基于ARM7的路灯监控通信终端的设计

liyf

　　0  引言
　　对于城市路灯管理部门来说，防盗、节能等一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力，因为路灯数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的困难。 GPRS即通用分组无线业务[1]，英文全称为General Packet Radio Service，这种无线业务是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换等优点。因此,利用GPRS组建的无线通信系统是一种造价低,易于维护和推广,无制约,可靠性高,稳定性好,具有一定的先进性,标准性且易于扩充的系统。可以说,将GPRS应用于路灯监控系统的数据传输是目前最理想的选择。
　　本系统设计一种基于ARM7处理器以及利用GPRS技术的路灯监控通信系统的终端,实现远程无线的各路现场数据的传输。结合上位机软件，将各路数据实时传递到集中监控中心，以实现对路灯运行情况的统一监控和分布式管理。系统结构模型图如图1所示。




　　图1   GPRS路灯监控通信系统模型图
　　1  主要芯片简介
　　1.1  LPC2106芯片[2]
　　LPC2106处理器是菲利普公司的ARM7TDMI-S 处理器，该芯片带有一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-SCPU，并嵌入了128KB的高速Flash存储器。具有ISP 和IAP 功能，128位的储存器接口和特别的允许在最高时钟周期执行32位代码的加速体系，在代码长度起关键作用的程序中，可选的16位的Thumb模式在最少的代价下能够减少了超过30%的代码，CPU 操作频率可达60MHz ；LPC2106体积很小，它有两个低功耗模式：空闲和掉电，使系统保证在低功耗使用，非常省电，在路灯监控系统中，它是非常理想的选择。它内部RAM达到64K大小，提供I2C 串行和SPI 串行接口等接口，使得LPC2106在GPRS系统中能够进行各种扩充；它的两个定时器，分别具有4 路捕获/比较通道，适合路灯控制多路数据处理，看门狗定时器确保了系统的安全，双电源技术保证了系统的可靠性。
　　1.2  P87LPC760芯片[3]
　　P87LPC760是14 脚封装的单片机，适合于许多要求高集成度低成本的场合，可以满足多方面的性能要求。它是菲利普公司小型封装系列中的一员，P87LPC760提供高速和低速的晶振和RC 振荡方式，可编程选择具有较宽的操作电压范围，可编程I/O口线输出模式选择，可选择施密特触发输入LED 驱动，输出有内部看门狗定时器,P87LPC760采用加速80C51处理器结构，指令执行速度是标准80C51 MCU的两倍特性。在路灯监控通信终端中作为从处理器。
　　2  硬件系统结构
　　2.1  GPRS通信终端硬件结构
　　GPRS路灯监控系统终端安装在路灯的各个数据采集点，通过RS232口和RS485口与GPRS透明数据传输终端连接，数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，通过GPRS数据网络将数据传送至路灯监控中心，实现路灯终端和路灯监控中心系统的实时在线连接。GPRS通信终端硬件结构采用主从CPU的设计方法，这样提高系统的可靠性和运行速度，主处理器采用菲利普公司的ARM7TDMI-S 处理器LPC2106，主要负责协议的封装，与GPRS通信的实现；从处理器采用菲利普公司的P87LPC760，主要负责对ARM7芯片和GPRS模块的控制。GPRS监控通信终端的实现结构图如图2所示。




　　图2  GPRS监控通信终端结构图
　　2.2  监控通信硬件的实现
　　在路灯监控通信终端中，主处理器是基于AMR7核心的LPC2106处理器，它是整个系统的硬件核心，连接结构图如图3所示，主要功能是实现GPRS下的通信协议封装及数据传输，同时采用适用于GPRS的AT指令，使用TCP／IP协议将数据打成IP包，经GPRS接口接入无线GPRS网络，并应用Winsock控件来实现接收数据及数据交换。
　　2.3  监控通信控制的实现
　　从处理器使用P87LPC760，主要功能是对LPC2106处理器与GPRS模块的数据传输通信控制；