基于MC35i的M2M终端设计与研究

数据的封装和传输

通过GPRS进行数据的传输需要经过Internet网络进行中转，因而传输的数据封装必须进行TCP／IP协议。文中利用软件进行了数据封装。需要传输的数据经过传输层UDP协议头封装，然后是IP协议头的封装，最后进行PPP协议的封装。经过封装传输到MC35i的数据格式如表1所示。

MC35i将接收到的数据透明地传输到Internet网络中。通过Internet网络路由器中转，最终将数据传输到监控中心。接收端对接收到的数据按照相应的层次进行解析，从而确定数据的目标程序。

系统软件设计采用分层的结构，从底到上分别为：串口驱动层(物理层)、PPP协议层(链路层)、IP协议层(网络层)、UDP协议和ICMP层(传输层)以及应用层。在移植好的LwIP协议栈中，通过在各层中建立相应功能的线程，实现数据的封装。底层软件为上层软件提供函数支持，上层软件利用底层软件完成应用程序的编写和实现。软件采用自底向上的设计方法逐步实现系统中各个函数的功能，各部分函数实现均采用模块化的设计方法。每个任务对应一个模块。对每个任务单独进行设计后，最终由FreeRTOS操作系统统一管理，通过采用信号量和邮箱的方式实现多个任务之间的通信，软件各部分主要函数之间的关系如图3所示。

在MC35SerialISR()中将接收的数据存放到xQRxChars队列中后，发送SemMC35Rx信号量来激活PPPRxTask()任务，通过对接收数据的解析，确定数据包的类型，然后由相应的函数对接收数据进行处理。

如果接收的数据是应用程序的数据，将由IPRx()函数判断目标主机是否正确，再经过传输层解析数据从而判定对数据处理的应用程序。最后由应用程序解析数据并执行相应的功能，如将数据通过串口发送到主机、向数据采集系统发送控制命令、接收数据采集系统的数据并发送等。当接收队列中所有数据均处理完毕后，延时250ms如果还没有接收到数据，则任务通过等待信号量SemMC35Rx将自己挂起。数据的发送过程是一个相反的过程。应用程序根据需要的功能建立UDPTxTask()或ICMPTxTask()任务，并将数据发送到xAPPTxQ队列中。相应的任务再调用IPTx()和PPPTx()函数进行数据的封装并将数据发送到XqTxChar队列中，从而唤醒MC35SerialISR()中断程序将数据通过串口发送到MC35i中进行传输。为提高系统的实时性，本文中FreeRTOS采用可剥夺内核方式进行调度。采用FreeRTOS操作系统对任务进行管理简化了软件的编写难度，同时提高了程序的可读性和可移植性。

结语

基于GPRS M2M产品的无线数据传输以及远程监控系统是目前国内外研究的热点。本文采用完全免费的操作系统和TCP／IP协议栈给出的系统设计方案具备成本低、性能好、可升级等优点，为远程监控系统相关领域的数据传输提供了一个可行的设计方案。

参考文献:

[1]. GPRS datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/GPRS_1594650.html.
[2]. MC35i datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/MC35i_1136952.html.
[3]. AT91SAM7S64 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/AT91SAM7S64_143844.html.
[4]. RS232 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[5]. CS-1 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/CS-1_2525798.html.
[6]. CS-4 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/CS-4_2331612.html.
[7]. ARM7TDMI datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/ARM7TDMI_139812.html.
[8]. UA7805 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/UA7805_669157.html.
[9]. 1N5819 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/1N5819_1063816.html.
[10]. REG1117-3.3 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/REG1117-3.3_576588.html.