引 言
大型油田的油井,、大型煤礦的礦井、水文監(jiān)測點等監(jiān)控設備具有分布地域廣,，工作時間長,，不宜長期值守等缺點，通常采用人工抄取數(shù)據(jù)的方式,，條件較好的地方則采用專線或數(shù)傳電臺的方式把監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒅行?。然而，這些方法都存在很大的不足：人工抄取方式既不方便,，也浪費人力物力,；數(shù)傳電臺需要向?qū)ｉT的管理部門申請傳輸頻率，并且受天氣和地理條件的影響很大,。鑒于此,，本文設計一種基于碼分多址 (Code Division Multipie Access，CDMA)技術與MECA128L的遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),。
CDMA是近年來被應用于商業(yè)的一種數(shù)字接口技術,，與GSM相比具有以下優(yōu)勢：發(fā)射功率小,；采用先進的軟切換技術,，使得其通話可與固定電話媲美，不會有 GSM掉線現(xiàn)象,；采用以拓頻通信為基礎的一種調(diào)制和多址通訊方式,，其容量比模擬技術高10倍，超過GSM網(wǎng)絡約4倍,。利用CDMA的TCP／IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)的遠程通訊,，可以實現(xiàn)對各種物理參數(shù)的遠程無線監(jiān)控。本文介紹了ZTEiT公司的CDMA模塊MG801A及其與Atreel公司的MEGA128L 構成的數(shù)據(jù)遠程傳輸系統(tǒng)硬件電路和軟件流程。該設計可以通過TCP／IP協(xié)議,，利用網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù),，并與PC機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋褢迷诨贑DMA的驗潮儀遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,。該系統(tǒng)采用的模型為客戶／服務模型,，終端為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務，網(wǎng)絡中的計算機作為客戶端接收數(shù)據(jù),，并對數(shù)據(jù)進行存儲和處理,。系統(tǒng)以 CDMA為無線通信鏈路，主鏈路采用Internet互聯(lián)網(wǎng)鏈接,，從而實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸,。
1 系統(tǒng)主要硬件
該系統(tǒng)利用CDMA網(wǎng)絡的高覆蓋率和高可靠性以及MEGA系列單片機卓越的低功耗特性和豐富的外圍器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。下面對主要硬件部分做簡要介紹,。
1．1 MG801A模塊
MG801A是中興集訊系列無線模塊中基于800 MHz工業(yè)級應用模塊，該模塊能夠承載目前CDMA2000 1X網(wǎng)絡支持的所有業(yè)務,，對外提供標準的AT接口,，并支持BREW平臺單模塊應用，MG801A無線模塊可廣泛用于以數(shù)據(jù),、語音為目的行業(yè)應用,。該模塊基本功能有：CDMA2000-1X Rev0標準，向下兼容IS-95A／B標準,；8kEVRC及13kΩCELP高質(zhì)量語音,；支持IS-637短信和IS-707數(shù)據(jù)；高速數(shù)據(jù)速率 153．6,。Kb／s,；R-UIM接口符合國家標準；UART硬件接口及AT指令集軟件接口,；支持circuit-switch and packet數(shù)據(jù)及傳真數(shù)據(jù)業(yè)務,；支持呼叫等待／呼叫轉(zhuǎn)移／來電顯示；Brew軟件平臺支持單芯片應用,；并行16位LCD顯示接口具有高速顯示能力,；高效省電技術／內(nèi)置的電源管理；具有雙組模擬音頻接口,；高精度A／D接口;外擴數(shù)字I／O接口,；將支持內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議；支持CPTT集群信令,。
1．2 MEGA128L微處理器
本設計中控制芯片選擇Atmel公司高性能的MEGA128L微控制器,，它采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)，并基于RISC結構，具有片內(nèi)128 KB的程序存儲器(Flash),，4 KB的SRAM和4 KB的E2PROM,，2個8位和2個16位硬件定時／計數(shù)器，JTAG,，UART,，SPI等接口；而且它可以在多種不同模式下工作,，除了正常操作模式外,，還具有六種不同等級的低能耗操作模式，因此該微控制器特別適合于低能耗的應用場合,。
1．3 硬件設計
基于MEGA128L豐富的外圍器件,，設計時盡量選擇功耗較小的芯片。為了將采集到的數(shù)據(jù)進行存儲,，需要外擴數(shù)據(jù)存儲器,。根據(jù)實際數(shù)據(jù)采集量，以及人工提取數(shù)據(jù)周期,，選定512 KB的SRAM作為數(shù)據(jù)存儲器,。CDMA模塊的串口工作電壓并不滿足TTL電平規(guī)范，高電平僅為2．65 V,，因此需要在串口的兩根信號線TXD和RXD上進行電壓調(diào)節(jié),。為實現(xiàn)此功能，設計中利用三極管特性,，將電壓調(diào)節(jié)到需要的電壓上,。其串口接口電路如圖2所示。
由于通訊模塊工作電壓典型值為3．8 V,，而單片機工作電壓典型值為5 V,，兩個芯片工作電壓不一致，因此需要將5 V電源電壓轉(zhuǎn)換為3．8 V,。在本電路設計中,，選用MICREL公司的MIC29302BU芯片。此芯片具有高電流,、高精度,、快速的瞬態(tài)響應等特點，同時對過流,、輸入極反向,、反插引腳、高溫狀態(tài)具有保護功能,。電平轉(zhuǎn)換電路如圖3所示,。
2 軟件編程
系統(tǒng)軟件設計的重點在于單片機的編程,，通過向CDMA模塊寫入不同的AT指令，能完成多種功能,。
CPU與CDMA模塊之間是通過串行口進行通訊的,，AT指令則是CPU與CDMA模塊之間實現(xiàn)信息交互的接口協(xié)議，CPU可以通過AT指令完成對模塊的各種操作,。模塊要建立無線網(wǎng)絡連接,，則需要CPU使用特定的指令來完成對模塊的功能操作。
初始化單片機,，利用I／O引腳控制電源模塊對CD-MA模塊上電,，利用AT命令對通訊模塊初始化，包括工作方式和查詢模塊狀態(tài)等,。CDMA模塊正常工作后,，進行撥號連接，PPP建立成功后將返回動態(tài)的IP地址,，模塊在這個地址上進行操作,。TCP協(xié)議是建立在IP協(xié)議基礎上的傳輸層，與UDP相比是一種可靠性較高的協(xié)議,。利用AT指令建立TCP連接,，用于以TCP方式發(fā)送數(shù)據(jù)。使用AT命令查看網(wǎng)絡連接狀態(tài),，檢查數(shù)據(jù)包的到達情況，處理新到的數(shù)據(jù)包,，并重新傳送丟失的數(shù)據(jù)包,。數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，若長時間不用發(fā)送數(shù)據(jù),，可將連接斷開,。數(shù)據(jù)中心以VS2005為開發(fā)平臺，C#為開發(fā)語言,，SQL為數(shù)據(jù)庫編寫中心數(shù)據(jù)處理存儲軟件,。利用Visual C# 2005 Socket控件完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，并對接收的數(shù)據(jù)進行處理,，分類存入SQL數(shù)據(jù)庫,。軟件流程圖如圖4所示。
3 結 語
本系統(tǒng)利用MEGA128L單片機控制系統(tǒng)與CDMA通信模塊實現(xiàn)了實時雙向遠程通信,。CDMA通信模塊利用TCP／IP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)給監(jiān)控中心,，從而建立監(jiān)控中心和單片機控制系統(tǒng)的遠程通信功能；單片機控制系統(tǒng)通過AT指令與無線通信模塊建立通信,，達到實現(xiàn)系統(tǒng)功能的目的,。本文針對傳統(tǒng)驗潮儀遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟蛔悖瑢崿F(xiàn)了一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，研討了該系統(tǒng)組成,、工作原理,、軟硬件設計等，對今后基于CDMA模塊在驗潮儀遠程數(shù)據(jù)傳輸以及遠程控制中的應用研究具有一定的參考價值,。