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【摘要】 引入嵌入式无线移动通信系统能够有效的节约无线通信系统的硬件开销，文章基于嵌入式技术构建了一种无线移动通信终端，并且实现了以框架设计模式开发嵌入式网络协议的思想，从而形成了一个网络协议的通用框架，该系统对于硬件资源的要求低，运行效率高。
【关键词】 嵌入式；无线通信；移动通信
嵌入式系统是以微控制器作为核心的一种专用性程度很高的计算机系统，在工业自动化控制、各类应用级电子产品以及通信终端领域都有非常广泛的应用。嵌入式系统与传统的通用计算机系统相比较，其专用性特征更为突出，硬件要求非常低，功能相对较为单一，但是其处理效率同样比较高。本文就试图构建一种基于嵌入式系统的无线移动通信系统。
1嵌入式无线移动通信系统的硬件设计
1.1硬件结构设计
本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件结构如下图所示：
如上图所示，GPRS终端与微控制器之间的连接需要MAX232模块完成，这是因为GPRS模块在SIM卡的驱动之下获取的信号只是模拟信号，该模拟信号并不能为微控制器直接处理，经过MAX232模块将模拟信号转变为数字信号之后，与微处理器 的I/O接口进行串联。除此之外，微控制器还需要通过一系列的外围工作单元实现LCD显示驱动、音频驱动、键盘驱动等等。
1.2硬件的选择
关于本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件选择，由于篇幅所囿，文章近介绍微控制器芯片以及GPRS芯片的选择：
（1）微控制器芯片的选择
作为嵌入式无线移动通信系统的核心硬件，微控制器芯片从低端到高端有很多种，考虑到系统的成本以及功耗的问题，文章选择了Microchip公司所生产的PIC18F452芯片，该芯片作为一款8位的低端芯片其结构设计比较简单，指令系统非常精炼，虽然只有两级流水线，但是最高运行频率却可以达到10MPIS，完全能够满足小型系统对于实时性运行的需求。而且该芯片内部还包含了哈佛结构，能够提供32kb的程序存储以及256b的EEPROM，自身带有8×8硬件乘法器，除此之外终端资源也非常丰富。更为重要的是PIC18F452芯片还有许多能够与之进行匹配的外围模块，这就使得本系统的硬件结构设计相对较为简单。
（2）GPRS通信模块的选择
作为本次系统的无线通信核心，GPRS模块能够为微控制器芯片接入到互联网提供底层的数据链路，同时也是文章构建的嵌入式系统与互联网进行数据交换的桥梁。为了确保数据通信效率和稳定新，文章采用的是Cellon公司提供的CMS91-90/1800通信模块，该模块能够提供GSM/GPRS双频段数据支持，同时该模块是一种10级模块，因此也能够比2级模块或者4级模块提供更为高效的数据传输能力。除此之外，该模块还具有功耗相对较低，体积非常小，接口比较简单，与第三方硬件的相容性较好等特点。
2嵌入式无线通信系统的网络协议框架设计
2.1框架设计思想
由于嵌入式系统本身对软硬件资源的要求不高，本文选择的硬件基于成本的考虑，性能也不是很强，因此在实现网络协议的时候，面对TCP/IP等相关的大型协议簇需要进行一定的裁减和简化，以满足系统的需求。构建嵌入式無线通信系统的网络协议框架的基本思想如下：（1）要能够满足系统硬件资源有限条件下的基本性能要求，而且无需操作系统支持，能够方便进行测试；（2）代码可移植性、通用性较高；（3）支持UML状态机的基本技术；（4）能够便捷的依据状态机的UML视图进行代码的编写。
2.2嵌入式网络协议栈设计
依据上述的框架设计思想，并且参考TCP/IP模型对嵌入式TCP/IP协议栈进行设计，详情如下图所示：
上图中，协议栈的模块层间接口并不是完全采用的函数封装，而是采用了函数和报文缓冲区再加上全局标志变量三者结合起来的实现方法。之所以采用这种方法，是为了有效克服嵌入式系统本身资源有限的缺陷，每一个模块的代码编写都以精简作为基本的要求，同时将内存进行固化存储，一共只需要占用5M存储空间。同时，由于文章对协议栈的设计完全设计与框架设计思想和模块化设计方式完成的，因此其扩展性也得到了保障，能够根据实际需要随时进行功能的扩展，具有较强的便利性。基于软件工程思想的框架设计模式，在嵌入式网络协议的开发中，清晰地反映了状态机各个状态之间的嵌套层次关系，自动地将嵌入式网络协议的UML 状态图生成为网络协议的实现代码，规范了开发流程，提高了开发效率。
3结语
本文构建的嵌入式无线移动通信系统，采用的是8位低端微控制器，虽然硬件性能不是很高，但是通过优化硬件设计，并且在网络协议栈的结构设计方面进行精简，使得整个系统的运行较为高效，稳定。同时，又满足了低成本、小体积、高稳定性和高数据传输性能的要求，使得本文构建的嵌入式无线移动通信系统能够在各种节点分散而又不方便进行网络布线的场合，值得推广。
参考文献
[1] 童小念,安兴亚,蓝晓雱,王江晴. 嵌入式无线移动通信系统的研究与开发[J]. 通信学报. 2008(01)
[2] 刘兴亮,李秀华. 嵌入式Linux操作系统实时性的分析与研究[J]. 科技创新导报. 2008(04)
[3] 刘大明,李海明. 基于VxWorks嵌入式系统下的实时性研究[J]. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[4] 张颖,赵晓虎,苗全利,刘小华,许海林. 基于环境信息监测的无线传感器网络节点设计[J]. 电子设计工程. 2011(12)
作者简介：程婷婷，女，（1984.8-），吉林人，任职于中国联合网络通信有限公司长春市分公司，本科，研究方向：通信技术
（作者单位：中国联合网络通信有限公司长春市分公司）
【关键词】 嵌入式；无线通信；移动通信
嵌入式系统是以微控制器作为核心的一种专用性程度很高的计算机系统，在工业自动化控制、各类应用级电子产品以及通信终端领域都有非常广泛的应用。嵌入式系统与传统的通用计算机系统相比较，其专用性特征更为突出，硬件要求非常低，功能相对较为单一，但是其处理效率同样比较高。本文就试图构建一种基于嵌入式系统的无线移动通信系统。
1嵌入式无线移动通信系统的硬件设计
1.1硬件结构设计
本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件结构如下图所示：
如上图所示，GPRS终端与微控制器之间的连接需要MAX232模块完成，这是因为GPRS模块在SIM卡的驱动之下获取的信号只是模拟信号，该模拟信号并不能为微控制器直接处理，经过MAX232模块将模拟信号转变为数字信号之后，与微处理器 的I/O接口进行串联。除此之外，微控制器还需要通过一系列的外围工作单元实现LCD显示驱动、音频驱动、键盘驱动等等。
1.2硬件的选择
关于本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件选择，由于篇幅所囿，文章近介绍微控制器芯片以及GPRS芯片的选择：
（1）微控制器芯片的选择
作为嵌入式无线移动通信系统的核心硬件，微控制器芯片从低端到高端有很多种，考虑到系统的成本以及功耗的问题，文章选择了Microchip公司所生产的PIC18F452芯片，该芯片作为一款8位的低端芯片其结构设计比较简单，指令系统非常精炼，虽然只有两级流水线，但是最高运行频率却可以达到10MPIS，完全能够满足小型系统对于实时性运行的需求。而且该芯片内部还包含了哈佛结构，能够提供32kb的程序存储以及256b的EEPROM，自身带有8×8硬件乘法器，除此之外终端资源也非常丰富。更为重要的是PIC18F452芯片还有许多能够与之进行匹配的外围模块，这就使得本系统的硬件结构设计相对较为简单。
（2）GPRS通信模块的选择
作为本次系统的无线通信核心，GPRS模块能够为微控制器芯片接入到互联网提供底层的数据链路，同时也是文章构建的嵌入式系统与互联网进行数据交换的桥梁。为了确保数据通信效率和稳定新，文章采用的是Cellon公司提供的CMS91-90/1800通信模块，该模块能够提供GSM/GPRS双频段数据支持，同时该模块是一种10级模块，因此也能够比2级模块或者4级模块提供更为高效的数据传输能力。除此之外，该模块还具有功耗相对较低，体积非常小，接口比较简单，与第三方硬件的相容性较好等特点。
2嵌入式无线通信系统的网络协议框架设计
2.1框架设计思想
由于嵌入式系统本身对软硬件资源的要求不高，本文选择的硬件基于成本的考虑，性能也不是很强，因此在实现网络协议的时候，面对TCP/IP等相关的大型协议簇需要进行一定的裁减和简化，以满足系统的需求。构建嵌入式無线通信系统的网络协议框架的基本思想如下：（1）要能够满足系统硬件资源有限条件下的基本性能要求，而且无需操作系统支持，能够方便进行测试；（2）代码可移植性、通用性较高；（3）支持UML状态机的基本技术；（4）能够便捷的依据状态机的UML视图进行代码的编写。
2.2嵌入式网络协议栈设计
依据上述的框架设计思想，并且参考TCP/IP模型对嵌入式TCP/IP协议栈进行设计，详情如下图所示：
上图中，协议栈的模块层间接口并不是完全采用的函数封装，而是采用了函数和报文缓冲区再加上全局标志变量三者结合起来的实现方法。之所以采用这种方法，是为了有效克服嵌入式系统本身资源有限的缺陷，每一个模块的代码编写都以精简作为基本的要求，同时将内存进行固化存储，一共只需要占用5M存储空间。同时，由于文章对协议栈的设计完全设计与框架设计思想和模块化设计方式完成的，因此其扩展性也得到了保障，能够根据实际需要随时进行功能的扩展，具有较强的便利性。基于软件工程思想的框架设计模式，在嵌入式网络协议的开发中，清晰地反映了状态机各个状态之间的嵌套层次关系，自动地将嵌入式网络协议的UML 状态图生成为网络协议的实现代码，规范了开发流程，提高了开发效率。
3结语
本文构建的嵌入式无线移动通信系统，采用的是8位低端微控制器，虽然硬件性能不是很高，但是通过优化硬件设计，并且在网络协议栈的结构设计方面进行精简，使得整个系统的运行较为高效，稳定。同时，又满足了低成本、小体积、高稳定性和高数据传输性能的要求，使得本文构建的嵌入式无线移动通信系统能够在各种节点分散而又不方便进行网络布线的场合，值得推广。
参考文献
[1] 童小念,安兴亚,蓝晓雱,王江晴. 嵌入式无线移动通信系统的研究与开发[J]. 通信学报. 2008(01)
[2] 刘兴亮,李秀华. 嵌入式Linux操作系统实时性的分析与研究[J]. 科技创新导报. 2008(04)
[3] 刘大明,李海明. 基于VxWorks嵌入式系统下的实时性研究[J]. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[4] 张颖,赵晓虎,苗全利,刘小华,许海林. 基于环境信息监测的无线传感器网络节点设计[J]. 电子设计工程. 2011(12)
作者简介：程婷婷，女，（1984.8-），吉林人，任职于中国联合网络通信有限公司长春市分公司，本科，研究方向：通信技术
（作者单位：中国联合网络通信有限公司长春市分公司）