芜湖职业技术学院学报2009年第11卷第4期
赵森严1 程鸿芳 1.2
（1安徽工程科技学院，安徽芜湖 241000；2 芜湖职业技术学院，安徽芜湖 241000）
摘要：设计人员采用了GPRS技术设计了一种基于S3C2442的远程控制系统，阐述了系统的组网方式，介绍了其网络的连接和交互原理，并提出了以S3C2442为微处理器的网关设计方案；同时给出了在TEXT模式下用AT指令实现其软、硬件系统的实例。实验结果表明，该系统运行可靠，具有广阔的应用前景。 关键词：GPRS；S3C2442；LINUX；远程控制
中图分类号：TP393；文献标识码：A；文章编号：1009-1114（2009）04-0015-03
Designing of the Controlling in Long Distance’s System Based on GPRS
ZHAO Sen-yan1 & CHENG Hong-fang2
Abstract: Using GPRS, designers design the system based on the S3C2442 platform which can control the computer in long distance. The network’s mode is described, the principles of net connection and communication are introduced and the design of gateway’s program based on S3C2442 is proposed .At the same time the realization of hardware and software systems is introduced in TEXT mode. The outcome shows that this system runs reliably and owns a good prospect of application.
Keywords: GPRS; S3C2442; LINUX; control in the long distance.
收稿日期：2009-04-03
作者简介：1. 赵森严（1983.11—），安徽工程科技学院计算机系硕士研究生，研究方向：嵌入式系统。
2. 程鸿芳，女，（198
3.2—），安徽黄山人，安徽工程科技学院计算机系硕士研究生，助教。
1. 引言
随着网络技术和通信技术的不断发展，远程控制已成为必然趋势。目前，远程控制系统的应用已存在于安防、环境监测等方面。GPRS系统以其瞬间上网、永远在线、快速传输、按量计费、自由切换等优点成为数据传输最理想选择，GPRS技术采用分组交换技术，每个用户可以同时占用多个无线信道，有效利用资源。GPRS允许用户在端到端的分组转移模式下发送和接收数据，不需要电路交换模式的网络资源。GPRS通信还具有高保密性、高可靠性、抗干扰能力强等特点，保证了数据传输的稳定性和可靠性。近年来，嵌入式系统得到很大的发展，随着32位高性能专用CPU的出现(如ARM)，嵌入式系统能够适应复杂的控制，进行多任务的处理，极大地提升了效率。一种基于S3C2442的远程控制系统实现了对终端的远程控制和管理，其重点在网关的设计以及各模块之间通信的软件实现。
2. 以网关的设计为核心的系统硬件设计
硅片切割本系统以S3C2442作为网关，总体构架如图1。用户可以随时随地用手机通过GPRS网络发送指令到GPRS模块上，再通过基于LINUX操作系统上的API获得的命令进行解析，按照通信协议规范生成相应的控制帧，通过无线收发模块发送到被控端从而实现对终端的控制。系统的通信包括：手机与GPRS之间的通信，S3C2442与GPRS之间的通信，S3C2442与ZigBee模块之间的通信，无线收发模块与终端（PC）之间的通信。其中网关控制着与外界网络的通信，网关的作用尤为重要，所以硬件系统的核心是对网关的设计。
图1 系统结构图
赵森严 程鸿芳：基于GPRS 的远程控制系统的设计
网关又称网间连接器。它在传输层上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关是网络的核心设备和集中控制中心，也是内部网络与外部网络的连接接口, 主要实现GPRS 网的接入、远程控制等功能。
目前对网关的设计方案有很多种。如：基于PC机的方案，这种设计不仅成本高，而且要求计算机一直处于开机状态而且PC机不能随便移动。如果我们采用16位单片机则速度慢而且资源有限，不能实现复杂控制可扩展性差。本例中的网关硬件系统设计是以一款以基于AMT920T内核的嵌入式微处理器S3C2442为核心的、通过外扩GPRS模块以及无线收发模块绕线电感
来构建的硬件平台。结构如图2：
图2 网关结构图
S3C2442微处理器：S3C2442微处理器是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，为手持设备和一般类型的应用提供了低功耗、高性能小型控制器的解决方案。SC32442X显著特性是它的CPU核心，它是一个由Advanced RISC Machines （ARM）有限公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器。ARM920T实现了MMU，AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，每个都是由8字长的行（line）构成。
无线收发模块：JN5121是业界第一款兼容于IEEE802.15.4的低功耗，低成本无线微型控制器。该模块内置一款32位的RISC 处理器，配置有2.4GHz 频段的IEEE802.15.4标准的无线收发器，64K 的ROM ，96K 的RAM ，为无线传感器网络应用提供了多种多样的解决方案，同时高度集成化的设计简化了总的系统成本。JN5121内置的ROM 存储集成了点对点通讯与网状网通讯的完整协议栈； JN5121内置的RAM 存储可以支持网络路由和控制器功能而不需要外部扩展任何的存储空间。JN5121内置的硬件MAC 地址和高度安全的AES 加密算法加速器减小了系统的功耗和处理器的负载。JN5121
支持晶振休眠和系统节能功能，同时提供了对于大量的模拟和数字外设的互操作的支持，让用户可以方便的连接到自己的外部应用系统
GPRS 模块：TC35i 是西门子推出的最新的无线模块，功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i 与GSM 2/2+兼容，为双频(GSM900/GSMl800)，具有RS232数据口、符合ETSI 标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS 模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT 命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。
操作系统：网关采用LINUX 操作系统，这是因为LINUX 操作系统具有以下几个特点：1.可应用于多种硬件平台。2.Linux 可以随意地进行配置，不需要任何的许可证或商家的
合作关系。3.它是完全免费的，还能得到网络上广泛的支持和资源。4.它本身内置网络支持。5.Linux 的高度模块化使部件的添加非常容易。虽然其他操作系统，如嵌入式VxWorks 操作系统，虽然实时性好，但是价格昂贵且不开源。Linux 不但成熟完善、而且使用方便。因此，采用嵌入式Linux 操作系统可以很好地实现网关功能。
3.软件设计原理
水性封口胶
长线驱动器
软件的设计主要分3块：手机与GPRS 模块的通信、网关系统接收/发送和解析SMS 和无线收发模块与终端的通信。软件主要实现的功能包括系统的初始化（微处理器的初始化以及无线收发模块的初始化）、系统通信栈和系统应用程序等。
3.1. 手机与GPRS 模块间的通信
本系统采用TEXT 模式发送AT 指令集。在熟悉AT 指令集的基础上，实现对TC35i 与手机之间通信的调试、电路的调试、短信的收发和查看TC35i 发送与接收数据的格式。这里的上位机程序是用C 编写的串口收发程序，主要是发送AT 指令集。其中，短信发送部分的实现代码如下: Char rcv_sen_msg() { int fd,i,len,n=0;
水汽分离器char read_buf[100], write_buf[100]; struct termios opt;
if((fd = open("/dev/tts0", O_RDWR | O_NOCTTY)<0) perror("open serial 0\n"); tcgetattr(fd, &opt); cfsetispeed(&opt, B9600); cfsetospeed(&opt, B9600);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt) != 0) { perror("serial error"); return -1; }
printf("start send and receive data\n"); while(1) {
n = 0; len = 0;
memset(read_buf,sizeof(read_buf),0); memset(write_buf,sizeof(write_buf),0); while( (n = read(fd, read_buf, 20)) > 0 ) {
for(i=len; i<n; i++) write_buf[i] = read_buf[i]; len += n;
If(len == strlen(wirte_buf)) break; }
for(i=0; i<len; i++) printf("%d ",write_buf[i]); n = write(fd, write_buf, len); }
芜湖职业技术学院学报2009年第11卷第4期
3.2. 无线模块与S3C2442之间的通信
SP （Serial Peripheral Interface ）是串行数据传输的接口，S3C2442包括两个SPI，每一个SPI 有两个发送与传输的移位寄存器。在SPI 传输期间，数据同时发送和接受，8位串行数据由相应的控制寄存器设置的频率决定。
在SPI 传输过程中，有4个I/O 信号引脚与之相关，SCK (SPICLK0,1), MISO (SPIMISO0,1)数据线MOSI(SPIMOSI0,1)数据线，和SS (nSS0,1) 信号引脚。下面是一些关于SPI 大体驱动源码的函数，通过调用这些函数完成JN5121与S3C2442X 之间的通讯。
static int s3c2442_spi_open(struct inode* inode,struct file* filp) // 打开SPI 设备文件
static int __init s3c2442_spi_init(void) //初始化SPI 设备 static ssize_t s3c2442_spi_write(struct file* file,const char* buffer,size_t count,loff_t* ppos) //向SPI 传输数据
static int s3c2442_spi_release(struct inode* inode,struct file* filp) //释放SPI 设备
static void __exit s3c2442_spi_exit(void) //退出SPI 设备
3.3. 协调器与终端通信
ZigBee 标准有三种网络拓扑结构：星型、网状、树型。本系统采用的是星型拓扑结构。由于JN5121嵌入在网关里，所以网关作为全功能设备充当网络协调器，由它主导网络的建立，并监督网络的正常运行。它配置较多的存储空间，完成网络初始化、数据采集与设备控制等功能。下位机(基于ZigBee 无线通讯终端)主要负责对主控中心的JN5121发过来的数据进行解码，解码后再对用户所有的数据或要执行的指令进行处理，具体说就是根据ZigBee 的无线协议来进行通讯。在ZigBee 网络中，数据的
传输是由设备发起的，设备需要检查协调器中是否有准备发送给自己的数据。在使用信标的网络中，MAC 层会跟踪信标，检查信标的未处理地址子域中是否有自己的地址，根据情况向协调器发送数据请求。协
图3 协调器与终端的通信
4. 应用实例
图4为手机远程控制计算机的主界面。选择界面上相应
的控制指令即可进行对电脑的远程控制。
图4 控制界面
5. 结语
研究人员设计了一种基于GPRS 的远程控制系统，以电脑为实例实现了对终端的控制，并通过手机远程控制电脑从而使得工作者的工作效率大大提高；同时将GPRS ，ZigBee 两种通信技术融合到网络中来。本系统成本低廉，方便维护，功能易于扩展；其应用程序设计简单，也易于维护；同时可以为其他相关控制产品的开发提供技术参考。本系统通用性比较强，只要稍加改造就能用到其他远程控制系统中，如无人值守、遥控遥测、数据采集、车辆安全以及智能家居等领域。89c2051
文稿责编 徐建平 参考文献
[1]白清利，张东来.嵌入式家庭网关功能分析与设计实现[J].微计算机信息,2006,22(7- 2):10- 12
[2]胡晓东，戴瑜兴. 基于ZigBee 技术的智能家居控制系统设计[J].低压电器,2008,3:No.14
[3]王璐，徐永兵，马登月.基于GPRS 技术的远程数据传输的研究[J].数字通信世界,2007,7
[4]吕治安.ZigBee 网络原理与应用开发[M].北京：北京航空航天大学 2008,2.
