M2M无线通信模块中模拟MCU系统的设计与实现

发布时间：2017-05-14 16:24

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【摘要】：M2M无线通信模块为M2M(Machine to Machine)终端的核心部件。目前M2M无线通信模块通用的使用方法是MCU加M2M无线通信模块的方式。MCU通过串口和模块进行通信,程序运行在MCU中,通过AT指令控制模块发送和接收数据,并通过GPIO、I2C、SPI、UART、ADC、键盘等接口外接功能器件,采集数据或者实现某些功能。无线通信模块内部由微处理器,DSP及模拟基带组成,程序运行在微处理器中,也具有GPIO,UART等硬件资源。本文在深入分析MCU、M2M无线通信模块功能及嵌入式程序编译、运行的基本方法的基础上,在无线通信模块中设计了模拟MCU功能,通过软件接口的方式为应用提供MCU硬件功能,把原本在MCU中运行的程序重新编译后放在通信模块中运行。主要工作如下:(1)根据无线通信终端系统的实际应用方式,结合SIM800的功能及资源,提出了在SIM800 M2M无线通信模块内部模拟MCU系统的方法,把原本运行在MCU的程序放在模块内部作为应用程序运行。(2)在系统中实现虚拟硬件层,以API接口的形式为应用程序提供ROM、RAM、定时器、串口、GPIO等硬件资源,通过软件接口模拟MCU的功能,在虚拟硬件层中对实际硬件进行访问。(3)设计使用函数指针的方式从CORE进入APP空间,及APP使用函数指针的方式进行系统调用,并在应用程序中实现独立C库,只通过有限的接口及消息进行通信,使CORE和APP彻底分离。CORE和APP的代码变动不会相互影响,即使CORE内容有较大改动,原有的APP可执行文件也不需要重新编译,即实现了APP编译一次,永久有效。(4)基于本系统实现的模拟MCU的方案,设计出应用程序实例,验证了本系统的功能。该系统在M2M终端产品中使用,只需要无线模块即可实现原有的MCU加无线模块的功能。节省了MCU的费用,极大的提高了产品性价比,提高了产品竞争力。省去了MCU及其外部相关电路,简化了产品电路设计,并降低了产品的功耗,节能环保。同时从软件开发角度来说,使用C语言开发,开发方式和原来使用MCU开发方式相似,但不需要用直接操作MCU底层寄存器,所有软硬件功能都是API提供,简化了代码设计,降低了开发难度,缩短了产品开发周期。利用无线通信模块内部的RTOS(Real Time Operating System实时操作系统)提供多任务功能,可以实现复杂的应用,增加了产品功能。所以该方案具有较高的使用价值和经济价值。
【关键词】：M2M无线通信模块 模拟MCU 嵌入式系统
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 研究的意义15
• 1.4 研究目的和主要内容15-16
• 1.5 论文组织结构16-17
• 第二章 M2M无线通信模块及相关知识介绍17-24
• 2.1 嵌入式系统简述17-19
• 2.1.1 嵌入式处理器18-19
• 2.1.2 嵌入式操作系统19
• 2.2 M2M无线通信模块19-21
• 2.2.1 SIM800 M2M无线通信模块介绍19-20
• 2.2.2 M2M无线通信模块的使用20-21
• 2.3 MTK平台概述21-23
• 2.3.1 硬件介绍21
• 2.3.2 软件介绍21-22
• 2.3.3 编译22-23
• 2.3.4 开发工具23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 系统的总体设计24-43
• 3.1 设计原理24-27
• 3.2 系统总体需求27-28
• 3.3 系统硬件介绍28-29
• 3.4 软件架构设计29-42
• 3.4.1 软件架构29-30
• 3.4.2 APP入口方式30-34
• 3.4.3 CORE提供接口方式34-35
• 3.4.4 单独C库35-38
• 3.4.5 系统启动流程38-39
• 3.4.6 APP的编译39-41
• 3.4.7 APP空间规划41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 系统详细设计与实现43-59
• 4.1 APP启动流程43-44
• 4.2 多任务44-45
• 4.3 消息处理45-47
• 4.4 定时器47-49
• 4.5 内存49-50
• 4.5.1 内存空间49
• 4.5.2 系统内存管理49-50
• 4.5.3 C库的内存接50
• 4.6 串口功能50-55
• 4.6.1 串口50-52
• 4.6.2 AT指令及虚拟串口52-55
• 4.7 APP远程升级55-58
• 4.8 本章小结58-59
• 第五章 系统测试59-77
• 5.1 系统测试环境59-60
• 5.2 系统测试方案60
• 5.3 应用程序开发环境60-63
• 5.4 串口功能测试63-68
• 5.4.1 串口硬件连接63-64
• 5.4.2 应用软件设计64
• 5.4.3 测试方法64-65
• 5.4.4 测试结果65-68
• 5.5 整体功能测试68-76
• 5.5.1 应用软件设计68-73
• 5.5.2 测试方法73
• 5.5.3 测试结果73-76
• 5.6 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77
• 6.2 展望及应用前景77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 靳文兵;左琦;;复杂指令集流水线系统设计[J];微电子学与计算机;2012年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 朱连柱;基于ARM嵌入式系统的M2M终端平台研究[D];大连理工大学;2006年

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本文编号：365685