嵌入式無線移動通信系統探究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了嵌入式無線移動通信系統探究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：本文基本嵌入式技術構建了無線移動通信系統終端，大致實現了框架式設計開發嵌入式無線通信系統的設計思路，初步形成了一個對硬件資源要求低、運行效率高的基于嵌入式技術的無線通用系統框架。

關鍵詞：嵌入式系統；無線通信；通信系統

隨著互聯網的普及與迅猛發展，越來越多的要求嵌入式終端設備接入互聯網，以實現信息共享和遠程控制。當今，嵌入式設備的網絡化已進入了以Internet為標志的時代，成為研究和應用的熱點。嵌入式系統是以各種微控制器軟件為技術核心，具有高度技術特異性的新型計算機控制系統。它已廣泛應用于現代工業生產自動化、各種電子應用和高級電子產品以及移動通信終端。與目前傳統的通用移動計算機操作系統相比，嵌入式操作系統硬件專用性更突出，硬件配置要求低，功能相對簡單，而且其實際數據處理效率也相對較高。

1嵌入式移動通信系統的硬件要求

1.1結構設計

在系統結構設計中，構建基于嵌入式的移動終端無線通信控制系統時，每個GPRS的移動終端與卡的微控制器之間的模擬數據轉換連接往往需要同時由MAX232模塊驅動，主要原因是只有一個GPRS移動終端直接由兩個基于卡的移動模塊sima驅動，而移動模塊直接獲取的模擬信號只是一張卡的模擬信號，不能直接被卡的微控制器用于數據處理。由此它被設計成使用MAX232模塊直接將卡的模擬信號轉換成模擬數字信號，然后可以與基于微處理器的模擬I/O接口通信。此外，微控制器往往需要通過操作系統驅動控制單元等一系列外圍控制硬件和一套軟件來實現，即圖文顯示輸入操作系統、音頻輸入操作系統、鍵盤輸入操作系統等。

1.2GPRS通信模塊的選擇

作為嵌入式無線通信系統的核心，GPRS兩大模塊不僅可以為系統微控制器和芯片組從個人電腦到移動互聯網網絡的接入提供底層的無線數據傳輸輸鏈路，也是本文嵌入式系統與移動互聯網無線數據交換的重要橋梁[1]。為了充分保證網絡數據和視頻通信的高效率和新數據穩定性，本文使用的主要模塊是由Cellon公司提供的cms91-90/1800通信支持模塊。該通信模塊同時提供gsm/cprs雙通道頻段之間的數據通信支持。同時，這個通信模塊是一個10級的通信模塊，所以它能提供比2級通信模塊或者4級通信模塊更高效的視頻數據傳輸和處理能力。此外，該控制模塊還具有系統功耗相對較低、體積非常小、接口簡單、與第三方虛擬硬件網絡兼容性好的特點。

1.3微控制器芯片選擇

作為嵌入式無線移動通信控制系統的核心控制硬件，微控制器處理芯片從小低端升級到中高端的方式有很多。考慮到系統制造成本和系統功耗的問題，本文主要選擇MicrochIP公司設計生產的PIC18F452芯片。作為一款8位無線低端微控制器芯片，其內部結構設計比較簡單。指令體系非常精細。雖然只有兩條運行管線，但最高運行數據頻率可直接達到10mpis，完全可以滿足通信系統對實時、高速運行的需求。該核心芯片還包含一個硬件結構，可以同時提供32kb應用終端存儲和256b的EEP-ROM。除此之外，它還有88的硬件級倍增器，終端存儲資源也非常豐富。更重要的是，PIC18F452芯片組中還有許多其他外圍硬件模塊可以與其硬件相匹配，這使得該處理系統核心硬件的內部結構設計相對簡單。

2嵌入式無線通信系統的設計

2.1軟件設計

合理的系統軟件設計，其主要目的是保證嵌入式通信系統在現代無線通信網絡技術及其應用中具有良好的系統穩定性，從而充分發揮其基本功能和技術優勢，從而滿足實際應用需求。在實際設計和應用過程中，設計操作人員要及時對睡眠系統進行完善的設計分析和綜合設計，使睡眠系統每次自動睡眠時盡可能降低系統的能耗，最終達到有效節能的設計目的[2]。同時，設計工程師可能還需要綜合考慮安全因素，如通信網絡信號的網絡穩定性、通信信號系統的網絡兼容性等。在無線通信系統軟件設計的實際應用中，嵌入式通信系統包括良好的射頻傳感耦合功能和gps耦合功能。在不斷研發和創新軟件設計應用的過程中，優化了傳統無線通信應用系統的整體設計功能結構特點，其軟件設計更符合當前實際應用需求。目前，企業軟件設計的主體應主要包括以下兩個方面。2.1.1基于軟件的工作流優化設計結合當前應用端口的設計和系統初始化的實際應用需求，對當前的frram、flash等端口進行規劃設計，確保系統管理平臺的自動化具有良好的軟件操作系統性能，能夠保證其在實際系統運行管理過程中高效、流暢地傳輸系統信息和數據，從根本上避免了系統信息大量丟失的尷尬局面。2.1.2基于軟件的應用指令集和執行器的設計設計的內容主要是為aarm7設計系統指令軟件。在實際的系統軟件運行設計過程中，系統人員可以根據軟件設計的各種指令要求，有效地進行各種操作[3]。

2.2操作系統的設計

操作系統在嵌入式無線通信系統中一直扮演著系統管理員的角色。其主要目的是管理操作系統所有運行的網絡資源，進而為系統創造良好的穩定性和運行環境，環境在通信操作系統的正常運行中，以當前的通信模塊軟件作為輸出介質，發揮其輸出本身的基本功能，保證無線通信操作系統的整體穩定正常運行。在實際操作過程中，操作系統不僅能為您創造良好的多任務、多用戶的系統運行管理環境和工作條件，還能達到最終用戶友好的應用目的。以Linux等操作系統應用為例，在系統實際運行過程中，可以自動實現分時操作，充分發揮和突出嵌入式系統創新的應用特性，如良好的系統擴展應用功能、開放的操作系統應用源代碼等。此外，根據實際應用情況，可以對操作系統應用程序進行合理設計和改進，加強創新功能的綜合集成，滿足未來人們對移動通信信息服務更豐富的應用需求。目前，Linux無線操作系統網絡應用廣泛的主要原因是操作系統具備良好的網絡支持和管理功能，如協議管理支持、文件管理支持、設備管理支持等。使當前無線通信信息技術的應用服務覆蓋范圍得以合理擴展，以滿足信息時代快速發展的應用需求。當前，在嵌入式操作系統的實際應用中，要充分保證其具有完善的面向用戶的應用，充分利用用戶應用的固有功能，設計合理的操作系統架構，從而不斷提升專為嵌入式操作系統應用而設計的系統的整體應用性能。

3嵌入式無線通信系統的協議框架設計

3.1框架設計思想

目前傳統的嵌入式操作系統本身對軟件、硬件和網絡協議資源的實時集成性能要求不高，本文選擇的操作系統軟硬件是基于降低系統網絡成本的一些原因考慮的，性能不是很強。因此，在設計快速實現大規模通用網絡協議的系統應用時，面對一些系統性能密切相關的大規模通用網絡協議應用集群，如t/tcp/IP，往往需要在削減系統性能控制的同時，簡化成本控制，從而有效滿足整個系統的網絡成本優化需求。構建一個好的嵌入式系統、移動網絡、無線通信系統、網絡協議體系、基礎通信網絡協議框架、設計框架、基礎協議設計框架，主要內容如下：（1）不僅要求用戶在硬件資源有限、移動操作系統占用較高的情況下，完全滿足基礎操作系統軟件性能測試條件的要求，而且用戶可以方便、直接地進行系統性能測試，無需其他移動操作管理系統上軟件資源的支持；（2）基本視圖代碼的可移植性和通用性比較高；（3）需要能夠直接支持各種類型uml狀態機的基礎系統視圖代碼技術；（4）用戶需要能夠根據狀態機的各種類型的uml基本系統視圖代碼格式，方便直接地編寫基本視圖代碼的編程邏輯結構[4]。

3.2嵌入式網絡協議棧設計

根據上述模型框架結構的設計思想，并參考下面的tcp/IP設計模型，進行了人式-free系統中模擬嵌入式tcp/IP模型協議棧結構的框架設計。協議棧的內部模塊接口層和中間接口并不是完全直接用全局函數標志封裝的，而是直接用全局函數和變量消息組成緩沖區，然后添加全局函數標志和變量來設計的。之所以選擇這種設計方法，是為了有效克服傳統嵌入式人式-free操作系統內存資源有限的技術缺陷。編寫每個內存模塊的所有代碼的基本技術要求是使用簡化的內存，同時每個內存模塊都要合理固化后存儲。所有模塊至少需要占用5m的內存空間[5]。同時，由于本文系統協議棧的整體設計完全是通過將其設計與系統框架棧的設計和運行思路以及各種模塊化軟件設計和運行模式相結合來完成的，其可擴展性得到了充分的保證，并且可以根據實際應用需求隨時隨地對相關功能進行優化和擴展，使用方便性強。基于現代軟件開發工程設計思想的軟件框架設計模式清晰、準確地反映了嵌入人式移動網絡協議的軟件開發中狀態機基本狀態之間的嵌套和層次關系。將原來嵌套在人式移動網絡協議中的oouml狀態流程圖自動可視化為人式網絡協議的軟件實現過程代碼，規范了軟件開發工作流程，提高了軟件開發工作效率。

4嵌入式系統中無線數據通信的主要技術

研究中采用的關鍵技術主要包括GPRS終端的硬件電路設計、基于GPRS的通信協議設計和基于Linux操作系統的終端應用程序設計。GPRS終端的硬件電路設計包括微處理器、閃存和串行通信模塊的選擇以及它們之間的連接。需要考慮存儲在程序存儲器中的信息，微處理器采用的指令集，以及通信模塊的各種技術指標，如傳輸速率等。通信協議的基本設計和應用是本文的重點研究內容。GPRS通信技術的建設是現代移動通信協議技術與IP技術相結合的必然產物。在移動傳輸和通信過程中，數據需要遵循tcp/IP通信協議。中心終端和服務器客戶端有固定的IP協議地址，而被監控終端的IP地址是浮動的[6]。因此，通信協議的設計是基于GPRS移動網絡。中心數據服務器端數據應用程序的開發設計可以使用visualc等可視化軟件編程語言進行開發，提供簡單的可視化操作界面，使用戶可以直觀、方便、快捷地從遠程中心數據終端了解實時數據傳輸的運行狀態，實現與viGPRS數據終端的實時通信。具體硬件處理功能為：主要研究arm7系列終端微處理器核心芯片的硬件指令，以完成一個bootloader系列功能；主要建立跨系統編譯軟件開發工作環境，在基于arm7內核的硬件平臺上移植Linux系列操作系統，并對其硬件配置進行交叉編譯。

5結束語

綜上所述，我國在發展嵌入式無線通信系統的過程上還有很長的道路要走，在對嵌入式無線移動通信系統的設計和應用過程中，設計人員要充分結合當前實際技術要求，提出更加完善的總體設計技術目標，靈活組合和突出通信系統應具備的技術優勢，持續積極開展技術創新和推廣應用，通過有效的理論實踐，全面穩步提升我國無線通信信息技術的設計質量和應用水平，突出現代嵌入式通信系統對我國無線通信信息技術發展的重要引領作用和積極意義，促進通信產業穩定健康發展[7]。

作者:牟云飛 單位:泰山科技學院