基于EM200模块的无线数据传输系统设计

　　引言

　　随着我国信息化进程的全面推进，各行业对信息化也提出了较高的要求。对传输信息化的认识也从单纯的数字化提升到数字化与网络化、无线化相统一的高度。针对目前的信息化要求，原有的有线传输系统虽可完成数字化与网络化，但复杂的布线、高昂的维护成本都使得网络节点的分布范围受到了很大的限制，这在很大程度上阻碍了数据传输信息化的深入和普及。移动监测系统可以很好的解决上述问题，移动监测系统一般由数据采集设备、终端管理计算机、监控中心组成，它可将数据采集设备安装于可移动载体，从而将现场采集到的数据经终端管理计算机处理后，通过无线数据传输通道传送到监控中心，以便监控中心随时了解现场的状况，从而实现远程无线移动监测。考虑到实际应用的需要，本文设计了一种基于CDMA或GPRS的网络数据传输系统。该系统可根据传输要求的不同更换相应模块，从而完成更多功能。

　　1 无线数据传输方式

　　目前，移动无线数据传输的方法主要包括GSM短消息、CDMA、GPRS和其它方式(如蓝牙、ZigBee等)，它们各自具有不同的特点。

　　GSM短消息传输用的是信令信道，采用存储转发的方式，传输延时不固定，具体视当前的短消息业务使用情况而定。该方式的缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。

　　CDMA (Code Division MulTIple Access)又称码分多址，是一种无线通讯技术，系统可为每个用户分配各自特定的地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠。CDMA 1X的理论传输速率可达300 kbps，目前的实际传输速率大约在100 kbps左右，并可支持移动IP业务，可用于Intemet连接、数据传输等。

　　GPRS (General Packet RADIo Service)是通用分组无线业务的简称，它经常被描述成“2．5G”，也就是说，这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。 GPRS采用分组交换技术。可高效传输高速或低速数据和信令，GPRS的理论传输速率可达171．2 kbps，实际传输速率大约在40 kbps。
蓝牙技术实际上是一种短距离的无线通信技术，是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范。蓝牙系统一般由无线单元、链路控制(固件)单元、链路管理(软件)单元和蓝牙软件(协议栈)单元4个功能单元组成。蓝牙的传输距离为10 cm～10 m，如果增加功率或者是加上某些外设，则可达到100 m的传输距离。它采用2．4 GHzISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、IDD和基带协议。

　　ZigBee是一组基于IEEE批准的802．15．4无线标准研制开发的、有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。它的有效覆盖范围是10～75 m。当网络速率降低到28 kbps时，传输范围甚至可以扩大到134 m，因而具有更高的可靠性。

　　本文采用的是高性能的微处理器LPC2210，该器件可以广泛应用在工业、民用无线数据传输领域，特别适用于一些难于布线的地区和边远地区。设计采用的 CDMA无线数据传输模块采用华为EM200，并通过标准RS232接口与处理器相连。本文介绍的是如何传送用户数据信息。实际上，用户数据信息只是整个信息传输管理系统的一个应用，通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输，从而构成不同的信息传输管理系统，如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。

　　2 组网方案

　　M2M(机器到机器)数据传输方式目前在多个行业中都有着广泛的应用，它可通过数据采集终端对分布于各地的数据进行采集，并将采集到的数据通过通用接口链接到CDMA无线传输模块，再通过它对数据进行透明传输，将相应数据发送到相应的数据中心。图1所示是基于CDMA的移动无线数据传输系统的结构原理图。无线数据传输系统与用户的数据中心之间一般可通过TCP／UDP建立数据连接。用户的数据中心作为通信的服务端，具有公用的固定IP，并指定侦听端口。无线数据传输系统中的数据传输模块可设定为上电自动拨号，如果无线数据传输系统与用户的数据中心之间采用TCP协议传输数据。则自动与服务器建立TCP连接。

　　3 无线数传终端的硬件组成

　　无线数传终端的硬件部分主要包括ARM CPU控制模块、CDMA Modem模块及电源三部分，其硬件连接关系和结构框图如图2所示。

　　LPC2210是Philips公司的一款16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器。它是基于ARM通用体系结构的RISC微处理器，具有低成本、低功耗、高性能等优点。通常通过RS232／485口接收到用户数据并将数据打成IP包后，可利用EM200模块接入CDMA网络，然后通过各种网关和路由将数据发送到外部网络或者数据处理中心。嵌入式CPU芯片是整个数据采集终端的核心，它不仅要能支持嵌入式操作系统，而且要提供Modem接口用于对CDMA的控制；EM200模块主要完成无线上网功能，它可通过RS232接口与ARM CPU的Modem接口进行连接，以完成对模块的控制(比如拨号和切换模式等)。一旦通过模块连接上Internet，那么，采集到的数据就可以用 TCP／IP传输方式发送到任意一个具有公网IP地址的主机上去，从而实现数据的无线传输。