CSD在GSM-R手持终端的实现

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CSD在GSM-R手持终端的实现


GSM-R手持终端CSD功能概述 　　随着胶济线、青藏线、大秦线GSM-R(Global Standard for Mobile Communications－Railway)网络的试运行，铁道部已确定以GSM-R系统作为中国铁路无线通信平台，因此研究以GSM-R为平台建立综合无线通信系统，为GSM-R网络各种作业提供无线通信手段和设备已迫在眉睫。
　　GSM-R手持终端在编组站中有着特殊的应用。编组站的作业以小组为单位，完成调车、编组的工作。小组的每位成员均配备GSM-R专业手持终端，并根据职务要求的不同，具有如下功能：
　　·调车小组每个设备具有发起小组呼叫并通话的功能；
　　·调车小组调车长便携台具有发送调车指令的功能；
　　·调车员调车便携台具有发送紧急停车指令和解锁指令的功能；
　　·调车机车控制台依据调车小组成员发来的调车指令，控制调车机信号显示；
　　·调车长发送的调车指令能够以语音的方式通知到调车小组的每一个成员；
　　·机车控制器具有与机车运行速度监控器进行数据通信的功能。机车控制器将接收到的调车指令传送到机车运行速度监控器，运行速度监控器依据调车指令对机车运行速度进行限速或者自动停车控制；
　　·具有“测机”功能，当列车行进时可以测试调车长便携台的工作状态，确保调车安全；
　　·具有调车计划单远程传送功能。调车计划中心可以将调车作业任务计划远程传送到调车机车控制器并打印，或者传送到调车小组成员的显示终端并存储、显示。
　　由于在调车过程中要求有很高的实时性，规定数据必须在500ms内由发送端到达接收端，普遍采用的GPRS方式不能满足这种实时性的要求，因此必须采用CSD(Circuit Switched Data)方式的数据传输才能满足所规定的数据延时。我们采用Atmega128和SIEMENS MC55完成此功能。
硬件电路设计
　　SIEMENS MC55无线模块是当今市场上尺寸最小的三频模块。其紧凑型设计特别适用于大规模生产的生活消费品，例如移动电话、Smart phones、PDA以及其他便携式设备。
　　MC55主要的特性与技术指标主要包括以下几点：
　　·频段为三频GSM900MHz、GSM1800MHz和GSM1900MHz，满足GSM-R的频段。
　　·支持数据、语音、短消息和传真;
　　·可选波特率300bps~230kbps
　　·电流消耗：休眠状态为3mA，空闲状态为15mA，发射状态为260mA(平均)，1.6A峰值;
　　MC55的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数:8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps~230kbps之间可选，硬件握手信号用RTSO/CTSO，软件流量控制用XON/XOFF，支持标准的AT命令集。
　　由于Atmega128和MC55都有标准的RS-232接口，因此硬件设计相对比较简单，如图1所示。


　　 图1 硬件电路图


Atmega128的PE4与MC55的IGT相连，用于启动MC55模块。Atmega128的TX0/RX0与MC55的TX0/RX0相连，进行数据的输入输出。MC55的RING0接Atmega128的中断线，作为数据传输的中断信号。

软件设计
　　MC55模块要正常工作,首先要启动模块并对串口进行配置,然后通过串口发AT命令进行CSD连接。具体工作流程如下:
　　(1)配置Atmega128串口
　　MCU必须通过串口发送AT命令,才能控制MC55模块的工作状态，因此MCU必须首先进行串口设置，包括打开串口、设置波特率、帧格式和流量控制等。
　　对Atmega128串口寄存器具体设置参数如下，波特率设为9600bps，数据位8b，无流量控制。
　　(2)启动模块
　　系统上电后,模块的引脚IGT上必须有一个下拉脉冲且最少需要延时100ms,模块才能正常启动。启动后,引脚VDD电压从0升到2.9V。可以依据引脚VDD的电压判断MC55模块是否已经正常启动。电路中由Atmega128的引脚PE4提供IGT上的启动脉冲。需要特别注意的是MC55模块启动后需要等待900ms才能正常使用串口。
　　(3)串口配置完成后,就可以对模块发初始化命令
　　在初始化过程中，所有的参数必须返回“OK”，如果模块没有正确返回参数值，则会重新对其进行配置。
　　(4)发送拨号指令，进行CSD连接
　　MC55只能在空闲的时候才能进行拨号，假如处于别的状态(例如上次拨号模块未返回结果等)，需要先将模块复位，回到空闲状态。在拨号过程中，设立一个等待最大时限(20S)，如果模块没有返回呼叫成功或者失败的结果码，则认为呼叫失败，将模块复位，重新拨号。在呼叫连接成功后，可以进行调车数据的发送，在整个调车过程中，CSD连接一直保持，直到调车工作结束，这样才能满足铁道部规定的数据必须在500ms内由发送端到达接收端的要求。
结语
　　在铁路专用GSM-R手持终端中应用Atmegal128控制GSM模块MC55，实现CSD连接，进行数据传输。我们对GSM-R手持终端进行了CSD数据收发的功能测试，经过实际测试，铁路专用的GSM-R手持终端在收发调车指令数据时，最小延时为198ms，最大延时为480ms(取决于网络状态)，满足铁道部规定的数据必须在500ms内由发送端到达接收端的要求，数据指令能够高效、可靠的进行传送，实现现场编组站调车指令传送的功能。
参考文献：
1. SIEMENS MC55 DATA SHEET version 02.06，10.29.2004