基于AT91RM9200短消息監控系統的設計與實現

摘要 介紹了GSM無線模塊在嵌入式系統的應用，系統采用基于ARM9核的AT91RM9200微處理器，GSM無線模塊采用華為MG323無線模塊，在嵌入式Linux系統下，通過ARM與MG323進行控制通信，實現了短消息模塊的軟件功能。該系統支持FDU短信模式及中文短信。
關鍵詞 GSM；AT91RM9200；MG323；嵌入式Linux；PDU短信模式

無線監控已成為工業控制中安全生產、及時收集重要數據必不可少的部分，利用現代化的信息技術手段，建設安全生產監督管理網絡系統，才能將安全生產和安全監督管理工作做好，隨著通訊技術的發展，移動通信覆蓋的不斷擴大，基于GSM網絡的無線監控系統已廣泛應用于工業控制、電力監控、智能樓宇和數據傳輸等方面，加上GSM網絡具有前期投資少、不受地域限制、通信實時性高等優點使得它在無線監控領域扮演更重要的角色。利用的ARM9處理器主頻高、速度快、內存容易擴展、可以運行嵌入式Linux系統設計平臺等特點，通過軟硬件模塊的設計，在GSM無線網絡上實現了短消息的發送。此系統可以應用在采油電機環境參數監控上，實時監控油管的壓力和溫度等參數，保證油井的安全正常工作。

1 系統總體設計
圖1所示是基于AT91RM9200的短消息監控系統，該平臺主要包括微處理器單元，GSM／GPRS無線模塊，存儲模塊，串口通訊模塊，網口通訊模塊，USB模塊和電源模塊。

系統構建的嵌入式系統平臺，主要用于采集數據的處理、存儲、發送和監控。具體工作原理是在基于ARM920T內核的主頻為180 MHz的AT91RM9200微處理器上，通過串口將下行數據傳輸至Flash存儲，然后利用串口、USB和100 Mbit·s-1以太網3種接口方式將數據發送至目標，同時通過GSM無線通信的方式進行數據監控。
此系統在采油電機環境參數傳輸與通信系統存儲模塊的應用過程中，主要完成對采樣和監測處理后的數據進行存儲，并通過各種接口傳送至上位機顯示，以便工作人員對井下電機的環境數據進行觀測和處理。無線傳輸模塊可將存儲模塊接收到的數據以無線通信的方式發給油井監測人員，使監測人員可隨時了解油井的采油情況。

2 系統硬件電路設計
系統中短消息收發功能的模塊采用華為公司的4頻GSM／CPRS模塊MG323，工作頻段支持4頻：GSM850／900／1800／1900 MHz，接收靈敏度-107 dBm，工作溫度-30～+75℃，電源電壓3．3～4．8 V，平均待機電流3．0 mA，協議支持GSM／GPRS Phase2／2+。MG232含有豐富的對外應用接口，包括B2B連接器接口、電源接口、開／關機和RESET時序、控制信號接口、UART接口、SIM卡接口、充電接口、音頻接口。

MG323與AT91RM9200的硬件電路如圖2所示。ARM通過控制TERM_ON來控制MG323的開關，當TERM_ON管腳拉低≥1 s后，即可開機；開機后，如果再次將TERM_ON管腳拉低≥1 s，即可關機；控制RESET來控制MG323的硬件復位，當模塊出現軟件死機時，通過拉低RESET管腳≥10 ms后，模塊進行硬件復位。
由于MG323模塊對外提供一路異步RS-232UART1通信接口，UART1支持標準Modem握手信號控制方式，故MG323GSM模塊通過RS232與AT91RM 9200的UART1相連接。其控制信號主要為：UART1_RD(模塊數據發送端)，UART1_TD(模塊數據接收端)，UART1_RING(模塊振鈴指示)，UART1_ DSR(模塊數據設備就緒)，UART1_RTS(請求發送)，UART1_DTS(數據終端就緒)，UART1_CTS(模塊清除發送)，UART1_DCD(模塊載波檢測)。RT S／CTS為請求發送信號，RTS是發送起輸出的準備好信號。接收雙方準備好，送回清除發送信號CTS后，發送數據開始進行，在同一端將這兩個信號短接就意味著只要發送器準備好即可發送。DCD載波檢測又稱接收線路信號檢測，本意是Modem檢測到線路中的載波信號后，通知終端準備接收數據的信號在沒有接Modem的情況下，也可以和RES，CTS短接。DTR／DSR數據終端準備好時發DTR信號，在收到數據通信裝置準備好DSR信號后方可通信。RING原意是在接收到電話交換機有效的撥號時有效，同時數據終端準備傳送。
MG323模塊通過信號SM_CLK(SIM卡時鐘)，VSIM(SIM卡電源)，SIM_DATA(SIM卡數據)，SIM_RST(SIM卡復位)，GND(SIM卡地)與SIM卡相連接。
該系統還包括兩片16 MB的SDRAM，兩片8 MB的NOR_Flash，3個RS232，主USB，從USB和100 Mbit·s-1以太網等模塊。