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1、目 录第一章 绪 论1选题的背景和意义1课题研究的主要内容1第二章 GPRS系统平台22.1 GPRS概述2 GPRS的优点22.3 GPRS的通信方式32.4 GPRS系统结构3第三章 ARM微处理器53.1 ARM简介53.2 ARM微处理器优点53.3 ARM微处理器选型5第四章 系统硬件设计74.1 硬件系统结构设计74.2 射频局部设计74.3 音频局部设计84.4 SIM卡接口设计124.5 与ARM接口局部设计134.6 电气特性15第五章 系统软件设计175.1 AT命令软件设计17 函数说明24总 结27致 谢28参 考 文 献29附 录130第一章 绪 论1.1 选题的背景
2、和意义随着新的ARM芯片不断问世以及这些芯片的价格下降，嵌入式产品开始潜移默化的取代早期的一些单片机，并在社会各行各业中占有越来越重要的位置，嵌入式产品也由此成为众多工程师选择开发高端产品的芯片首选。 与此同时，中国移动于2002年5月正式开通GPRS网络25G移动通信技术，由于GPRS网络支持TCPIP协议，这使得无线数据传输变得更加轻松，而且相对价格比SMS短消息等要廉价许多。因此，嵌入式技术和GPRS网络来实现无线数据采集与传输具有非常诱人的前景，必将受到越来越多的重视。GPRS不仅仅是移动通信网络向3G演进的第一步，而且还是最重要的一步。它将IP技术引入GSM网络，通过在GSM网络上叠
3、加一个基于IP的GPRS核心网，运营商能够从电路交换转化为分组交换，迈出了走向以IP为中心的未来世界的第一步。 课题研究的主要内容1对GPRS平台进行简要的介绍，介绍它的产生和开展，优点，传输方式和系统结构。2.研究ARM微处理器的优点，并说明该如何选择适合自己设计的ARM芯片。3.系统的硬件设计，包括射频局部设计，音频局部设计，SIM卡接口设计和与ARM接口局部的设计。4.系统的软件设计，包括根本通话功能，短消息功能，数据传输功能， 本功能等通信中最根本的功能。第二章 GPRS系统平台2.1 GPRS概述GPRSGeneral Packet Radio Service，通用分组无线业务是在现
4、有的GSM移动通信系统根底之上开展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换功能实体，以支持采用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统进行的业务扩充，以满足用户利用移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。以GSM、CDMA为主的数字蜂窝移动通信和以Internet为主的分组数据通信是目前信息领域增长最为迅猛的两大产业，正呈现出相互融合的趋势。GPRS可以看作是移动通信和分组数据通信融合的第一步。移动通信在目前的话音业务继续保持开展的同时，对IP和高速数据业务的支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向，而且也将成
5、为第三代移动通信系统的主要业务特征。GSM-GPRS通过在原GSM网络根底上增加一系列功能实体来实现对分组数据的传输，新增功能实体和软件升级后的原GSM功能实体组成GSM-GPRS网络，作为独立的网络实体完成GPRS数据业务，原GSM网络那么完成电路业务。GPRS网络与GSM原网络通过一系列的接口协议共同完成对移动台的移动性管理功能。GPRS新增如下功能实体：效劳GPRS支持节点SGSN，网关GPRS支持节点GGSN，点对多点数据效劳中心等。同时，对原有的一系列功能实体进行软件升级。GPRS大规模地采用了数据通信技术，包括帧中继、TCP/IP、X.75，同时在GPRS网络中使用了路由器、接入网
6、效劳器、防火墙等产品。GPRS最早在1993年提出，1997年完成了第一阶段的协议，到目前为止GPRS协议还在不断更新，2000年初推出SMG#30。GPRS协议除包含新制定的协议外，还对原有的一些协议进行了较多的修改。 GPRS的优点1、可充分利用现有资源中国移动全国范围的电信网络-GSM，方便、快速、低建设本钱地为用户数据终端提供远程接入网络的部署；2、传输速率高，GPRS数据传输速度可到达57.6Kbps，最高可到达115Kbps170Kbps，完全可以满足用户应用的需求，下一代GPRS业务的速度可以到达384Kbit/s；3、接入时间短，GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两
7、秒；4、提供实时在线功能 “alwaysonline，用户将始终处于连线和在线状态，这将使访问效劳变得非常简单、快速；5、按流量计费，GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。 GPRS的通信方式在GPRS系统中采用的是分组通信技术，用户在数据通信过程并不固定占用无线信道，因此信道资源能够被更合理地利用。在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包分组，每个包的前面有一个分组头其中的地址标识指明该分组发往何处。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达
8、时，根据数据包头中的信息如目的地址，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送方和接收方和信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户，大局部时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下假设采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。以下图是基于分组的通信过程示意图。图2-1 分组通信示意图2.4 GPRS系统结构GPRS系统在GSM系统的根底上，增
9、加了分组控制单元PCU、效劳GPRS支持节点SGSN、网关GPRS支持节点GGSN等网元设备。PCU处理从话音业务中别离出的数据业务，控制无线信道的分配；节点SGSN的功能与MSC/VLR类似，具有网络接入控制、路由选择和转发、移动性管理、计费信息的收集等功能，支持Gb、SS7和Gr等接口。网关节点GGSN的主要功能是网络接入控制如消息屏蔽、计费信息收集、路由选择和转发如地址翻译和映射、封装和隧道传输、移动性管理、边界网关等，支持与外部网络IP或X.25的透明和不透明连接。 GSM网络主要用于移动用户的话音业务，如要使用GPRS业务，用户终端需要改变，GPRS分别有A、B、C三类终端。A类是可
10、以同时使用话音和数据业务的双模 ；B类 可以同时监测这两种业务，可以在数据和话音业务之间快速切换，但不能同时使用两种业务；C类 不能同时监测话音和数据业务，用户要么注册上数据业务网，要么注册上话音业务网，但两者之间可以人工切换。 在无线网络设备中，通过BTS软件升级或在基站控制器BSC中增加PCU设备等方式把数据和话音分别在Gb和A接口中别离开，而在交换网络设备中提供SGSN和GGSN两个功能设备，修改GSM中的HLR系统，为了与GSM系统协同工作，需要在GPRS系统设备和GSM系统之间提供一些接口。 因此GPRS业务的实现可以不需要变更GSM网络的根底设施，运营商只需根据数据业务的需求，将蜂
11、窝小区原来用于话音业务的某些频点分给GPRS用户使用，将该频点的8个信道划分为话音、数据、交换话音或数据共用等三种信道，进行灵活配置。 GPRS技术的引进，把电信网络和计算机网络有机地连接在一起，朝未来的全IP网络平台开展。GPRS基站与SGSN设备之间的连接一般通过帧中继连接，SGSN与GGSN设备之间通过IP网络连接。GGSN可以由具有NAT网络地址翻译功能的路由器承当内部IP地址与外部网络IP地址的转换，MS可以访问GPRS内部的网络，也可以通过APN外部网络接入点访问外部的PDN/Internet网络。 第三章 ARM微处理器3.1 ARM概述ARMAdvanced RISC Mach
12、ines是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、本钱低和能耗省的特点。适用于多种领域，比方嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及效劳。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，那么包括微软、升阳和MRI等一系
13、列知名公司。3.2 ARM微处理器的优点1、体积小、低功耗、低本钱、高性能；2、支持Thumb16位/ARM32位双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用存放器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在存放器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定。3.3 ARM微处理器选型鉴于ARM微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步开展，ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是，由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对ARM芯片做一些比照研究是十分必要的。1
14、ARM微处理器内核的选择ARM微处理器包含一系列的内核结构，以适应不同的应用领域，用户如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMUMemory Management Unit功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。而ARM7TDMI那么没有MMU，不支持Windows CE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系统可运行于ARM7TDMI硬件平台之上。事实上，uCLinux已经成功移植到多种不带MMU的微处理器平台上，并在稳定性
15、和其他方面都有上佳表现。2系统的工作频率系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHz，ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以到达700MHz。不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为ARM核和USB、UART、DSP、音频等功能部件提供不同频率的时钟。3芯片内存储器的容量大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有局部芯片具有相对较大的片内存储空间，如ATMEL的AT91F40162就具有高达2MB的片内程序存储空间，用户在设计时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。4片内外围电路的选择除ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，我们称之为片内外围电路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、
