專(zhuān)利名稱(chēng)：基于arm7 cpu核的gprs-lin網(wǎng)關(guān)及其通訊方法
基于A(yíng)RM7 CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)及其通訊方法技術(shù)領(lǐng)域發(fā)明涉及基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和LIN工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)控制，主要涉及 到本一種基于A(yíng)RM7 CPU的用于從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集并無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)男滦?GPRS—LIN網(wǎng)關(guān)。
技術(shù)背景近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的快速發(fā)展,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)由于其可靠性高、成 本低、故障率低等優(yōu)點(diǎn)使得其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。LIN通訊方式是目前應(yīng)用廣泛的通訊方式之一，其特點(diǎn)如下(1)單主機(jī)多從機(jī)組織(即沒(méi)有總線(xiàn)仲裁)，配置靈活；(2)基于普通UART/SCI接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)低成本軟件協(xié)議；(3) 帶時(shí)間同步的多點(diǎn)廣播接收，從機(jī)節(jié)點(diǎn)無(wú)需石英或陶瓷諧振器，可以實(shí)現(xiàn)自同 步；(4)保證信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間?？蛇x的報(bào)文幀長(zhǎng)度2、 4和8字節(jié)；(5) 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和的安全性和錯(cuò)誤檢測(cè)，自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點(diǎn)；(6)使用最小 成本的半導(dǎo)體組件(小型貼片，單芯片系統(tǒng))。速度高達(dá)20kbit/s。在機(jī)車(chē)車(chē)輛、 汽車(chē)等領(lǐng)域，很多設(shè)備都提供LIN接口來(lái)進(jìn)行設(shè)備間的通訊。隨著我國(guó)鐵路信 息化的建設(shè)，對(duì)于軌道車(chē)輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控也成為當(dāng)前需要迫切解決的問(wèn)題，在全 國(guó)大規(guī)模的GSM-R網(wǎng)絡(luò)建成之前，使用GPRS網(wǎng)絡(luò)將從機(jī)車(chē)車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù) 據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)降孛?，成為?dāng)前成本低、實(shí)現(xiàn)快、可靠性高的首選方案。本設(shè)計(jì) 就是針對(duì)這一應(yīng)用，采用了 ARM7 CPU設(shè)計(jì)出一種低成本、高性能的GPRS-LIN 網(wǎng)關(guān)。LIN是英文Local Interco皿ect Network的縮寫(xiě)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng) 總線(xiàn)之一。LIN (Local Interconnect Network)是低成本的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)，它是現(xiàn)有 多種汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)在功能上的補(bǔ)充由于能夠提高質(zhì)量、降低成本，LIN將是在汽車(chē) 中使用汽車(chē)分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)因素。LIN的標(biāo)準(zhǔn)化將簡(jiǎn)化多種現(xiàn)存的多點(diǎn)解決方 案且將降低在汽車(chē)電子領(lǐng)域中的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)服務(wù)和后勤成本。LIN標(biāo)準(zhǔn)包括傳輸 協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范、開(kāi)發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口 LIN在硬 件和軟件上保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互操作性并有可預(yù)測(cè)EMC的功能。LINBus是一種串行通訊總線(xiàn)，它有效地支持汽車(chē)應(yīng)用中分布式機(jī)械電子節(jié) 點(diǎn)的控制。它的使用范圍是帶單主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一組從機(jī)節(jié)點(diǎn)的多點(diǎn)總線(xiàn)，它的軟 件協(xié)議棧比較簡(jiǎn)單。 一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)以上的從機(jī)節(jié)點(diǎn)組 成，所有的節(jié)點(diǎn)都包括有從機(jī)服務(wù)程序來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含 有主機(jī)服務(wù)程序。主機(jī)程序主要用于發(fā)送同步間隔、同步場(chǎng)和ID場(chǎng)(也可以是 命令)，用于控制和協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的有序無(wú)紊的通訊。由于LIN總線(xiàn)具有很高的 實(shí)時(shí)性能，因此，它己經(jīng)在汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)、軌道 交通等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在 現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分 組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)l60Kbps。分 組交換的基本過(guò)程是把數(shù)據(jù)先分成若干個(gè)小的數(shù)據(jù)包，可通過(guò)不同的路由，以 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的接力方式送到目的端，而組裝成完整的數(shù)據(jù)。分組交換基本上不是 實(shí)時(shí)系統(tǒng)，延時(shí)也不固定，但可以使不同的數(shù)據(jù)傳輸"共用"傳輸帶寬有數(shù)據(jù)占 用帶寬，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)不占用，從而分享資源。采用分組交換的GPRS則可靈活運(yùn)用 無(wú)線(xiàn)信道，每一個(gè)用戶(hù)可以有多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，而同一信道又可以由幾個(gè)用戶(hù)共 享，從而極大地提高了無(wú)線(xiàn)資源的利用率。GPRS采用與GSM同樣的無(wú)線(xiàn)調(diào)制標(biāo) 準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)， 這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話(huà)音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn) 有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開(kāi)始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶(hù)在端 到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。 從而提供了種高效、低成本的無(wú)線(xiàn)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā) 性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。由于GPRS允 許用戶(hù)在分組交換模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而提供了一種高效、低成本的無(wú) 線(xiàn)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如何把GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和LIN工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)銜接起來(lái)，充分發(fā)揮兩個(gè)網(wǎng) 絡(luò)的作用，是擺在我們面前的重要任務(wù)。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題， 研究設(shè)計(jì)一種新型的基于A(yíng)RM7 CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)及其通訊方法，從而克服 現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題是十分必要的。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，木發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種兼容性好、設(shè)計(jì)新穎、靈活性強(qiáng)、新型的基于A(yíng)RM7 CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)及其通訊 方法，從而解決GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和LIN工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)銜接問(wèn)題。本發(fā)明 選取ARM7 CPU核是因?yàn)锳RM7 CPU是ATMEL公司基于A(yíng)RM7核的CPU，該 CPU屬于A(yíng)T91系列ARM微處理器，內(nèi)部具有256K字節(jié)高速Flash, 32K字節(jié) 高速SRAM， MMC接口 ， 2個(gè)SPI 口 ， 3個(gè)UART， 2個(gè)串行CAN總線(xiàn)通訊接 口、 19通道的DMA， 9個(gè)定時(shí)器，l個(gè)周期間隔定時(shí)器，后備電池模塊，看門(mén) 狗，8PWM， 16通道10位ADC，高驅(qū)動(dòng)力引腳，POR，晶振，片上RC振蕩器， PLL，高級(jí)時(shí)鐘及電源管理單端3到3.6V電源。如此強(qiáng)大的功能為實(shí)現(xiàn)GPRS-LIN 的轉(zhuǎn)換提供了條件。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述的基于A(yíng)RM7CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)，包括電源模塊，指示 燈模塊和SIM卡插座接U模塊，還包括由AT91SAM7A3構(gòu)成的CPU模塊和 GPRS通訊模塊，CPU模塊和GPRS通訊模塊由電源模塊直接供電，GPRS通訊 模塊則與SIM卡插座接口模塊相連接。其中本發(fā)明所述的CPU模塊內(nèi)嵌了剪裁 版TCP/IP協(xié)議棧和集成了兩個(gè)獨(dú)立的LIN控制器與三個(gè)UART 口 ， LIN控制器 通過(guò)RXDO和TXDO 口分別與LIN收發(fā)器TH8080的R和T引腳相連，通過(guò)其 內(nèi)電路形成LIN信號(hào)并由DB9標(biāo)準(zhǔn)端口引到網(wǎng)關(guān)外部和LIN網(wǎng)絡(luò)通訊使用。本 發(fā)明所述的UART 口中有UART1和UART2, UART1通過(guò)六個(gè)I/O 口為GPRS 通訊模塊提供電源和AT指令信號(hào)。UART2則作為外部接口連接MAX232收發(fā) 器，通過(guò)DB9標(biāo)準(zhǔn)端口和外部通訊，用來(lái)配置網(wǎng)關(guān)參數(shù)。本發(fā)明所述的電源模塊外接DC24V電源，通過(guò)ZUS152405模塊轉(zhuǎn)化為 DC5V和/或通過(guò)AS1117M3-3.3V模塊轉(zhuǎn)化為3.3V。本發(fā)明所述的GPRS模塊由MC35芯片構(gòu)成，模塊中有ZIF40針通訊接口， 其中的1 5腳供電，6 10腳接地，15腳的IGT和31引腳的PD信號(hào)線(xiàn)用于 控制GPRS模塊的啟動(dòng)和停止，并且和CPU模塊的I/O 口相連。6 23腳的8 路信號(hào)線(xiàn)與CPU模塊的UARTO 口相連接，并通過(guò)CPU模塊向MC35模塊發(fā)送 AT指令，來(lái)控制模塊的工作。32腳的SYNC為同步信號(hào)，用以控制GPRSLED指示燈的閃爍。本發(fā)明所述的一種基于A(yíng)RM7CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)的通訊方法，包括 在CPU核中內(nèi)嵌裁減后的TCP\IP協(xié)議棧軟件，其通訊過(guò)程包括系統(tǒng)初始化， 執(zhí)行事件循環(huán)體并査詢(xún)有否事件發(fā)生的步驟，其特征在于還包括(1) 一旦事件隊(duì)列非空，則讀取事件標(biāo)志字并依其類(lèi)型進(jìn)行置位的步驟。(2) 當(dāng)事件為接收到IP數(shù)據(jù)包時(shí)則。(a) 調(diào)用子程序，由IP協(xié)議解包的步驟。(b) 判斷并選擇UDP和/或TCP協(xié)議解包的步驟。(c) 通過(guò)LIN轉(zhuǎn)發(fā)出去的步驟。 當(dāng)事件為轉(zhuǎn)發(fā)LIN數(shù)據(jù)時(shí)則執(zhí)行。(d) 調(diào)用子程序，判斷并選擇UDP和/或TCP協(xié)議打包的步驟。(e) 由IP協(xié)議打包的步驟。(f) 發(fā)送到GPRS模塊的步驟。(3) 當(dāng)子程序處理完畢，中斷程序令程序自動(dòng)回到消息循環(huán)中的步驟。 本發(fā)明所述的基于A(yíng)RM7CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，優(yōu)點(diǎn)在于1、 不需建設(shè)專(zhuān)門(mén)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用，項(xiàng)目實(shí)施快速；2、 不需要購(gòu)置昂貴的設(shè)備、運(yùn)營(yíng)成本低廉；3、 數(shù)據(jù)傳輸速度快、信號(hào)穩(wěn)定、不受地域和天氣的限制；4、 地面監(jiān)控站的位置也不受地域影響，只要能夠接入Internet即可。


本發(fā)明共有七張附圖，其中附圖1為無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理圖；附圖2為GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖；附圖3為ARM7及LIN、 RS-232接口電路；附圖4為SIM卡插座接口電路；附圖5為GPRS模塊接口電路；附圖6為DC24V轉(zhuǎn)DC5V接口電路；附圖7為DC5V轉(zhuǎn)DC3. 3V接口電路。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體實(shí)施例如附圖所示，圖1-圖7所示為基于A(yíng)RM7CPU核的 GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)，包括高檔CPU控制器AT91SAM7A3， GPRS模塊及外圍電路， 旨在實(shí)現(xiàn)LIN和GPRS數(shù)據(jù)流的交互，將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的LIN數(shù)據(jù)流通過(guò)GPRS傳輸?shù)?地面遠(yuǎn)程監(jiān)控站，交給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程LIN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)視；另一 方面是遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以發(fā)送指令到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的LIN網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)LIN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的 遠(yuǎn)程控制。所述的GPRS模塊通過(guò)射頻天線(xiàn)， 一方面從GSM網(wǎng)絡(luò)中接收GPRS分 組數(shù)據(jù)報(bào)包，經(jīng)過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)化，去掉GPRS數(shù)據(jù)報(bào)的幀頭幀尾形成TP數(shù)據(jù)包，將該 數(shù)據(jù)包通過(guò)RS232接口傳輸給中央處理器CPU;另一方面接收CPU發(fā)送過(guò)來(lái)的IP 數(shù)據(jù)包，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)化打包成GPRS數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)射頻天線(xiàn)發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)；中央 處理器CPUAT91SAM7A3在LIN網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)完成協(xié) 議轉(zhuǎn)化。AT91SAM7A3可以通過(guò)與其相接的LIN收發(fā)器完成LIN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收 發(fā)，另外AT91SAM7A3另外一個(gè)重要的功能則是完成TCPUP數(shù)據(jù)包的打包和解 包。具體地說(shuō)如圖1所示，GPRS—LIN網(wǎng)關(guān)的工作過(guò)程是從機(jī)車(chē)或現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的LIN網(wǎng)絡(luò)屮 采集數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)GPRS—LIN網(wǎng)關(guān)的射頻天線(xiàn)將數(shù)據(jù)以GPRS分組數(shù)據(jù)包的形 式發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)到達(dá)GSM網(wǎng)絡(luò)后經(jīng)過(guò)CGSN網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換將數(shù) 據(jù)傳輸?shù)絣ntemet上的一臺(tái)服務(wù)器中，這樣地面任何一臺(tái)接入Internet的電腦都可 以作為監(jiān)控終端，通過(guò)Internet接入服務(wù)器來(lái)訪(fǎng)問(wèn)GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)采集來(lái)的數(shù)據(jù)， 同樣也可以將指令下傳到LIN網(wǎng)絡(luò)中。如2圖所示，GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)從硬件電路上來(lái)講主要包含以下幾部分電源 部分、GPRS模塊、SIM插座、中央處理器AT91SAM7A3、 LIN通訊口、 RS-232 通訊口、 LED指示燈部分，包括電源指示燈POWERLED、 LIN指示燈LIN LED、 GPRS指示燈GPRS LED。電源部分用來(lái)給中央處理器和GPRS模塊供電，提供DC 3.3V和5V的電源；GPRS模塊主要是用來(lái)從中央處理器AT91SAM7A3接收IP數(shù)據(jù)包，經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn) 換打包成GPRS分組數(shù)據(jù)包后將數(shù)據(jù)發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將從GSM網(wǎng)絡(luò)接收的 GPRS數(shù)據(jù)包解包成IP數(shù)據(jù)包后發(fā)送給中央處理器AT91SAM7A3;SIM插座用來(lái)安裝SIM卡，GPRS模塊只有通過(guò)SIM的身份認(rèn)證才能接入GSM網(wǎng)絡(luò)；中央處理器AT91SAM7A3是整個(gè)GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)的核心部件，AT91SAM7A3 要將從LIN總線(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP / IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)打包成IP數(shù)據(jù)包發(fā) 送到GPRS模塊，同時(shí)從GPRS模塊中接收IP數(shù)據(jù)包，將解包后的數(shù)據(jù)發(fā)送到LIN 總線(xiàn)上。由于我們?cè)贏(yíng)T91SAM7A3中嵌入了裁剪后的TCP/IP協(xié)議棧，所以通過(guò) AT91SAM7A3就可以完成TCP / IP的解包和打包工作。AT91SAM7A3還需要從 RS232口接收對(duì)GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)的配置數(shù)據(jù)，配置信息可以存儲(chǔ)在FLASH中，可 以做到掉電不丟失配置數(shù)據(jù)，每次GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)上電自動(dòng)讀取配置信息。同時(shí) AT91SAM7A3具備看門(mén)狗等功能，當(dāng)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)意外情況可以系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。LIN通訊口主要用來(lái)將AT91 SAM7A3接入LIN網(wǎng)絡(luò)，從LIN網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù) 和往LIN網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)。RS-232通訊口主要是開(kāi)放給用戶(hù)，用戶(hù)可以使用PC機(jī)中的RS-232口和 GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)通訊，完成對(duì)GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)一些運(yùn)行參數(shù)的配置。LED指示燈部分用來(lái)指示出GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)，當(dāng)GPRS-LIN網(wǎng)關(guān) 正常供電，POWER LED指示燈會(huì)發(fā)亮；當(dāng)從LIN網(wǎng)絡(luò)收發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)侯LINLED 指示燈會(huì)閃爍；GPRSLED指示燈用來(lái)指示GPRS模塊的工作狀態(tài)，GPRS模塊處 于初始化、查找網(wǎng)絡(luò)、收發(fā)數(shù)據(jù)等不同的工作狀態(tài)時(shí)該指示燈會(huì)以不同的閃爍 頻率來(lái)指示。如圖3所示，ARM7CPUAT91SAM7A3使用的是18.432M的晶振，芯片的工 作電壓為3.3V。其67、 68、 69、 70引腳為JTAG仿真器接口 ，其電路連接如圖所 示，接口使用20針的JTAG插座。AT91SAM7A3的RXD0和TXD0分別連接至ULIN 收發(fā)器TH8080的R和T引腳上，通過(guò)TH8080形成LIN信號(hào)，將信號(hào)線(xiàn)通過(guò)DB9接 口引到網(wǎng)關(guān)外部和LIN網(wǎng)絡(luò)通訊使用。AT91SAM7A3內(nèi)部集成了 了三個(gè)UART 口，我們使用UART1口和GPRS模塊通訊，使用UART2作為外部RS232接口用來(lái) 配置網(wǎng)關(guān)參數(shù)，由于和GPRS模塊通訊需要握手信號(hào)，所以我們使用PA6、 PA7、 PA18、 PA19、 PA20、 PA21六個(gè)IO口來(lái)作UART1的RTSO、 CTSO、 RINGO、 DTRO、 DCDO、 DSRO六個(gè)信號(hào)線(xiàn)接口。 RS232口不需要握手信號(hào)，所以我們只用UART2 的RX2和TX2收發(fā)數(shù)據(jù)即可，但是由于該RS-232口用來(lái)和外部通訊，所以需要使 用MAX232來(lái)作為該232接口的收發(fā)器。如圖4所示，SIM卡插座用來(lái)和GPRS模塊直接相連，包括對(duì)SIM卡的供電都 由GPRS模塊來(lái)提供，不再對(duì)其單獨(dú)供電。如圖所示，SIM插座一共有8個(gè)引腳， 其中CCVCC用來(lái)供電，直接和GPRS模塊的CCVCC引腳連接，GND接地，CCIO 為串行數(shù)據(jù)線(xiàn)，控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，CCDET1和CCDET2用來(lái)檢測(cè)SIM是否 插入在插座，CCDET1用來(lái)供電，當(dāng)有SIM插入插座時(shí)CCDET2接通為高電平， 沒(méi)有SIM插入為低電平，CCDET2和GPRS模塊的CCIN引腳相連，CCCLK為GPRS 模塊設(shè)置SIM卡的時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)，CCRST為SIM卡復(fù)位信號(hào)線(xiàn)。如圖5所示，我們選用的GPRS模塊為西門(mén)子公司的MC35，該模塊提供了一 個(gè)ZIF 40針的通訊接口，其中l(wèi)、 2、 3、 4、 5引腳供電；6、 7、 8、 9、 IO引腳接 地；11、 12引腳用來(lái)連接備用電池；15引腳的IGT和31引腳的PD信號(hào)線(xiàn)用來(lái)控制 GPRS模塊的啟動(dòng)和停止工作，這兩個(gè)引腳和AT91SAM7A3的IO口相連，16到23 引腳的8路信兮線(xiàn)和AT91 SAM7A3的UART1相連接，通過(guò)AT91 SAM7A3向MC35 模塊發(fā)送AT指令來(lái)控制模塊的工作；32引腳的SYNC為同步信號(hào)，通過(guò)該信號(hào)控 制GPRS LED指示燈的閃爍情況。33到40引腳的8路信號(hào)線(xiàn)用來(lái)連接語(yǔ)音手柄， 因?yàn)槲覀儧](méi)有用到語(yǔ)音手柄，所以這幾路信號(hào)線(xiàn)懸空就可以了 。在軌道交通領(lǐng)域，機(jī)車(chē)、輕軌等一般只能提供DC24V供電，所以該網(wǎng)關(guān)設(shè) 計(jì)的工作電壓為DC24V，然而由于網(wǎng)關(guān)內(nèi)部芯片的工作電壓是DC5V和DC3.3V， 所以在網(wǎng)關(guān)內(nèi)部要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化。對(duì)于外部接入的DC24V電源通過(guò)ZUS 152405 模塊轉(zhuǎn)化為DC5V， DC5V又通過(guò)AS1117M3-3.3V模塊轉(zhuǎn)化為3.3V，整個(gè)系統(tǒng)使 用DC5V和DC3.3V工作。
權(quán)利要求
1、一種基于A(yíng)RM7 CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)及其通訊方法，包括電源模塊，指示燈模塊和SIM卡插座接口模塊，其特征在于還包括由AT91SAM7A3構(gòu)成的CPU模塊和GPRS通訊模塊，CPU模塊和GPRS通訊模塊由電源模塊直接供電，GPRS通訊模塊則與SIM卡插座接口模塊相連接；其中所述的CPU模塊內(nèi)嵌了剪裁的TCP/IP協(xié)議棧并集成了三個(gè)UART口，LIN控制器通過(guò)RDX0和TXD0口分別與LIN收發(fā)器TH8080的R和T引腳相連，通過(guò)其內(nèi)電路形成LIN信號(hào)并由DB9標(biāo)準(zhǔn)端口引到網(wǎng)關(guān)外部和LIN網(wǎng)絡(luò)通訊使用；所述的UART口中有UART1和UART2，UART1通過(guò)六個(gè)I/O口為GPRS通訊模塊提供電源和AT指令信號(hào)；UART2則作為外部接口連接MAX232收發(fā)器，通過(guò)DB9標(biāo)準(zhǔn)端口和外部通訊，用來(lái)配置網(wǎng)關(guān)參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于A(yíng)RM7CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)，其特征在 于所述的GPRS模塊由MC35芯片構(gòu)成，模塊中有ZIF40針通訊接口 ，其中的1 5腳供電，6 10腳接地，15腳的IGT和31引腳的PD信號(hào)線(xiàn)用于控制GPRS 模塊的啟動(dòng)和停止，并且和CPU模塊的I/O 口相連；16 23腳的8路信號(hào)線(xiàn)與 CPU模塊的UART1 口相連接，并通過(guò)CPU模塊向MC35模塊發(fā)送AT指令， 來(lái)控制模塊的工作；32腳的SYNC為同步信號(hào)，用以控制GPRSLED指示燈的 閃爍。
3、 一種基于A(yíng)RM7CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)的通訊方法，包括在CPU核 中內(nèi)嵌裁減后的TCP/IP協(xié)議棧軟件，其通訊過(guò)程包括系統(tǒng)初始化，執(zhí)行事件循 環(huán)體并查詢(xún)有否事件發(fā)生的步驟，其特征在于還包括(1) 一旦事件隊(duì)列非空，則讀取事件標(biāo)志字并依其類(lèi)型進(jìn)行置位的步驟；(2) 當(dāng)事件為接收到IP數(shù)據(jù)包時(shí)則(a) 調(diào)用子程序，由IP協(xié)議解包的步驟；(b) 判斷并選擇UDP和/或TCP協(xié)議解包的步驟；(c) 通過(guò)LIN轉(zhuǎn)發(fā)出去的步驟； 當(dāng)事件為轉(zhuǎn)發(fā)LIN數(shù)據(jù)時(shí)則執(zhí)行(d) 調(diào)用子程序，判斷并選擇UDP和域TCP協(xié)議打包的步驟；(e) 由IP協(xié)議打包的步驟；(f) 發(fā)送到GPRS模塊的步驟；(3)當(dāng)子程序處理完畢，中斷程序令程序自動(dòng)回到消息循環(huán)中的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于A(yíng)RM7 CPU核的GPRS-LIN網(wǎng)關(guān)，以西門(mén)子工業(yè)級(jí)的MC35為GPRS通訊模塊，以AT91SAM7A3為CPU模塊，由于該CPU內(nèi)部集成了LIN、UART等通訊接口且內(nèi)部FLASH、RAM資源豐富，在不需要擴(kuò)充資源的情況下就可以?xún)?nèi)嵌TCP\IP協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)了GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和LIN工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)的控制連接，避免了電路的復(fù)雜性，在降低成本的同時(shí)，也增強(qiáng)了其抗干擾的能力。
文檔編號(hào)H04L12/66GK101267407SQ200810010968
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者蔡景榮, 謝步明, 馬晨普 申請(qǐng)人:謝步明