基于GSM的中央空调末端控制器研究
为了解决以上问题，本文设计实现了一种基于手机SIM卡GSM网络的中央空调末端风阀异地控制模块。GSM除语音业务外，另有短消息数据传输业务[4-8]。该模块不但可以完成室内温度信息通过GSM网络以短信息的形式报告用户，同时也可以由用户通过该模块发送期望设定室内温度给末端控制器，完成远程控制。
本文以Samsung公司的S3C2410芯片作为处理器，以Linux2.6为嵌入式操作系统，基于PID控制策略，通过手机短信的方式对中央空调末端装置进行远程控制，实现了对室内温度的设置和监控，取得了很好的实际效果。
1 末端控制器系统设计
1.1 控制器系统硬件设计
本文基于ARM9平台，采用Linux嵌入式操作系统，以S3C2410处理器为核心。系统硬件主要由以下模块组成：
(1)GSM/GPRS射频模块。用来与GPRS网络进行通信的射频模块，本文选用Simcom公司推出的工业级GSM/GPRS双频Modem模块SIM300，具有完整的Modem信号，在网络通信时可以作为一个Modem而存在。模块采用串行接口通信，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口，带GPRS功能[9]。SIM300芯片的外围电路采用了芯片的典型连接，利用阻容充电和施密特触发器整形获得上电后大约1.5 s低电平延时来启动。
(2)16C550串行接口。16C550是一种用于将并口数据转换成串口数据的高速UART芯片，并自带16位FIFO缓存通道，而且波特率可选。一方面可获得完整的Modem控制，另一方面也是为了获得精准的UART波特率，本文在SIM300射频模块与处理器组成的控制单元进行串行通信时使用16C550芯片。16C550芯片的虚拟地址为0xdb000000，工作在带中断的FIFO方式；其波特率设置为115200，传输无校验，8位数据位，1位停止位，忽略输入BREAK、帧错误和奇偶校验错，使用标准模式传输。
(3)CPU中央处理单元。采用Samsung公司生产的32/16位高性能基于ARM920T内核的RISC微处理器S3C2410，具有低功耗、自带8通道10位ADC和DAC、并支持NAND Flash和SDRAM存储器等特点。该单元包括S3C2410微控制器的最小系统、时钟电路、复位电路等部分。
(4)输入输出单元：模拟房间内的温度传感器信号输入到处理器的A/D转换器；处理器通过PID算法得到的输出量由D/A转换器输出以控制送风执行阀的开度，调整房间内的送风量从而达到调节室内温度的目的。
图1为系统硬件框图。
1.2 控制器系统软件设计
操作系统采用实时性强的Linux2.6内核，编译器使用gcc 4.0.2版本，完成了各个功能模块的接口函数。由于在进行嵌入式系统内核开发时，若交叉编译工具(特别是gcc)版本较低则无法编译高版本内核，版本过高也不行。因此本文为配合要采用的Linux2.6.18内核开发末端控制器，进行定制开发交叉编译环境。具体如下：crosstool-0.43，binutils-2.16.1.tar.bz2，gcc-4.0.2，glibc-2.3.5，glibc-linuxthreads-2.3.5，linux-libc-headers-2.6.12.0，gdb-6.5，生成交叉编译工具为arm-9tdmi-linux-gcc。其中短消息通信线程的初始化和主循环共分为以下4个步骤：
(1)完成串口初始化。系统启动并完成初始化后，开始反复读取16C550芯片发来的串口数据。当GSM模块收到新短信后，通过串口向处理器发送1个字符串。该字符串格式、长度及内容都是固定的，以+CMTI开头，以此为依据判断是否新短信到来。
(2)向SIM300模块发送读取短消息的AT指令，判断短消息内容。首先通过手机号来判断短消息是否由用户发来。如果短消息由用户发来，则判断用户发送的指令，否则直接删除。
(3)如果用户发送的内容是“设定温度XX”(XX代表二位温度值)，则将“XX”通过解码函数解码成ASCII字符，再通过换算得到用户期望设置的温度发送给温度控制模块，最后删除该信息。如果用户发送的内容是“查询状态”，则将当前温度值和室内状态以短消息的形式发送给用户手机，最后同样删除该信息。
(4)处理器继续读取串口数据。
短消息通信程序流程如图2所示。
处理器通过串口与GSM模块通信，串行通信的基本参数有：波特率、数据位、停止位及校验方式等。串口驱动程序实现了对串口的读写操作，给应用程序提供发送接收数据的接口。串口正常工作之前，需要进行初始化设置，选择串口工作方式，设置波特率、数据格式及中断，建立数据队列和信号量。应用程序只要调用相应的函数，就可以实现相应的功能。
以串口发送一个字符串为例介绍发送程序，其中buf表示要发送的字符串，nbytes表示字符的个数：
int tty_write(char*buf，int nbytes)
{
int i；
for(i=0；inbytes；i++) {
write(tty_fd，buf[i]，1)；
usleep(100)；
}
return tcdrain(tty_fd)；
}
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