基于GPRS遠(yuǎn)程傳輸?shù)能囕v故障監(jiān)控終端設(shè)計(jì)

　　摘 要：隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，GPRS日臻普及和嵌入式系統(tǒng)的崛起，車輛網(wǎng)通信終端變得越來越智能化。

　　采用Android操作系統(tǒng)和MD231GPRS模塊，以S3C6410嵌入式處理器為核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于車輛故障參數(shù)的GPRS遠(yuǎn)程傳輸?shù)耐ㄐ沤K端，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、遠(yuǎn)程傳輸。通過通信終端能對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)故障時(shí)，可以根據(jù)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的修理，減少車輛的拋錨時(shí)間。

　　關(guān)鍵詞：Android;GPRS;ARM;通信終端

　　引 言

　　隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信終端由單一的通話工具變成信息綜合處理平臺(tái)，成為辦公、野外作業(yè)重要工具。

　　隨著半導(dǎo)體制作工藝的發(fā)展和芯片設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步，微處理器的性能大幅度地提高，ARM（Advanced RISCMachines）以其體積小、低功耗、低成本、高性能的特點(diǎn)逐漸在工業(yè)、無線通信、網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)電子等領(lǐng)域占據(jù)主流。

　　其中，在無線通信領(lǐng)域85%的無線通信設(shè)備采用了ARM 技術(shù)。另外，Android是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，它開放性好，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，并可集成Google應(yīng)用。

　　車輛故障遠(yuǎn)程監(jiān)控是一個(gè)實(shí)時(shí)的過程，當(dāng)有故障數(shù)據(jù)出現(xiàn)就通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心，同時(shí)監(jiān)控中心給終端發(fā)送相應(yīng)的執(zhí)行命令，減少汽車拋錨時(shí)間。本文中使用了訊研通信息技術(shù)有限公司的MD231GPRS模塊和三星公司的S3C6410芯片。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　終端由ARM11？1 e衂芯片模塊通過串口線控制GPRS模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)，連接到移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)，再連接到遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸功能。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分包括處理器的選型、Android內(nèi)核移植等等，主要是為軟件部分搭建環(huán)境。軟件部分基于Java環(huán)境在Eclipse下編程，完成GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

　　圖1 總體設(shè)計(jì)流程

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本終端硬件由GPRS模塊和ARM11芯片處理模塊組成。由于Android系統(tǒng)對(duì)硬件的要求及經(jīng)濟(jì)考慮，處理器選擇為ARM11，內(nèi)核版本選擇為Android-Kernel-2.6.36，Android操作系統(tǒng)版本為Android-2.3.

　　ARM11芯片模塊主要由S3C6410A 處理器、256MDDR RAM 內(nèi)存、1GB NAND FLASH 存儲(chǔ)器、串口、7寸LCD顯示器組成，NAND FLASH存儲(chǔ)器用于存放已調(diào)試好的應(yīng)用程序和嵌入式Android操作系統(tǒng)，串口用于調(diào)試系統(tǒng)及與終端設(shè)備進(jìn)行通信，7寸LCD液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)信息和相關(guān)的狀態(tài)。目前，GPRS技術(shù)比較成熟，GPRS模塊選擇實(shí)惠型MD321模塊。

　　GRPS模塊外圍有電源、天線和串口線，其中，串口線用于與ARM11處理器進(jìn)行通信，能完成數(shù)據(jù)傳輸、短信收發(fā)、語音等系統(tǒng)框圖如圖2所示［1］。

　　圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　2.2 Android操作系統(tǒng)移植

　　有了ARM11的硬件，就可以進(jìn)行Android操作系統(tǒng)的移植。Android基于Linux內(nèi)核，Google提供的內(nèi)核源代碼中除了Linux部分外，有很大一部分是與虛擬處理器Qemu和模擬硬件平臺(tái)Goldfish相關(guān)。所以欲將Android移植到實(shí)際的硬件平臺(tái)上，需要編譯出一個(gè)適合目標(biāo)平臺(tái)運(yùn)行的系統(tǒng)內(nèi)核。

　　在這里，電腦虛擬機(jī)上安裝的是Ubuntu系統(tǒng)，用于Uboot移植和Android 內(nèi)核裁剪和編譯，并在Ubuntu 上安裝交叉編譯器arm-none-linuxgnueabi-gcc.

　　2.2.1 Uboot移植

　　下載U-boot源碼，在解壓文件夾里，刪除與該硬件版本無關(guān)的文件。在board目錄下建立Mini6410文件夾，把smdk6400目錄下的所有文件都拷貝到Mini6410目錄下，并建立自己的配置文件Mini6410.h，配置MakeFile文件；修改start.S文件、添加nand.c文件和修改Mini6410.h，使其支持從NAND FLASH 啟動(dòng)；在Mini6410.h里，對(duì)網(wǎng)卡DM9000A、默認(rèn)下載地址、環(huán)境變量等進(jìn)行配置；修改網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)。最后編譯Uboot生成Uboot.bin二進(jìn)制文件［2］。

　　2.2.2 Android內(nèi)核的移植

　　下載Android內(nèi)核源碼，進(jìn)入解壓的Kernel.git文件夾。修改common-smdk.c文件中的NAND FLASH使其為4個(gè)分區(qū)，分別為BootLoader區(qū)，內(nèi)核區(qū)，文件系統(tǒng)區(qū)，其他區(qū)；更改MakeFile文件中目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)ARCH為ARM 和交叉編譯工具CROSS_COMPILE為arm-none-linux-gnueabi-;從Android SDK模擬器提取。config配置文件；配置內(nèi)核，選中與S3C6410有關(guān)的選項(xiàng)；從其他Linux 內(nèi)核中拷貝DM9000.h 和DM9000.c文件，并將兩個(gè)文件拷貝到內(nèi)核代碼目錄中，修改相應(yīng)的配置文件，配置內(nèi)核支持DM9000A 網(wǎng)卡；編輯mach-smdk6410.c中LCD 驅(qū)動(dòng)使其為7寸LCD，拷貝KConfig中相關(guān)內(nèi)容和文件到新內(nèi)核，并添加相應(yīng)的代碼，修改devs.h文件，然后對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置選擇ADC和觸摸屏選項(xiàng)。最后編譯內(nèi)核生成zImage文件［3］。

　　2.2.3 Android文件系統(tǒng)的制作

　　下載Android源碼并編譯并生成out文件夾。其中root/就是root文件系統(tǒng)，將system/文件夾下的內(nèi)容拷貝到root/system 下，這樣root/文件夾就是一個(gè)基本的文件系統(tǒng)。將Ubuntu系統(tǒng)/dev下文件夾內(nèi)容拷貝到root/dev下面，并通過mknod命令創(chuàng)建需要的device［4］。

　　2.3 硬件平臺(tái)測(cè)試

　　通過SD卡燒寫Uboot、內(nèi)核和文件系統(tǒng)的鏡像文件到NAND FLASH，上電重啟開發(fā)板，系統(tǒng)能正常運(yùn)行如圖3所示。運(yùn)用XP系統(tǒng)上超級(jí)終端對(duì)串口進(jìn)行通信測(cè)試，超級(jí)終端能收發(fā)信息，圖4為超級(jí)終端對(duì)Mini6410開發(fā)板根目錄的查詢，串口RS 232可用。

　　圖3 Android系統(tǒng)運(yùn)行界面