基于GSM和LPC2138的基站监控模块的设计

基站动力及环境集中监控系统针对基站电源设备、空调设备和基站的环境参量等对象，利用软件技术和相应的检测设备、控制设备等实现对监控对象的数据的采集、传输、处理等过程的管理，将移动通信维护管理部门关心的问题综合在一起进行处理，解决了基站设备维护中的一些实际问题，降低了基站系统的运行成本，提高了移动通信系统运行的可靠性及服务质量。而现行系统是将监控对象的数据发送到地级监控中心后再进行综合处理，如果有告警则由值班员通知相应人员处理。这样不仅仅增加了监控中心的工作压力，也延长了对警情的反映时间。为了改善这种情况，我们提高监控模块的性能，监控模块在采集数据的同时处理告警信息。

本文中我们采用LPC2138作为监控模块的主控芯片，将采集到的报警信号先做处理，把告警信息通过GSM模块通知有关人员，报警处理完毕后，将处理结果发送至监控中心备案，从而保证了报警的及时性，缩短了维护时间，加强了系统的可靠性。

1 硬件设计

1.1 功能描述

监控系统的总体框架。系统由监控模块、通信前置机和监控中心等部分组成。动力设备参量及环境参量由监控模块进行采集，然后传至通信前置机汇总，再传至监控中心。

1.2 监控模块硬件设计

监控模块的结构框图如图2所示。监控模块选择菲利普公司的LPC2138作为MCU。LPC2138微控制器是基于一个支持实时仿真利嵌入式跟踪的16／32位ARM7TDMI-S CPU，并带有512kB嵌入的高速Flash存储器。通过片内boot装载程序实现在系统编程／在应用编程(ISP／IAP)。128位宽度接口／加速器可实现高达60MHz作频率，使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制，应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而性能的损失却很小。 较小的封装和很低的功耗使LPC2138特别适用于访问控制和POS机等小型应用中；CP由于内置了宽范围的串行通信接口和32kB的片内SRAM，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、软件modem、语音识别、低端成像，为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个串行接口，包括2个16C550 工业标准UART、2个高速IIC总线(400kbit／s)、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。多个32位定时器、2个10位8路的ADC、1个10位DAC、PWM通道、47个GPIO以及多达9个边沿或电平触发的外部中断使它们特别适用于工业控制应用系统。

表征各种动力设备和环境参量的传感器的输出信号经过预处理输出一系列的模拟信号和开关信号。模拟量经过LPC2138自带的A／D转换口输入到MCU，开关量通过I／O口输入剑MCU，然后MCU进行数据处理和告警识别。根据不同的警情，通过GSM模块发送维护短信通知相应的维护人员，信息包括基站识别号、告警类型及属性值、告警时间等。警情处理结束后，将告警信息和警情处理情况存储后发送至监控中心备案。

其中一个UART端口与GSM通信模块相连接，一个端口通过RS232将调制解调器和通信前置机相连接。MCU带有512kB嵌入的高速Flash存储器，用来存储系统参数和系统告警记录，告警记录包括告警时间、告警名称和种类、告警值、警情的处理情况、告警结束时间，告警记录满时自动覆盖以前的记录。告警信号则经过处理后和处理结果一起先保存在Flash存储器后发送至通信前置机。为了便于维护人员对监控模块进行现场查询及发置，我们设计了灵活的人机接口，维护人员可以通过键盘和LCD器件查询和设置监控模块参数。

1.3 空调的控制

监控模块对空调的控制可有多种方式，由于无线方式受到的干扰比较大，所以在这里我们采用硬件驱动方式由监控模块控制对空调进行轮换。空调轮换的时间和温度告警的上下限可以调节。临控模块采集的温度是基站内部的环境温度。空调可以被监控中心进行远程控制，监控中心的控制信号的优先级要高于监控模块的优先级。