基于嵌入式ARM處理器的M2M終端總體設(shè)計

　　采用嵌入式實 時操作系統(tǒng)可以更合適、有效地利用CPU的資源，簡化應(yīng)用軟件的設(shè)計，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，更好地保證系統(tǒng)的實時陛和可靠性。FreeRTOS是在 Sourceforge網(wǎng)站上發(fā)布的微內(nèi)核嵌入式實時操作系統(tǒng)，它是完全免費的操作系統(tǒng)，具有源碼公開、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活的特點。作為一個輕 量級的操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS提供的功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理等FreeRTOS支持優(yōu)先級和輪換時間片兩種調(diào)度 算法，可根據(jù)用戶需要設(shè)置為可剝奪型內(nèi)核或不可剝奪型內(nèi)核。本文基于FreeRTOS給出了M2M終端實現(xiàn)PPP協(xié)商以及數(shù)據(jù)封裝傳輸?shù)能浖O(shè)計方案。

　　基于狀態(tài)機設(shè)計GPRS連接任務(wù)

　　由于網(wǎng)絡(luò)和信號較弱等原因，可能導(dǎo)致節(jié)點與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接的失敗，采用基于狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法對各個階段產(chǎn)生的錯誤進行處理，能保障模塊與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立可靠連接。程序狀態(tài)機如圖2所示。

　　閑待命態(tài)：此時MC35i處在離線關(guān)閉狀態(tài)，節(jié)點處在低功耗模式下，系統(tǒng)復(fù)位后處于此狀態(tài)。

　　GPRS參數(shù)設(shè)置態(tài)：處理器控制啟動MC35i模塊后進入此狀態(tài)，通過發(fā)送AT命令對模塊及必要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行設(shè)置，為使各個參數(shù)均設(shè)置成功，軟件設(shè)計中增加了容錯重試機制。

　 　PPP協(xié)商態(tài)：GPRS參數(shù)設(shè)置完成后，通過發(fā)送AT*99***1#CR>命令開始MC35i模塊與GPRS網(wǎng)絡(luò)ISP(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供 商)的PPP協(xié)商軟件設(shè)計中采用LCPHandler()函數(shù)完成LCP協(xié)商，PAPHandler()完成認證，由IPCPHandler()完成 IPCP協(xié)商，如果最后獲得ISP和本節(jié)點的IP地址，則進入PPPOVER態(tài)，此后就能進行數(shù)據(jù)的傳輸了，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)等原因，PPP協(xié)商有時會失 敗，此時應(yīng)重啟MC35i模塊，再按照狀態(tài)機流程重新連接。

　　UDP數(shù)據(jù)傳輸態(tài)：當(dāng)程序采用UDP方式進行數(shù)據(jù)傳輸時，程序進入此狀態(tài)，通過xDataTrsmtTask()任務(wù)進行數(shù)據(jù)的UDP／IP封裝和解析。

　　TCP數(shù)據(jù)傳輸態(tài)：當(dāng)節(jié)點調(diào)用uip_cionnect()函數(shù)與監(jiān)控中心建立連接后，程序進入TCP數(shù)據(jù)傳輸態(tài)，進行基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸。

　　數(shù)據(jù)的封裝和傳輸

　 　通過GPRS進行數(shù)據(jù)的傳輸需要經(jīng)過Internet網(wǎng)絡(luò)進行中轉(zhuǎn)，因而傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝必須進行TCP／IP協(xié)議。文中利用軟件進行了數(shù)據(jù)封裝，需要傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過傳輸層UDP協(xié)議頭封裝，然后是IP協(xié)議頭的封裝，最后進行PPP協(xié)議的封裝。經(jīng)過封裝傳輸?shù)組C35i的數(shù)據(jù)格式如表1所示。

　　MC35i將接收到的數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)絡(luò)中。通過Internet網(wǎng)絡(luò)路由器中轉(zhuǎn)，最終將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。接收端對接收到的數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的層次進行解析，從而確定數(shù)據(jù)的目標(biāo)程序。