76嵌入式课程设计

1四川理工学院计算机学院《嵌入式系统应用开发》课程设计报告题目：串口数字时钟设计学院：计算机学院专业：物联网工程班级：2014级1班姓名：黄海雷宋涌周礼佟学号：141010701051410107011314101070124指导教师：居锦武2017年6月20日2教师评语：总分：教师签名：3摘要随着嵌入式系统和GPRS无线网络的发展，GPRS无线数据终端为工业生产中的远距离数据传输带来了更佳的传输途径，摆脱了有线数据传输的局限性，极大地节省了后期维护费用，降低了成本，满足了日益增长的工业需求。GPRS无线数据终端的研究具有广泛的意义和良好的商业前景。本文主要设计并实现基于ARM的GPRS无线数据终端。该系统以ARM7系列微处理器为核心，通过AT指令控制自带有完整TCP/IP协议栈的无线数据模块。结合GPRS通信网络的特点分析无线数据传输嵌入式系统的设计过程，给出系统的具体实现方案，提出硬件、软件系统的设计流程、开发要点和实现过程。本系统经过几个月的设计制作，较好的完成了无线数据终端的各项功能。关键词：GPRS；嵌入式；ARM；AT指令；TCP/IP协议4ABSTRACTwiththedevelopmentofembeddedsystemsandGPRSwirelessnetwork,GPRSwirelessdataterminalshasbroughtabetterwayoftransmissionforlong-rangedatatransmissioninindustrialproduction,gettingridofthelimitationsofwireddatatransmission,savingsignificantlyinthelatermaintenancecosts,reducingcostsandmeetingthegrowingindustrialdemand.TheresearchoftheGPRSwirelessdataterminalhasbroadmeaningsandgoodbusinessprospects.ThepapermainlydesignsandimplementstheGPRSwirelessdataterminalbasedonARM.ThesystemdependingonARM7familymicroprocessorcancontrolwirelessdatamodulewithacompleteTCP/IPprotocolstackthroughATcommands.Makeananalysisofthedesignprocessoftheembeddedsystemforwirelessdatatransmission,combinedwithGPRScommunicationnetworkcharacteristicsandgiveaspecificsystemimplementationincluding:thehardwareandsoftwaredesignprocess,developmentpointsandtheimplementationprocess.Thedesigniscompletedforseveralmonths,implementingvariousfunctionsofthewirelessdataterminal.Keywords:GPRS;Embedded;ARM;ATcommand;TCP/IPprotocol5目录1绪论.................................................................................................11.1研究背景..................................................................................................................11.2研究意义..................................................................................................................12系统总体设计................................................................................22.1系统功能要求..........................................................................................................22.2系统组成..................................................................................................................22.3AT指令集.................................................................................................................23硬件电路设计................................................................................33.1电源电路具体设计..................................................................错误!未定义书签。3.2主控外围电路..........................................................................................................43.3串口通信电路..........................................................................................................43.4无线模块电路设计..................................................................................................54软件程序设计................................................................................64.1软件设计流程..........................................................................................................64.2主要程序说明..........................................................................................................74.2.1程序代码.......................................................................................................74.2.2头文件介绍.................................................................................................105系统调试......................................................................................135.1硬件调试................................................................................................................135.2软件调试................................................................................................................136总结...............................................................................................14参考文献..........................................................................................1511绪论1.1研究背景计算机与通信技术的不断发展，极大地促进了工业领域及其它领域的自动化和信息化的发展。以前在工业领域大多采用由单片机构成的数据处理系统和PC机通过串行口构成的微机系统，主要是针对于生产过程分布范围不大、相距不远的场合，这些系统大多采用RS-232，RS-485或有线MODEM的通信方式，虽然经济实用，但是采用有线的数据传输方式，在很大程度上限制了应用场合的拓展。随着企业生产规模不断扩大，不同的生产部门可能在地域上分布极广，相距遥远，如电力、铁路、采矿和石油等，这些部门要对相距遥远的生产过程进行数据传输，如果还是沿用有线的传输方式，则在技术上和经济上都是不足取的。所以采用无线的方式来进行数据传输的需求就日益突出了。在通信领域中，移动通信(GPRS)网则是这个领域中发展最积极最活跃最快的分支之一。GPRS(GeneralPacketRadioService)即通用分组无线业务，是在现有GSM网络上开通的一种新型的数据传输技术，GPRS采用分组交换方式，仅在实际传送和接收数据时才占用无线资源。GPRS理论上可提供高达171.2kb／s的传输速率。除了速度上的优势外，GPRS还有“永远在线的特点，即用户可随时与网络保持联系。另外分组交换接入时间的缩短，能提供快速即时的连接，可大幅度提高一些事务的效率。利用现有的GPRS网络资源，发挥网络覆盖率高、永远在线等优势，为现有数据传输系统提供一种便捷的无线传输方式。而嵌入式系统是一门交叉学科，其支柱学科包括微电子学科、计算机学科、电子技术学科和对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归属学科，计算机与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。在当今社会中，嵌入式系统已经广泛应用于信息家电、移动通讯、手持通信终端、仪器仪表、航空航天以及工业控制等领域，为人们工作和生活带来了极大的便利，是当前研究最为热门的领域之一。1.2研究意义随着通信技术的高速发展，GPRS无线通信网络已与互联网连接在一起，成为一种可持续利用和开发的资源；嵌入式系统也由于功耗低、性能强等特点，被广泛应用于通信、工业控制等领域。所以，利用嵌入式系统和GPRS网络，对GPRS无线数据终端进行设计可以通过GPRS网络连接到互联网，为用户提供透明的数据传输通道，适合于移动环境和难于分布的场所以及偏远地区。如何利用嵌入式系统实现无线终端，并通过GPRS无线网络进行数据传输是一个具有实用意义的研究。GPRS无线数据终端作为数据传输终端的载体，有广阔的市场和良好的商业前景。22系统总体设计2.1系统功能要求GPRS无线数据终端功能有：系统可以在7V-40V宽电压范围供电，也可5V供电；具有23