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1、 课课程程设设计计说说明明书书基于基于 ARMARM 的的 GPRSGPRS 模块的设计模块的设计专业专业学生姓名学生姓名班级班级学号学号指导教师指导教师完成日期完成日期2017 年年 月月 日日盐城工学院课程设计报告（2017）目目 录录摘要 .11 绪论11.1 嵌入式系统 .11.1.1 嵌入式系统概述 .11.1.2 嵌入式处理器 .11.2 ARM 处理器21.3 GPRS 无线通讯.21.3.1 GPRS 定义.21.3.2 GPRS 的技术特点.22 系统选型及设计 .32.1 硬件选型 .32.2 模块总体框图 .33 系统硬件设计 .33.1 ARM 硬件结构及电路概述33.
2、1.1 SANSUNG S3C2410 概述33.1.2 ST2410 硬件资源分配.43.1.3 ST2410 接口资源.63.1.4 ST2410 的串口通讯 73.2 M22 通讯电路板的设计.103.2.1 BENQ 电源部分设计113.2.2 BENQ M22 与 SIM 卡的接口 .113.2.3 BENQ M22 在语音通讯设计方面的问题 .113.2.4 BENQ M22 通讯板的串口 .124 系统软件设计 134.1 引导加载程序的设计.14盐城工学院课程设计报告（2017）4.1.1 BOOTLOADER 的基本概念 .144.1.2 ST2410 的 BOOTLOADE
3、R 功能说明 .164.2 串口通讯程序的设计 174.3 BENQ M22 模块内部的软件特性 .175 模块软件运行流程图 176 模块设计总结 19盐城工学院课程设计报告（2017）1基于 ARM 与嵌入式 Linux 的 GPRS 模块摘要摘要随着科技的高速发展，嵌入式系统已经进入 32 位时代。在当前数字信息技术和网络技术的高速发展的后 PC 时代，嵌入式系统已经广泛地应用于各类产业。随着国内外嵌入式产品地进一步开发和推广，嵌入式技术和人类生活的联系越发紧密。本文介绍了在 SAMSUNG ARM9 和嵌入式 Linux 平台上的，基于 BenQ M22 模块的 GPRS 无线通讯模块
4、的软硬件设计。主要内容包括： M22 通讯电路板的 PCB 设计；ARM9 中 Bootloader 编程与 FLASH 烧写；M22 和 ARM9 的外围与内部硬件电路的设计；串口通讯的编程；AT 指令的收发等等。该系统能够实现语音通讯、短信服务、来电查询、来电显示等功能关键词：嵌入式；ARM；Linux；GPRS1 1 绪论绪论1.11.1 嵌入式系统嵌入式系统1.1.11.1.1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述嵌入式系统（Embedded System） ，是一种嵌入机械或电气系统内部、具有专一功能和实时计算性能的计算机系统。嵌入式系统常被用于高效控制许多常见设备，被嵌入的系统通常是包含数
5、字硬件和机械部件的完整设备，例如汽车的防锁死刹车系统。相反，通用计算机如个人电脑则设计灵活，可以智能处理各式各样的运算情况，以满足广大终端用户不同的需要。现代嵌入式系统通常是基于微控制器（如含集成内存和/或外设接口的中央处理单元）的，但在较复杂的系统中普通微处理器（使用外部存储芯片和外设接口电路）也很常见。通用型处理器、专门进行某类计算的处理器、为手持应用订制设计的处理器等，都可能应用到嵌入式系统。常见的专用处理器有数字信号处理器。1.1.21.1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。可以分为：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式 DS
6、P 处理器等。盐城工学院课程设计报告（2017）2嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。范围极其广阔，从最初的位处理器，目前仍在大规模应用的位单片机，到最新的受到广泛青睐的 32 位，64 位嵌入式 CPU。1.21.2 ARMARM 处理器处理器ARM 处理器是一种 32 位嵌入式 RISC 处理器。ARM（AdvancedRISCMachines） ，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM 处理器是一个 32 位元精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。Thumb 指令集为 ARM
7、指令集的功能子集，但与等价的 ARM 代码相比较，可节省 30%40%以上的存储空间，同时具备 32 位代码的所有优点。大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。1.31.3 GPRSGPRS 无线通讯无线通讯1.3.11.3.1 GPRSGPRS 定义定义通用分组无线服务（英语：General Packet Radio Service，缩写：GPRS）是 GSM 移动电话用户可以使用的一种移动数据业务/技术。它经常被描述成“2.5G” ，意指这项技术介于第二代（2G）与第三代（3G）移动通讯技术之间。它是利用 GSM 网络中未使用
8、的 TDMA 信道，提供中速的数据传输服务。起初有人想通过扩展 GPRS 来覆盖其他标准，只是这些网络都正在转而使用 GSM 标准，这样 GSM 就成了 GPRS 唯一能够使用的网络。GPRS 在 Release 97 之后被集成进GSM 标准，起先它是由 ETSI 标准化，但是现在已经移交 3GPP 负责。1.3.21.3.2 GPRSGPRS 的技术特点的技术特点数据实现分组发送和接收，按流量计费；56115Kbps 的传输速度.GPRS 的应用，迟些还会配合 Bluetooth(蓝牙技术)的发展。到时，数码相机加了 bluetooth，就可以马上通过手机，把像片传送到遥远的地方，也不过一
9、刻钟的时间。相对于 GSM 的 9.6kbps 的访问速度而言，GPRS 拥有 171.2kbps 的访问速度；在连接建立时间方面，GSM 需要 10-30 秒，而 GPRS 只需要极短的时间就可以访问到相关请求；而对于费用而言，GSM 是按连接时间计费的，而 GPRS 只需要按数据流量计费；GPRS 对于网络资源的利用率而相对远远高于 GSM。盐城工学院课程设计报告（2017）32 2 系统选型及设计系统选型及设计2.12.1 硬件选型硬件选型由于 ARM 系列处理器中 ARM9 对于 Linux 操作系统的支持性明显强于 ARM7。 因此, 本模块采用的核心微处理器是属于 ARM9 系列微
10、处理器的 SAMSUNG S3C2410出于成本和功能的考虑，本模块中选用的 GPRS/GSM 选用的 BenQ 的M22 无线模块。主要仪器设备如下：SAMSUNG ST2410 ARM9 开发板SHARP TFT_LCD 液晶屏BenQ M22 GPRS 模块SIM 卡GSM 900/1800 MHz 吸盘天线BenQ M22 电路板2.22.2 模块总体框图模块总体框图3 3 系统硬件设计系统硬件设计3.13.1 ARMARM 硬件结构及电路概述硬件结构及电路概述3.1.13.1.1 SANSUNGSANSUNG S3C2410S3C2410 概述概述S3C2410A 采用了 ARM92
11、0T 内核， 0.18um 工艺的 CMOS 标准宏单元和存储单元。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同样它还采用了一种叫做 Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA) 新型总线结构。S3C2410 的显著特性是它的 CPU 核心， 是一个由 Advanced RISC Machines(ARM) 有限公司设计的 16/32 位 ARM920T RISC 处理器。ARM920T 核盐城工学院课程设计报告（2017）4由 ARM9TDMI、存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。其中，MMU 可以管理虚拟内
12、存。ARM920T 实现了 MMU，AMBA BUS 和 Harvard 高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的 16KB 指令 Cache 和 16KB 数据 Cache，每个都是由 8 字长的行构成。ARM920T 有两个内部协处理器：CP14 和 CP15。CP14 用于调试控制，CP15 用于存储系统控制以及测试控制。S3C2410 的内部结构图如图 3.1 所示图 3.1 S3C2410 内部结构图3.1.23.1.2 ST2410ST2410 硬件资源分配硬件资源分配S3C2410 将系统的存储空间分成 8 组（Bank） ，每组的大小是 128MB，共 1GB。 Bank0 到 B
13、ank5 的开始地址是固定的，用于 ROM 或 SRAM。Bank6 和 Bank7 用于 ROM、 SRAM 或 SDRAM，这两个组可编程且大小相同。Bank7 的开始地址是 Bank6 的结束地址，灵活可变。所有内存块的访问周期都是可编程的。S3C2410 采用 nGCS7:08 个通用片选信号选择这些组。因此，S3C2410 支持两种启动模式:从 NAND FLASH 启动和从外部 nGCS0 片选的 NOR FLASH 启动。盐城工学院课程设计报告（2017）5所以在这两种启动模式下, 各片选的存储空间分配是不同的, 这两种启动模式的存储分配如图 3.3 所示:图 3.3 存储空间分
14、配图a)图是 nGCS0 片选的 Nor Flash 启动模式下的存储分配图；b)图是 NAND FLASH 启动模式下的存储分配图；说明：SFR Area 为特殊寄存器地址空间。在进行器件地址说明之前，有一个点需要注意，nGCS0 片选的空间在不同的。启动模式下，映射的器件是不一样的。由下表可以知道：在 NAND FLASH 启动模式下，内部的 4K Bytes BootSRAM 被映射到 nGCS0 片选的空间。在 Nor Flash 启动模式（非 NAND FLASH 启动模式）下，与 nGCS0 相连的外部存储器 Nor Flash 就被映射到 nGCS0 片选的空间。地址范围地址范围
15、说明说明片选信号片选信号0x4800_00000x6000_0000SFR（特殊寄存器）地址 空间0x4000_00000x4000_0FFFNAND FLASH 启动模式 下，该空间没有被使用非 NAND FLASH 启动 模式下，该空间为 BootSRam盐城工学院课程设计报告（2017）60x3000_00000x3400_00 00SDRAM 空间nGCS60x1900_0300CS8900 的 IO 基址nGCS30x0000_00000x0020_00 00NAND FLASH 启动模式 下，nGCS0BootRam 的有效地址： 0x0000_00000x0000_0F FF 非
16、 NAND FLASH 启动 模式 下，Nor Flash 的有效地 址空间为： 0x0000_00000x0020_00 00 表 3.1 硬件地址分配表3.1.33.1.3 ST2410ST2410 接口资源接口资源跳线跳线 名称名称说明说明JP1（核心板）决定 S3C2410 的启动模式 插上短路块从 Nand Flash 中启动，默认 不插上短路块从 Nor Flash 中启动表 3.2 跳线分配表按键名称按键名称说明说明S1（Reset） （核心板）复位按键，小按键K1K4 按键4 键盘表 3.3 核心板按键说明接口名接口名 称称说明说明T1(RJ45)以太网接口（RJ45， 带隔离器的）UART1(J8), UART3(J7)串行口 1，2U10红外线 IrDASD_CARD(J1)SD 卡接口J17USB HOST 接口USB_DEVICE(J15)USB DEVICE 接口盐城工学院课程设计报告（2017）7J2音频输出接口J27CCFL 背光电源输出接口J6板子的电源接口JP2一些扩展口
