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自动化设备

实现基于GPRS的无线远程IAP功能

发布时间: 2017-11-01

    针对地下水资源已经严重透支,水资源受到严重破坏的问题设计本系统,目的就是为了监控农用机井的用水情况。农用机井分布站点广,站点之间距离几十m到一两百km,采用人工抄表监控会浪费大量的人力和物力,而且实时性差。以前采用GSM方式也存在实时性差、控制困难的问题。
    目前,对此类问题可靠的、现实的解决方案就是,将现场设备接入Internet上的服务器,在上层实现实时监控、管理;但是现场没有专门Internet接入点和设备。采用GPRS接入Internet进行远程数据传输,是近两年企业、研究所等科研机构的热门课题。随着GPRS技术的日益成熟,电路板克隆GPRS已经成功地应用在远程抄表、夜灯照明、油田监测、自动测量、智能仪表等不方便甚至根本不可能人工操作的远程数据传输系统中。因此,本系统选用GPRS和GSM混合工作模式:在网络状况通畅的情况使用GPRS工作模式;反之可以切换到GSM工作模式。每个站点数据传输终端定时登陆到GPRS,接入Internet上的主机服务器,把采集数据和站点状态下载到服务器硬盘上;上层采用B/S浏览器方式供地级、区级、市级等不同级别设置权限浏览;同时可以随时监控站点的实时状态,报告实时现场状况,调用系统历史数据信息。
    市场的机遇和应用技术的成熟常常是一对矛盾,尤其对于GPRS这类新技术,通常不得不一边开拓市场一边完善技术。然而实践是检验真理的唯一标准。系统交接使用之后,用户反馈一些改善功能的意见,另外,长时间使用之后,终端程序隐藏的“bug”也可能会随之浮出水面。这就需要对数据传输终端的程序进行升级,但是设想一下,假如投入使用了200个站点,就算用ISP现场在线编程,工作人员得到每个站点把程序更新一遍。不但浪费大量的人力、物力,而且直接贻误了开辟市场的时机,对企业造成的后果可能是致命的。


    本设计方案就是应用在此类GPRS远程监控系统上,融合GPRS网络通信技术解决数据传输终端程序升级问题的。
    1 IAP功能简介与系统应用
    IAP(In?擦pplication Programming)是应用在Flash程序存储器的一种编程模式。简单地说就是在应用程序控制下,对程序某段存储空间进行读取、擦除、写入操作。pcb抄板与ISP(In?灿ystem?残rogramming)操作非常相似,都不需要从电路板上取下芯片用编程器烧写再安装上去运行新程序,即具有在线编程功能。但是它们有其不同点:ISP通常是整片擦除、编程,在手工操作下通过PC串口下载程序到Flash,需要简单的硬件资源――串口RX、TX和RS232驱动芯片;而IAP却是在某段程序的控制下对另外一段程序Flash进行读写操作,可以控制对某段、某页甚至某个字节的读写操作。
    根据IAP的功能特点,可以制作仿真软件替代仿真器功能。在PC上做个简单的界面应用程序就可以直接实现用户程序在线仿真:设置断点、单步运行、改变运行结果调试等功能。同理,根据ISP的功能特点可以替代编程器。本系统就是把IAP模式融入到GPRS通信系统中,用GPRS远程升级指定目标芯片的软件。
    2 IAP功能系统架构
    IAP功能系统架构如图1所示。
    图1系统架构 (只标示与IAP功能相关部分)
    P89LPC936是Philips公司推出的一款高稳定性、多功能的51内核MCU;集成了I2C总线,读写操作I2C器件FM24C256速度快、稳定性高;增强型UART,具有帧错误检测、帧间隔检测、可选双缓冲、接收和发送中断可选分开等强大串口通信功能,增强了和GPRS模块串口通信的可靠性;内置AD/DA转换器;16 KB Flash存取器,支持ISP和IAP;采用TSSOP28或HWQFN28低成本封装。设计系统的外围电路可以减少到最少,不但提高了系统的性能,甚至可以IAP升级终端部分功能而不用改变外围硬件电路。
    FM24C256,256 Kb的FRAM (铁电存储器),兼有ROM的掉电数据保存特性和RAM的读写速度和次数,读写次数达到1000亿次,采用I2C总线读写操作,使用稳定可靠;用8脚SOIC封装,与MCU的接口电路简单、通信可靠。通信速率0~400 kHz可调。P89LPC936的I2SCLH和I2SCLL 两个SFR的值就是确定串行时钟发生器占空比。本系统选择7.372 8 MHz晶振,I2SCLH=I2SCLL=75,I2C速率为25 Kbps。
    GPRS模块使用WAVECOM公司生产的Q2406B,双频GPRS/GSM模块(EGSM900/1 800 MHz或EGSM900/1 900 MHz),内置TCP/IP,与标准AT指令完全兼容;其设计开发符合ETSI GSM Phase 2+标准。本系统模块使用9.6 kbps波特率,而模块出厂波特率为115 200 bps,用串口终端初始化模块时,特别要注意这一点。