而在編譯應(yīng)用程序時(shí)則需要使用m68k-coff-pic-gcc和m68k-coff-pic-ld。編寫(xiě)好的嵌入式軟

70、件經(jīng)過(guò)交叉編譯和交叉鏈接后，通常會(huì)生成兩種類(lèi)型的可執(zhí)行文件：用于調(diào)試的可執(zhí)行文件和用于固化的可執(zhí)行文件。</p><p><b>　　第三步，交叉調(diào)試。</b></p><p>　?、儆布{(diào)試。如果不采用在線仿真器，可以讓CPU直接在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)調(diào)試功能，并通過(guò)在開(kāi)發(fā)板上引出的調(diào)試端口，發(fā)送調(diào)試命令和接收調(diào)試信息，完成調(diào)試過(guò)程。目前，Motorola公司提供的開(kāi)發(fā)板上使

71、用的是DBM調(diào)試端口，而ARM公司提供的開(kāi)發(fā)板上使用的則是JTAG調(diào)試端口。使用合適的軟件工具與這些調(diào)試端口進(jìn)行連接，可以獲得與ICE類(lèi)似的調(diào)試效果。</p><p>　?、谲浖{(diào)試。在嵌入式Linux系統(tǒng)中，Linux系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)試，可以先在Linux內(nèi)核中設(shè)置一個(gè)調(diào)試樁（debugstub），用作調(diào)試過(guò)程中和宿主機(jī)之間的通信服務(wù)器。然后，可以在宿主機(jī)中通過(guò)調(diào)試器的串口與調(diào)試樁進(jìn)行通信，并通過(guò)調(diào)試器控制目標(biāo)機(jī)上L

72、inux內(nèi)核的運(yùn)行。</p><p>　　嵌入式上層應(yīng)用軟件的調(diào)試可以使用本地調(diào)試和遠(yuǎn)程調(diào)試兩種方法。如果采用的是本地調(diào)試，首先要將所需的調(diào)試器移植到目標(biāo)系統(tǒng)中，然后就可以直接在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行調(diào)試器來(lái)調(diào)試應(yīng)用程序了；如果采用的是遠(yuǎn)程調(diào)試，則需要移植一個(gè)調(diào)試服務(wù)器到目標(biāo)系統(tǒng)中，并通過(guò)它與宿主機(jī)上的調(diào)試器共同完成應(yīng)用程序的調(diào)試。在嵌入式Linux系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，遠(yuǎn)程調(diào)試時(shí)目標(biāo)機(jī)上使用的調(diào)試服務(wù)器通常是gdbserver，

73、而宿主機(jī)上使用的調(diào)試器則是gdb。兩者相互配合共同完成調(diào)試過(guò)程。</p><p>　　第四步，系統(tǒng)測(cè)試。整個(gè)軟件系統(tǒng)編譯過(guò)程，嵌入式系統(tǒng)的硬件一般采用專(zhuān)門(mén)的測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試，而軟件則需要有相關(guān)的測(cè)試技術(shù)和測(cè)試工具的支持，并要采用特定的測(cè)試策略。測(cè)試技術(shù)指的是軟件測(cè)試的專(zhuān)門(mén)途徑，以及能夠更加有效地運(yùn)用這些途徑的特定方法。在嵌入式軟件測(cè)試中，常常要在基于目標(biāo)機(jī)的測(cè)試和基于宿主機(jī)的測(cè)試之間做出折衷?；谀繕?biāo)機(jī)的測(cè)試需要

74、消耗較多的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而基于宿主機(jī)的測(cè)試雖然代價(jià)較小，但畢竟是在仿真環(huán)境中進(jìn)行的，因此難以完全反映軟件運(yùn)行時(shí)的實(shí)際情況。這兩種環(huán)境下的測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)不同的軟件缺陷，關(guān)鍵是要對(duì)目標(biāo)機(jī)環(huán)境和宿主機(jī)環(huán)境下的測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行合理取舍。嵌入式軟件測(cè)試中經(jīng)常用到的測(cè)試工具主要有：內(nèi)存分析工具、性能分析工具、覆蓋分析工具、缺陷跟蹤工具等，在這里不加詳述。</p><p>　　以下即為一個(gè)典型開(kāi)發(fā)工具的使用流程：</p>

75、<p>　　①寫(xiě)入或植入引導(dǎo)碼；</p><p>　　②向串口打印字符串的編碼；</p><p>　?、蹖db目標(biāo)碼移植工作串口，可與另一臺(tái)運(yùn)行g(shù)db程序的Linux主機(jī)系統(tǒng)對(duì)話(huà)；</p><p>　?、芾胓db讓硬件和軟件初始化碼在Linux內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)工作；</p><p>　?、軱inux內(nèi)核啟動(dòng)，串口成為L(zhǎng)inux控制口

76、并可用于后續(xù)開(kāi)發(fā)；</p><p>　　⑥如果在目標(biāo)硬件上已運(yùn)行了完整的Linux內(nèi)核，即可調(diào)試用戶(hù)的應(yīng)用進(jìn)程[6]。</p><p>　　第三章 GPRS 簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1 GPRS基礎(chǔ)知識(shí)</p><p>　　GPRS———GeneralPacketRadioService，通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分

77、組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗的講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的科技，方法是以“分組”的形式傳送資料到用戶(hù)手上。GPRS是GSM Phase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí)，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動(dòng)，只需作軟件

78、升級(jí)。雖然GPRS是作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演變的過(guò)渡技術(shù)，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。目前，香港作為第一個(gè)進(jìn)行GPRS實(shí)地測(cè)試的地區(qū)，已經(jīng)取得了良好的收效。 在GSM系統(tǒng)中引入3個(gè)主要組件：GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)、GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)(GGSN, Gateway GPRS Support Node)、分組控制單元(PCU)。該技術(shù)建立在GSM 網(wǎng)絡(luò)的

79、基礎(chǔ)上，</p><p>　　3.2 GPRS的主要特點(diǎn)</p><p>　　(1) GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線資源的利用。</p><p>　　(2) 定義了新的GPRS無(wú)線信道，且分配方式十分靈活：每個(gè)TDMA幀可分配1到8個(gè)無(wú)線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶(hù)所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。</p

80、><p>　　(3) 支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供9.05 ---171.2kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(每用戶(hù))。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。</p><p>　　(4) GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。</p><p>　　(5) GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可

81、以和IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)互聯(lián)互通。支持特定的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。GPRS也允許短消息業(yè)務(wù)(SMS)經(jīng)GPRS無(wú)線信道傳輸。</p><p>　　(6) GPRS的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。它支持四種不同的QoS級(jí)別。GPRS能在0.5 ---1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。GPRS的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。</p><

82、;p>　　(7) 在GSM PLMN中，GPRS引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一個(gè)是GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，它和MSC在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè)MS的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制。節(jié)點(diǎn)SGSN通過(guò)幀中繼連接到基站系統(tǒng)。另一個(gè)是GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN，GGSN支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。</p><p>　　(8) GPRS的安全功能同現(xiàn)有的GSM安全

83、功能一樣。身份認(rèn)證和加密功能由SGSN來(lái)執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前GSM中的一樣，不過(guò)GPRS使用的密碼算法是專(zhuān)為分組數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過(guò)的。GPRS移動(dòng)設(shè)備(ME)可通過(guò)SIM訪問(wèn)GPRS業(yè)務(wù)，不管這個(gè)SIM是否具備GPRS功能。 </p><p>　　(9) 蜂窩選擇可由一個(gè)MS自動(dòng)進(jìn)行，或者基站系統(tǒng)指示MS選擇某一特定的蜂窩。MS在重選擇另一個(gè)蜂窩或蜂窩組(即一個(gè)路由區(qū))時(shí)會(huì)通知網(wǎng)絡(luò)。&l

84、t;/p><p>　　(10) 為了訪問(wèn)GPRS業(yè)務(wù)，MS會(huì)首先執(zhí)行GPRS接入過(guò)程，以將它的存在告知網(wǎng)絡(luò)。在MS和SGSN之間建立一個(gè)邏輯鏈路，使得MS可進(jìn)行如下操作：接收基于GPRS的的SMS服務(wù)、經(jīng)由SGSN的尋呼、GPRS數(shù)據(jù)到來(lái)通知。 </p><p>　　(11) 為了收發(fā)GPRS數(shù)據(jù)，MS會(huì)激活它所想用的分組數(shù)據(jù)地址。這個(gè)操作使MS可被相應(yīng)的GGGSN所識(shí)別，從而能開(kāi)始與外部數(shù)據(jù)

85、網(wǎng)絡(luò)的互通。 </p><p>　　(12) 用戶(hù)數(shù)據(jù)在MS和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術(shù)：數(shù)據(jù)包用特定的GPRS協(xié)議信息打包并在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN對(duì)外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求，而且易于在將來(lái)引入新的互通協(xié)議。用戶(hù)數(shù)據(jù)能夠壓縮，并有重傳協(xié)議保護(hù)，因此數(shù)據(jù)傳輸高效且可靠。</p><p>　　(13) GPRS可以實(shí)現(xiàn)基

86、于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類(lèi)型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)(QoS)的計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)方式更加合理，用戶(hù)使用更加方便。 </p><p>　　3.3 GPRS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)</p><p><b>　　1.資源利用率高</b></p><p>　　GPRS引入了分組交換的傳輸模式，使得原來(lái)采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化，這在無(wú)線資源稀缺的

87、情況下顯得尤為重要。按電路交換模式來(lái)說(shuō)，在整個(gè)連接期內(nèi)，用戶(hù)無(wú)論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨(dú)自占有無(wú)線信道。而對(duì)于分組交換模式，用戶(hù)只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個(gè)用戶(hù)可高效率地共享同一無(wú)線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶(hù)的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了"得到多少、支付多少"的原則。實(shí)際上，GPRS用戶(hù)的連接時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，卻只需支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。</p><p&g

88、t;<b>　　2.傳輸速率高</b></p><p>　　GPRS可提供高達(dá)115kbit/s的傳輸速率（最高值為171.2kbit/s，不包括FEC）。這意味著通過(guò)便攜式電腦，GPRS用戶(hù)能和ISDN用戶(hù)一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時(shí)也使一些對(duì)傳輸速率敏感的移動(dòng)多媒體應(yīng)用成為可能。</p><p><b>　　3.接入時(shí)間短</b></p&g

89、t;<p>　　分組交換接入時(shí)間縮短為少于1秒，能提供快速即時(shí)的連接，可大幅度提高一些事務(wù)（如信用卡核對(duì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等）的效率，并可使已有的Internet應(yīng)用（如E-mail、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等）操作更加便捷、流暢。</p><p>　　4.支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議</p><p>　　GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議。而且由于GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，使得GPRS

90、能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無(wú)線接入。</p><p>　　3.4 GPRS(M23)模塊</p><p>　　3.4.1模塊(M23)特征</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是MigicARM2410實(shí)驗(yàn)箱，此實(shí)驗(yàn)箱自帶GPRS模塊，為BenQ的M23。其工作頻率為900/1800/1900三頻，且有如下特點(diǎn)：</p><p>

91、;　　1） 支持GSM/GRPS Class 4；</p><p>　　2） 內(nèi)置TCPIP協(xié)議棧；</p><p>　　3） 帶耳機(jī)話(huà)筒，可進(jìn)行語(yǔ)音撥號(hào)、收發(fā)短信；</p><p>　　4） 提供API函數(shù)庫(kù)，用戶(hù)簡(jiǎn)單調(diào)用即可撥號(hào)和收發(fā)短信；</p><p>　　5） 雙調(diào)試接口，可以連接MagicARM270進(jìn)行調(diào)試，也可獨(dú)立外接DB9插

92、座調(diào)試。</p><p>　　3.4.2 GPRS模塊無(wú)線上網(wǎng)AT指令簡(jiǎn)介</p><p>　　1)．定義PDP上下文 ＋CGDCONT</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　這一命令為由本地上下文識(shí)別參

93、數(shù)<cid>標(biāo)識(shí)的PDP上下文規(guī)定PDP上下文參數(shù)值。</p><p>　　在微控（Wavecom）軟件中可定義11個(gè)PDP上下文。</p><p>　　命令集的一個(gè)特殊形式＋CGDCONT＝<cid>使上下文號(hào)碼值<cid>成為未定義的。</p><p>　　測(cè)試命令返回一個(gè)復(fù)合值。若MT支持幾種PDP類(lèi)型<PDP_typ

94、e>，則每個(gè)<PDP_type>的參數(shù)值范圍在單獨(dú)一行上返回。</p><p><b>　　定義值</b></p><p>　　<cid>：（PDP上下文標(biāo)識(shí)符）一個(gè)數(shù)字參數(shù),用于規(guī)定特定PDP上下文定義（1-32）。此參數(shù)對(duì)于TE-MT接口是本地性質(zhì)的，用于其他的PDP上下文相關(guān)命令。</p><p>　　<

95、;PDP_ type>：（分組數(shù)據(jù)協(xié)議類(lèi)型）一個(gè)字符串參數(shù),用于規(guī)定分組數(shù)據(jù)協(xié)議類(lèi)型的字符串參數(shù)。</p><p>　　??IP 因特網(wǎng)協(xié)議</p><p>　　??PPP 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議</p><p>　　<APN>：（接入點(diǎn)名稱(chēng)）一個(gè)字符串參數(shù)，作為邏輯名稱(chēng)用于選擇GGSN或外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。</p&

96、gt;<p>　　若該值為空或被忽略，則要求預(yù)定值。</p><p>　　<PDP_ address>：一個(gè)字符串參數(shù)，用于標(biāo)識(shí)位于于PDP的地址空間中的MT。若該值為空或被忽略，則在PDP啟動(dòng)過(guò)程中由TE提供一個(gè)值，或者，若這也失敗，則要求一個(gè)動(dòng)態(tài)的地址。</p><p>　　2)．AT%CGPCO 進(jìn)行PAP認(rèn)證</p><p><

97、;b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　設(shè)置用于激活上下文的PCO的參數(shù)</p><p><b>　　參數(shù)值</b></p><p>　　< format >: 0 為16進(jìn)制模式, 1 為 ASCII 碼模式。<

98、;/p><p>　　< UserId >:一個(gè)字符串參數(shù)，用于鑒定PDP上下文的用戶(hù)身份。</p><p>　　< Passwd>: 一個(gè)字符串參數(shù)，PDP上下文的用戶(hù)密碼。</p><p>　　< cid >: 1 禁止PDP數(shù)據(jù)壓縮2 允許PDP數(shù)據(jù)壓縮</p><p>　　3)．禁止模塊進(jìn)入睡眠狀態(tài)$NO

99、SLEEP</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　該指令用于禁止或允許模塊進(jìn)入睡眠狀態(tài)</p><p><b>　　參數(shù)值</b></p><p><b>　　<mo

100、de></b></p><p><b>　　0: 允許</b></p><p><b>　　1: 禁止</b></p><p>　　4)．TCP/IP目標(biāo)服務(wù)器地址設(shè)定$DESTINFO</p><p><b>　　圖3-4</b></p>&l

101、t;p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　該指令用于設(shè)定遠(yuǎn)端服務(wù)器的IP地址以及端口號(hào)</p><p><b>　　參數(shù)值</b></p><p>　　< ip_address >: 目標(biāo)服務(wù)器的IP地址</p><p>　　<protocol>: 1 為

102、 TCP, 2為 UDP</p><p>　　<port>: TCP/UDP端口號(hào), 1-65535</p><p>　　<dns_mode>: 禁止或允許 DNS 服務(wù)</p><p><b>　　0: 禁止</b></p><p><b>　　1: 允許</b></

103、p><p>　　5)．ATD*97#</p><p>　　用于發(fā)起與遠(yuǎn)端服務(wù)器的連接。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1系統(tǒng)概述</b></p><p>　　采用當(dāng)今流行的ARM9系列嵌入式處理器為核心，考慮嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)具有廣泛應(yīng)用范圍的移動(dòng)數(shù)

104、據(jù)采集系統(tǒng)具有較強(qiáng)實(shí)用價(jià)值。信息社會(huì)的發(fā)展加強(qiáng)了社會(huì)的流動(dòng)性，越來(lái)越多的交通工具投入到使用中，對(duì)移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析成為各個(gè)領(lǐng)域的迫切需求。</p><p>　　該軟件設(shè)計(jì)采用通用的ARM9嵌入式處理器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)。移動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)至少完成了8路模擬量和2路數(shù)據(jù)量的采集；數(shù)據(jù)量以文件形式存儲(chǔ)在硬盤(pán)中，存儲(chǔ)文件通過(guò)GPRS通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)娇刂浦行摹?lt;/p&

105、gt;<p>　　Linux具有獨(dú)特的內(nèi)核模塊機(jī)制，它可以根據(jù)用戶(hù)的需要，實(shí)時(shí)地將某些模塊插入到內(nèi)核中或者從內(nèi)核中移走，并根據(jù)嵌入式設(shè)備的個(gè)性需要量量體裁衣。經(jīng)裁減的Linux內(nèi)核最小可達(dá)到150kb以下，尤其適合嵌入式領(lǐng)域中資源受限的實(shí)際情況；另一方面，Linux系統(tǒng)內(nèi)核精簡(jiǎn)，高效和穩(wěn)定，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，因此它比其它操作系統(tǒng)的運(yùn)作效率更高。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用Linux，可以將它作為工作站，它也非常適合在嵌入式領(lǐng)域

106、中應(yīng)用，對(duì)比其它操作系統(tǒng)，它占用的資源更少，運(yùn)行更穩(wěn)定，速度更快。本系統(tǒng)以Linux作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，就繼承了它的優(yōu)勢(shì)，程序運(yùn)行比較穩(wěn)定，不容易因?yàn)槌绦蜷L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而死機(jī)。采用GPRS模塊傳輸數(shù)據(jù)信息，更加穩(wěn)定快捷。</p><p>　　4.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) </p><p>　　4.2.1 GPRS模塊</p><p>　　GPRS模塊與為控制器之間是通過(guò)串口進(jìn)行通信的，

107、通信速率最快可以達(dá)到115200b/s。模塊與控制器之間的通信協(xié)議是AT命令集。其中大部分命令是符合協(xié)議“AT command set for GSM Mobile Equipment (ME) (GSM 07.07 version 6.4.0 Release 1997)”的，但也有一些是Wavecon自己定義的AT命令。除了串口發(fā)送（TX）、串口接受（RX）之外，微控制器與GPRS模塊之間還有一些硬件握手信號(hào)，如DTR、CTS、DCD

108、等。為了簡(jiǎn)化為控制器的控制，硬件設(shè)計(jì)沒(méi)有使用全部的握手信號(hào)，而只使用數(shù)據(jù)載波檢測(cè)（Data Carrier Detect,DCD）和終端設(shè)備（Data Tminal Ready,DTR）信號(hào)[8]。</p><p>　　圖4-1 GPRS模塊</p><p>　　4.2.2 UART-IRDA-485-SD模塊</p><p>　　此模塊RS232接口電路、RS48

109、5接口電路、IrDA驅(qū)動(dòng)電路等，S3C2410A具有3個(gè)UART口，在MagicARM2410實(shí)驗(yàn)箱上將其UART0、UART1用作RS232接口，電路原理如圖4.2所示。由于系統(tǒng)是3.3V系統(tǒng)，所以使用SP3232E進(jìn)行RS232電平轉(zhuǎn)換，SP3232E是3.3V工作電源的RS232轉(zhuǎn)換芯片，使用SP3485進(jìn)行RS485的電平轉(zhuǎn)換，SP3485是3.3V工作電源的半雙工RS485收發(fā)器[9]。</p><p>

110、;　　圖4-2 UART-IRDA-485-SD模塊</p><p>　　4.2.3 POWER-AD-DA-LED-BEEP模塊</p><p>　　在此模塊中，系統(tǒng)電源電路如下圖所示，電源供電由J28連接器輸入實(shí)驗(yàn)箱主板，5V電源經(jīng)過(guò)C70、C71和C125濾波后，由兩片LDO芯片U41、U42穩(wěn)壓輸出兩組3.3V的電源，其中一組用來(lái)給主板供電，另一組用來(lái)給核心板供電。</p&g

111、t;<p>　　圖4-3 POWER-AD-DA-LED-BEEP模塊</p><p>　　4.2.4 BUS-Drive模塊</p><p>　　DeviceARM2410核心板為用戶(hù)板（即底板）提供了32為總線接口，6個(gè)Bank的存儲(chǔ)空間，供用戶(hù)擴(kuò)展外部總線設(shè)備使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，MagicARM2410試驗(yàn)箱主板上使用了74LVC245芯片進(jìn)行總線驅(qū)動(dòng)，地址總