《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 模拟设计 > 设计应用 > 无线数据传输系统设计
无线数据传输系统设计
摘要: 本文设计了一种基于CDMA或GPRS的网络数据传输系统。该系统可根据传输要求的不同更换相应模块,从而完成更多功能。
Abstract:
Key words :

移动监测系统一般由数据采集设备、终端管理计算机、监控中心组成,它可将数据采集设备安装于可移动载体,从而将现场采集到的数据经终端管理计算机处理后,通过无线数据传输" title="无线数据传输">无线数据传输通道传送到监控中心,以便监控中心随时了解现场的状况,从而实现远程无线移动监测。考虑到实际应用的需要,本文设计了一种基于CDMA或GPRS的网络数据传输系统。该系统可根据传输要求的不同更换相应模块,从而完成更多功能。

1 无线数据传输方式

  本文采用的是高性能的微处理器LPC2210,该器件可以广泛应用在工业、民用无线数据传输领域,特别适用于一些难于布线的地区和边远地区。设计采用的 CDMA无线数据传输模块采用华为EM200,并通过标准RS232接口与处理器相连。本文介绍的是如何传送用户数据信息。实际上,用户数据信息只是整个信息传输管理系统的一个应用,通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输,从而构成不同的信息传输管理系统,如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。

  2 组网方案

  M2M(机器到机器)数据传输方式目前在多个行业中都有着广泛的应用,它可通过数据采集终端对分布于各地的数据进行采集,并将采集到的数据通过通用接口链接到CDMA无线传输模块,再通过它对数据进行透明传输,将相应数据发送到相应的数据中心。图1所示是基于CDMA的移动无线数据传输系统的结构原理图。无线数据传输系统与用户的数据中心之间一般可通过TCP/UDP建立数据连接。用户的数据中心作为通信的服务端,具有公用的固定IP,并指定侦听端口。无线数据传输系统中的数据传输模块可设定为上电自动拨号,如果无线数据传输系统与用户的数据中心之间采用TCP协议传输数据。则自动与服务器建立TCP连接。

  3 无线数传终端的硬件组成

  无线数传终端的硬件部分主要包括ARM CPU控制模块、CDMA Modem模块及电源三部分,其硬件连接关系和结构框图如图2所示。

  LPC2210是Philips公司的一款16/32位ARM7TDMI-S CPU微控制器" title="微控制器">微控制器。它是基于ARM通用体系结构的RISC微处理器,具有低成本、低功耗、高性能等优点。通常通过RS232/485口接收到用户数据并将数据打成IP包后,可利用EM200模块接入CDMA网络,然后通过各种网关和路由将数据发送到外部网络或者数据处理中心。嵌入式CPU芯片是整个数据采集终端的核心,它不仅要能支持嵌入式操作系统,而且要提供Modem接口用于对CDMA的控制;EM200模块主要完成无线上网功能,它可通过RS232接口与ARM CPU的Modem接口进行连接,以完成对模块的控制(比如拨号和切换模式等)。一旦通过模块连接上Internet,那么,采集到的数据就可以用 TCP/IP传输方式发送到任意一个具有公网IP地址的主机上去,从而实现数据的无线传输。3.1 UIM卡接口设计

 

  EM200型CDMA无线数据传输模块集成有符合IS07816-3标准的UIM卡接口,通过PCB的走线" title="走线">走线可以连接到模块B2B连接器上。从而为外部UIM卡座提供UIM卡接口信号。EM200型CDMA无线数据传输模块可支持并能够自动检测3.0V和1.8V的UIM卡,本设计用到的是3.0V的UIM卡。表1所列是系统连接器上的UIM卡针的接口定义。

  考虑到EMC(Electromagnetic Compatibility电磁兼容性)的要求,在设计中可将UIM卡座尽量设计到离EM200无线数据传输模块接口较近的位置,这样可以避免因为走线过长而引起的波形变形,降低对信号通信和数据传输的影响。在实际设计中,可在UIM-VCC和UIM-GND之间并联一个0.1μF的电容,并在UIM- CLK、UIM-IO、UIM-RST与UIM-GND之间并联一个33p的电容,这样可以滤除射频信号的干扰。同时应在UIMCL-K、UIM-IO、 UIM-RST走线上串联33Ω的电阻。UIM与EM200模块的接口电路连接关系图如图3所示。

  3.2 系统音频部分设计

  EM200模块提供有完整的音频接口,设计时只需要增加少量外围辅助元器件即可。音频分为主通道和辅助通道两部分。此外,音频设计也应该尽量远离模块的射频部分,以降低射频对于音频的干扰。由于第一路音频输入输出通道(MICI-P、MICI-N;EARl-P、EARl-N)全部为差分信号,所以在具体的PCB布线时,必须满足差分信号走线的要求,并且走线要尽可能的短,以避免射频信号对音频产生干扰。如果仅使用一路音频通道,那么,最好使用第一路主音频通道。其主音频输入输出通道的设计电路如图4所示。

  3.3 系统状态指示灯设计

  为了更直观的了解无线数据传输系统的工作状态。本系统设计了由EM200 CDMA无线数据传输模块LPG管脚控制的LED灯来作为指示网络状态的标志。并通过转台指示灯闪烁模式的不同来表示不同的网络状态。实际设计中,LPG 管脚不能直接驱动LED,而需要配合三极管使用,具体的状态指示灯电路如图5所示。

  4 移动终端软件设计

  本系统的软件由上位机和下位机软件、服务器应用界面和数据库三部分构成,下位机软件负责ARM微控制器与CDMA模块之间的串口通信,其流程图如图6所示。

  要使得无线数据传输系统能够正确的传送数据,就必须顺利接入网络。无线数据传输系统需要登陆CDMA网络并与PDSN网关通过LCP、PA-P、IPCP 协议进行协商。其中LCP、PAP和IPCP协议的帧结构大同小异,最常用的是请求REQ、响应ACK和拒绝NAK三种帧。LPC2210微控制器与 PDSN各为一方进行协商,任何一方都可以发送REQ帧来请求某方面的配置,另一方认为不能接受配置,则会回应NAK帧;如果可以接受,则回应ACK帧。

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。