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基于ARM/GPRS的远程水文监测终端设计

作 者: 张闯
导 师: 满春涛
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 模式识别与智能系统
关键词: 通用无线分组业务 GR64 嵌入式系统 U-boot uClinux
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 144次
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内容摘要


随着我国经济社会的发展,对水文信息不断提出要求,水文监测的项目和内容不断增加,对监测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求,原有的水文监测系统已经不能满足需要。本文运用当前技术,将嵌入式系统和GPRS技术应用于水文监测中,开发了无线远程水文监测系统。本文首先给出了监测终端的总体结构,在对GPRS的逻辑体系结构、传输协议模型和GPRS到Internet的传输过程进行深入研究的基础上,详细的比较了主要的几种无线传输方式,对比其优劣,最后提出采用GPRS移动网络进行数据传输的方案,确定使用ARM和GR64模块组合作为监测终端的设计方案。本文选用的ARM处理器是三星公司的S3C44B0X,它具有很高的性价比,和良好的使用性能。其次,本文深入分析了U-boot的结构和工作流程,完成了底层硬件的驱动和系统的初始化;在深入研究uClinux内核的前提下,对uClinux内核代码进行修改和编译,实现了其到S3C44B0X的移植;完成了ppp拨号程序,并针对GR64掉线重连问题提出了解决方法,实现了监测终端经GPRS网络到Internet的连接;实现了数据由监测终端到GPRS服务终端的发送。最后,通过试验测试验证了系统的稳定性和可靠性,并对收发数据进行了简要分析,验证了本监测终端在误码率及时延等方面均满足系统要求。该设计很好的解决在水文监测中监测点分散,位置偏远,以及传统的建立独立的无线扩频系统和使用专线的方法存在着投入量大,维护难及不易扩展的问题,其数据传输方式具有很强的通用性,有着广泛的应用价值和市场前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 课题研究背景与意义  11-12
  1.2 水文监测系统现状  12-13
  1.3 课题来源  13
  1.4 终端的结构方案及本文主要的工作  13-16
    1.4.1 终端的结构方案  13-14
    1.4.2 本文主要工作  14-16
第2章 GPRS技术  16-23
  2.1 GPRS技术的产生  16
  2.2 GPRS技术的发展  16-17
  2.3 GPRS技术基础  17-19
    2.3.1 GPRS逻辑体系结构  17-18
    2.3.2 GPRS传输协议模型  18
    2.3.3 GPRS到Internet的传输过程  18-19
  2.4 几种主要通信方式的比较研究  19-22
    2.4.1 卫星通信方式  19-20
    2.4.2 超短波通信方式  20
    2.4.3 GSM短息通信方式  20
    2.4.4 性能比较  20-21
    2.4.5 GPRS技术与CDMA2000 1x比较  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 监测终端系统硬件  23-34
  3.1 ARM技术概述  23
    3.1.1 ARM简介  23
    3.1.2 ARM7TDMI的具体含义  23
  3.2 ARM微处理器的选择  23-26
    3.2.1 ARM微处理器内核的选择  24
    3.2.2 片内外围电路的选择  24-25
    3.2.3 ARM处理器S3C44BOX  25-26
  3.3 GPRS模块  26-30
    3.3.1 GR64模块  26-27
    3.3.2 GR64开发模式的选择  27-28
    3.3.3 GR64模块的时序  28-30
  3.4 系统其他主要硬件电路  30-33
    3.4.1 供电电路  30-31
    3.4.2 复位电路  31
    3.4.3 RS232电平转换电路  31-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章 监测终端系统软件  34-51
  4.1 总体软件构架  34
  4.2 BootLoader的实现  34-38
    4.2.1 U-boot概述  34-35
    4.2.2 U-boot总体工作流程  35-36
    4.2.3 U-boot存储空间  36-37
    4.2.4 U-boot的移植过程  37-38
  4.3 uClinux嵌入式操作系统  38-41
    4.3.1 uClinux  38-39
    4.3.2 uClinux源代码的组织目录  39-41
  4.4 交叉编译环境的构建  41-44
    4.4.1 PC环境  41
    4.4.2 交叉编译环境  41-44
  4.5 uClinux移植  44-47
    4.5.1 uClinux内核源码的修改  44-45
    4.5.2 内核编译  45-47
  4.6 应用软件设计  47-50
    4.6.1 AT指令  47
    4.6.2 GR64模块驱动及软件设计  47-48
    4.6.3 PPP拨号程序的实现  48-50
    4.6.4 掉线重连的实现  50
  4.7 本章小结  50-51
第5章 终端测试及总结  51-55
  5.1 测试平台  51-52
  5.2 GR64基本功能测试  52-53
  5.3 数据传输测试  53-54
  5.4 测试分析总结  54
  5.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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