[發明專利]基于ARM7 CPU核的GPRS－LIN網關及其通訊方法

無效

• 申請號: 200810010968.7
• 申請日: 2008-04-09
• 公開（公告）號: CN101267407A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 謝步明;馬晨普;蔡景榮
• 申請（專利權）人: 謝步明
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L29/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 李洪福

技術領域

發明涉及基于GPRS無線網絡和LIN工業現場總線的網絡控制，主要涉及到本一種基于ARM7?CPU的用于從工業現場遠程數據采集并無線傳輸的新型GPRS-LIN網關。

背景技術

近年來隨著工業自動化領域的快速發展，工業現場總線由于其可靠性高、成本低、故障率低等優點使得其應用越來越廣泛。LIN通訊方式是目前應用廣泛的通訊方式之一，其特點如下：(1)單主機多從機組織(即沒有總線仲裁)，配置靈活；(2)基于普通UART/SCI接口的低成本硬件實現低成本軟件協議；(3)帶時間同步的多點廣播接收，從機節點無需石英或陶瓷諧振器，可以實現自同步；(4)保證信號傳輸的延遲時間。可選的報文幀長度：2、4和8字節；(5)數據校驗和的安全性和錯誤檢測，自動檢測網絡中的故障節點；(6)使用最小成本的半導體組件(小型貼片，單芯片系統)。速度高達20kbit/s。在機車車輛、汽車等領域，很多設備都提供LIN接口來進行設備間的通訊。隨著我國鐵路信息化的建設，對于軌道車輛的遠程監控也成為當前需要迫切解決的問題，在全國大規模的GSM-R網絡建成之前，使用GPRS網絡將從機車車輛現場采集的數據無線傳輸到地面，成為當前成本低、實現快、可靠性高的首選方案。本設計就是針對這一應用，采用了ARM7?CPU設計出一種低成本、高性能的GPRS-LIN網關。

LIN是英文Local?Interconnect?Network的縮寫，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。LIN(Local?Interconnect?Network)是低成本的汽車網絡，它是現有多種汽車網絡在功能上的補充由于能夠提高質量、降低成本，LIN將是在汽車中使用汽車分級網絡的啟動因素。LIN的標準化將簡化多種現存的多點解決方案且將降低在汽車電子領域中的開發生產服務和后勤成本。LIN標準包括傳輸協議規范、傳輸媒體規范、開發工具接口規范和用于軟件編程的接口LIN在硬件和軟件上保證了網絡節點的互操作性并有可預測EMC的功能。

LIN?Bus是一種串行通訊總線，它有效地支持汽車應用中分布式機械電子節點的控制。它的使用范圍是帶單主機節點和一組從機節點的多點總線，它的軟件協議棧比較簡單。一個LIN網絡中有一個主機節點和一個以上的從機節點組成，所有的節點都包括有從機服務程序來發送和接收數據，僅有一個節點包含有主機服務程序。主機程序主要用于發送同步間隔、同步場和ID場(也可以是命令)，用于控制和協調各個節點的有序無紊的通訊。由于LIN總線具有很高的實時性能，因此，它已經在汽車工業、航空工業、工業控制、安全防護、軌道交通等領域中得到了廣泛應用。

GPRS是通用分組無線業務(General?Packet?Radio?Service)的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的數據承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用分組交換技術，數據傳輸速率高達160Kbps。分組交換的基本過程是把數據先分成若干個小的數據包，可通過不同的路由，以存儲轉發的接力方式送到目的端，而組裝成完整的數據。分組交換基本上不是實時系統，延時也不固定，但可以使不同的數據傳輸“共用”傳輸帶寬：有數據占用帶寬，無數據時不占用，從而分享資源。采用分組交換的GPRS則可靈活運用無線信道，每一個用戶可以有多個無線信道，而同一信道又可以由幾個用戶共享，從而極大地提高了無線資源的利用率。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。由于GPRS允許用戶在分組交換模式下發送和接收數據，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。

如何把GPRS無線網絡和LIN工業現場總線的網絡銜接起來，充分發揮兩個網絡的作用，是擺在我們面前的重要任務。針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的基于ARM7C?PU核的GPRS-LIN網關及其通訊方法，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容