數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)在輸電線路運(yùn)檢導(dǎo)航中的應(yīng)用

0 引 言

近年來(lái)，嵌入式技術(shù)發(fā)展迅速。嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的微機(jī)系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。首先，硬件集成度高，程序可固化在FLASH／ROM等芯片中，不易破壞，因此系統(tǒng)可靠性大大提高；其次，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，高端微型處理器和SoC廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的體積不斷減小，攜帶和使用非常方便；再次，嵌入式系統(tǒng)易擴(kuò)展出輸入／輸出(I／O)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能；最后，嵌入式系統(tǒng)具有成本低、開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信可以采用多種形式，但主要的有兩大類：專用網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)絡(luò)由商業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)公司建設(shè)和經(jīng)營(yíng)，向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，特別適合構(gòu)建低成本、高性能數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。公用網(wǎng)絡(luò)又分為有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有接入方便等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因而可以非常方便地構(gòu)建移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

隨著我國(guó)電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，輸電線路越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，給線路運(yùn)檢人員日常維護(hù)和檢修造成了一定的困難。輸電線路運(yùn)檢人員一般工作在野外，需要用導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)識(shí)別路徑，當(dāng)遇到危險(xiǎn)情況下尋求救援時(shí)也需要將自己的位置信息傳輸給監(jiān)控中心。而目前普遍使用的手持定位系統(tǒng)和車(chē)載定位系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)市區(qū)和主干道上的導(dǎo)航，不能滿足輸電線路運(yùn)檢導(dǎo)航的需要。輸電線路運(yùn)檢導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效地解決了目前導(dǎo)航系統(tǒng)的弊端。

本文重點(diǎn)是解決輸電線路運(yùn)檢導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，采用GPRS技術(shù)結(jié)合Linux操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。關(guān)于應(yīng)用嵌入式技術(shù)和無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)出現(xiàn)了不同的研究方案，并充分展現(xiàn)了其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由手持終端和遠(yuǎn)端服務(wù)器構(gòu)成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。手持終端設(shè)備通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心服務(wù)器之間的通信，使得當(dāng)監(jiān)控中心接入Internet網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠接收來(lái)自手持終端的數(shù)據(jù)，并在監(jiān)控中心大屏幕上顯示。

手持終端采用ARM-Linux系統(tǒng)。系統(tǒng)的核心部件ARM(AdvancedRISC Machines)處理器是專門(mén)針對(duì)嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的，是目前構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的首選，采用RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))架構(gòu)的ARM微處理器具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點(diǎn)。而Linux操作系統(tǒng)可公開(kāi)獲得的源代碼已經(jīng)在性能、功能、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和可移植性等方面經(jīng)歷了無(wú)數(shù)的改進(jìn)、增強(qiáng)及擴(kuò)充，其操作系統(tǒng)代碼可裁減，所以采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，充分發(fā)揮處理器的多任務(wù)潛力，提高開(kāi)發(fā)效率和縮短開(kāi)發(fā)周期。

2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

手持終端硬件結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個(gè)部分：ARM處理器及其擴(kuò)展接口、觸摸屏、電源、GPS模塊、GPRS模塊等。手持終端硬件平臺(tái)以S3C2410控制器為核心，其他模塊通過(guò)它的內(nèi)部接口，輔助以設(shè)計(jì)的外部電路來(lái)完成相應(yīng)的功能。

S3C2410自帶3通道UART，這里使用的串口2與GPRS模塊相連，如圖2所示。由圖中可以看出GPB6～8代替了串口2的CTS，DCD和DTR握手信號(hào)，因此要在串口驅(qū)動(dòng)中將原來(lái)對(duì)于串口2“DCD，DTR，CTS”信號(hào)操作的地方，改成相應(yīng)對(duì)“GPB6～8”的操作；此外，因?yàn)橐�給MC35i模塊“IGT”引腳至少100 ms的低脈沖用于啟動(dòng)MC35i模塊，而這個(gè)脈沖是通過(guò)由軟件的方法對(duì)-GPB9腳寫(xiě)0和1來(lái)產(chǎn)生，因此要在驅(qū)動(dòng)中串口初始化的部分添加這個(gè)脈沖產(chǎn)生的代碼，用于啟動(dòng)GPRS模塊。

系統(tǒng)使用的嵌入式Linux內(nèi)核版本是2．6．14，其中串口驅(qū)動(dòng)的部分位于ARM板內(nèi)核的kernel／driv-ers／serial和／kernel／drivers／char／目錄下。其中串口初始化部分位于／kernel／drivers／serial／serials3c2410．c文件中。對(duì)其進(jìn)行如下修改：

對(duì)于握手信號(hào)的處理位于／home／guoguo／kernel／drivers／char／serial．c文件中。主要需要修改的函數(shù)有：check_modem_status()，get_modem_info()，block_til_ready()，line_info()，autoconfig()等函數(shù)。

上述的函數(shù)中都有涉及到讀握手信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行判斷操作，而讀握手信號(hào)值主要是通過(guò)讀modem狀態(tài)寄存器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)，在內(nèi)核中modem狀態(tài)寄存器被定義為UART_MSR，UART_MSR共8 b，從高到低每個(gè)bit依次代表的是DCD，RI，DSR，CTS，DDCD，TERI，DDSR，DCTS的值(高低電平)，因此要將這些函數(shù)中對(duì)UART MSR的狀態(tài)值status進(jìn)行判斷處理前，相應(yīng)的位賦上正確的值，這個(gè)值從相應(yīng)的GPIO腳來(lái)獲取。

作者：劉永祥 方康玲 張?jiān)? 來(lái)源：現(xiàn)代電子技術(shù)