引言
    隨著我國(guó)信息化進(jìn)程的全面推進(jìn)，各行業(yè)對(duì)信息化也提出了較高的要求,。對(duì)傳輸信息化的認(rèn)識(shí)也從單純的數(shù)字化提升到數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化,、無(wú)線化相統(tǒng)一的高度。針對(duì)目前的信息化要求,，原有的有線傳輸系統(tǒng)" title="傳輸系統(tǒng)">傳輸系統(tǒng)雖可完成數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化,，但復(fù)雜的布線、高昂的維護(hù)成本都使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布范圍受到了很大的限制,，這在很大程度上阻礙了數(shù)據(jù)傳輸信息化的深入和普及,。移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以很好的解決上述問(wèn)題，移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)采集設(shè)備,、終端管理計(jì)算機(jī),、監(jiān)控中心組成，它可將數(shù)據(jù)采集設(shè)備安裝于可移動(dòng)載體，從而將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)終端管理計(jì)算機(jī)處理后,，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸" title="無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸">無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道傳送到監(jiān)控中心,，以便監(jiān)控中心隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的狀況，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線移動(dòng)監(jiān)測(cè),?？紤]到實(shí)際應(yīng)用的需要，本文設(shè)計(jì)了一種基于CDMA或GPRS的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),。該系統(tǒng)可根據(jù)傳輸要求的不同更換相應(yīng)模塊,，從而完成更多功能。

1 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式
   目前,，移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄖ饕℅SM短消息,、CDMA、GPRS和其它方式(如藍(lán)牙,、ZigBee等),，它們各自具有不同的特點(diǎn),。
    GSM短消息傳輸用的是信令信道,，采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，傳輸延時(shí)不固定,，具體視當(dāng)前的短消息業(yè)務(wù)使用情況而定,。該方式的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率" title="傳輸速率">傳輸速率低、具有延遲性且時(shí)間不定,。
    CDMA (Code Division Multiple Access)又稱(chēng)碼分多址,，是一種無(wú)線通訊技術(shù)，系統(tǒng)可為每個(gè)用戶(hù)分配各自特定的地址碼,。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性,，從而在時(shí)間、空間和頻率上都可以重疊,。CDMA 1X的理論傳輸速率可達(dá)300 kbps,，目前的實(shí)際傳輸速率大約在100 kbps左右，并可支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù),，可用于Intemet連接,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?br />     GPRS (General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它經(jīng)常被描述成“2．5G”,，也就是說(shuō),，這項(xiàng)技術(shù)位于第二代(2G)和第三代(3G)移動(dòng)通訊技術(shù)之間。GPRS采用分組交換技術(shù),?？筛咝鬏敻咚倩虻退贁?shù)據(jù)和信令，GPRS的理論傳輸速率可達(dá)171．2 kbps，實(shí)際傳輸速率大約在40 kbps,。
    藍(lán)牙技術(shù)實(shí)際上是一種短距離的無(wú)線通信技術(shù),，是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范。藍(lán)牙系統(tǒng)一般由無(wú)線單元,、鏈路控制(固件)單元,、鏈路管理(軟件)單元和藍(lán)牙軟件(協(xié)議棧)單元4個(gè)功能單元組成。藍(lán)牙的傳輸距離為10 cm～10 m,，如果增加功率或者是加上某些外設(shè),，則可達(dá)到100 m的傳輸距離。它采用2．4 GHzISM頻段和調(diào)頻,、跳頻技術(shù),，使用權(quán)向糾錯(cuò)編碼、ARQ,、IDD和基帶協(xié)議,。
    ZigBee是一組基于IEEE批準(zhǔn)的802．15．4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的、有關(guān)組網(wǎng),、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),。它的有效覆蓋范圍是10～75 m。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速率降低到28 kbps時(shí),，傳輸范圍甚至可以擴(kuò)大到134 m,，因而具有更高的可靠性。
    本文采用的是高性能的微處理器LPC2210,，該器件可以廣泛應(yīng)用在工業(yè),、民用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，特別適用于一些難于布線的地區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū),。設(shè)計(jì)采用的CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用華為EM200,，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS232接口與處理器相連。本文介紹的是如何傳送用戶(hù)數(shù)據(jù)信息,。實(shí)際上,，用戶(hù)數(shù)據(jù)信息只是整個(gè)信息傳輸管理系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，通過(guò)更換不同的數(shù)據(jù)源模塊可實(shí)現(xiàn)不同的信息傳輸,，從而構(gòu)成不同的信息傳輸管理系統(tǒng),，如遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等,。

2 組網(wǎng)方案
    M2M(機(jī)器到機(jī)器)數(shù)據(jù)傳輸方式目前在多個(gè)行業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用,，它可通過(guò)數(shù)據(jù)采集終端對(duì)分布于各地的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)通用接口鏈接到CDMA無(wú)線傳輸" title="無(wú)線傳輸">無(wú)線傳輸模塊,，再通過(guò)它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行透明傳輸,，將相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心。圖1所示是基于CDMA的移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與用戶(hù)的數(shù)據(jù)中心之間一般可通過(guò)TCP／UDP建立數(shù)據(jù)連接,。用戶(hù)的數(shù)據(jù)中心作為通信的服務(wù)端,，具有公用的固定IP，并指定偵聽(tīng)端口,。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸模塊可設(shè)定為上電自動(dòng)撥號(hào),，如果無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與用戶(hù)的數(shù)據(jù)中心之間采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。則自動(dòng)與服務(wù)器建立TCP連接,。

3 無(wú)線數(shù)傳終端的硬件組成
    無(wú)線數(shù)傳終端的硬件部分主要包括ARM CPU控制模塊,、CDMA Modem模塊及電源三部分，其硬件連接關(guān)系和結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,。

    LPC2210是Philips公司的一款16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器" title="微控制器">微控制器,。它是基于ARM通用體系結(jié)構(gòu)的RISC微處理器，具有低成本,、低功耗,、高性能等優(yōu)點(diǎn)。通常通過(guò)RS232／485口接收到用戶(hù)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)打成IP包后,，可利用EM200模塊接入CDMA網(wǎng)絡(luò),，然后通過(guò)各種網(wǎng)關(guān)和路由將數(shù)據(jù)發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)處理中心。嵌入式CPU芯片是整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的核心,，它不僅要能支持嵌入式操作系統(tǒng),，而且要提供Modem接口用于對(duì)CDMA的控制,；EM200模塊主要完成無(wú)線上網(wǎng)功能,，它可通過(guò)RS232接口與ARM CPU的Modem接口進(jìn)行連接，以完成對(duì)模塊的控制(比如撥號(hào)和切換模式等),。一旦通過(guò)模塊連接上Internet,，那么，采集到的數(shù)據(jù)就可以用TCP／IP傳輸方式發(fā)送到任意一個(gè)具有公網(wǎng)IP地址的主機(jī)上去,，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸,。
3．1 UIM卡接口設(shè)計(jì)
    EM200型CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊集成有符合IS07816-3標(biāo)準(zhǔn)的UIM卡接口，通過(guò)PCB的走線可以連接到模塊B2B連接器上,。從而為外部UIM卡座提供UIM卡接口信號(hào),。EM200型CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊可支持并能夠自動(dòng)檢測(cè)3．0V和1．8V的UIM卡，本設(shè)計(jì)用到的是3．0V的UIM卡,。表1所列是系統(tǒng)連接器上的UIM卡針的接口定義,。

    考慮到EMC(Electromagnetic Compatibility電磁兼容性)的要求，在設(shè)計(jì)中可將UIM卡座盡量設(shè)計(jì)到離EM200無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口較近的位置,，這樣可以避免因?yàn)樽呔€過(guò)長(zhǎng)而引起的波形變形,，降低對(duì)信號(hào)通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｔ趯?shí)際設(shè)計(jì)中，可在UIM-VCC和UIM-GND之間并聯(lián)一個(gè)0．1μF的電容,，并在UIM-CLK,、UIM-IO、UIM-RST與UIM-GND之間并聯(lián)一個(gè)33p的電容,，這樣可以濾除射頻信號(hào)的干擾,。同時(shí)應(yīng)在UIMCL-K、UIM-IO,、UIM-RST走線上串聯(lián)33Ω的電阻,。UIM與EM200模塊的接口電路連接關(guān)系圖如圖3所示。

3．2 系統(tǒng)音頻部分設(shè)計(jì)
    EM200模塊提供有完整的音頻接口,，設(shè)計(jì)時(shí)只需要增加少量外圍輔助元器件即可,。音頻分為主通道和輔助通道兩部分。此外,，音頻設(shè)計(jì)也應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離模塊的射頻部分,，以降低射頻對(duì)于音頻的干擾。由于第一路音頻輸入輸出通道(MICI-P,、MICI-N,；EARl-P、EARl-N)全部為差分信號(hào),，所以在具體的PCB布線時(shí),，必須滿足差分信號(hào)走線的要求，并且走線要盡可能的短,，以避免射頻信號(hào)對(duì)音頻產(chǎn)生干擾,。如果僅使用一路音頻通道，那么,，最好使用第一路主音頻通道,。其主音頻輸入輸出通道的設(shè)計(jì)電路如圖4所示。

3．3 系統(tǒng)狀態(tài)指示燈設(shè)計(jì)
    為了更直觀的了解無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài),。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了由EM200 CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊LPG管腳控制的LED燈來(lái)作為指示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的標(biāo)志,。并通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)指示燈閃爍模式的不同來(lái)表示不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。實(shí)際設(shè)計(jì)中,，LPG管腳不能直接驅(qū)動(dòng)LED,，而需要配合三極管使用，具體的狀態(tài)指示燈電路如圖5所示,。

4 移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)的軟件由上位機(jī)和下位機(jī)軟件,、服務(wù)器應(yīng)用界面和數(shù)據(jù)庫(kù)三部分構(gòu)成，下位機(jī)軟件負(fù)責(zé)ARM微控制器與CDMA模塊之間的串口通信,，其流程圖如圖6所示,。

    要使得無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠正確的傳送數(shù)據(jù),，就必須順利接入網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)需要登陸CDMA網(wǎng)絡(luò)并與PDSN網(wǎng)關(guān)通過(guò)LCP,、PA-P,、IPCP協(xié)議進(jìn)行協(xié)商。其中LCP,、PAP和IPCP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)大同小異,，最常用的是請(qǐng)求REQ、響應(yīng)ACK和拒絕NAK三種幀,。LPC2210微控制器與PDSN各為一方進(jìn)行協(xié)商,，任何一方都可以發(fā)送REQ幀來(lái)請(qǐng)求某方面的配置，另一方認(rèn)為不能接受配置,，則會(huì)回應(yīng)NAK幀,；如果可以接受，則回應(yīng)ACK幀,。

5 結(jié)束語(yǔ)
    根據(jù)近年來(lái)監(jiān)控系統(tǒng),、CDMA數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，本文介紹了一種移動(dòng)終端在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法,。在此基礎(chǔ)上,，如果在監(jiān)控端建立數(shù)據(jù)接收軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，以用來(lái)接收來(lái)自CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ),，以備查詢(xún),，則可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)施傳輸和歷史查詢(xún)。而如果用ARM控制器直接讀取監(jiān)控器或傳感器的數(shù)據(jù)以完成數(shù)據(jù)采集,，則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和無(wú)線傳輸控制,。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在出租,、氣象,、公安、運(yùn)輸,、水利等方面具有廣泛的應(yīng)用。