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CN100459772C - 基于gsm和cdma短消息的双模无线控制器 - Google Patents

基于gsm和cdma短消息的双模无线控制器 Download PDF

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CN100459772C
CN100459772C CNB2006100895731A CN200610089573A CN100459772C CN 100459772 C CN100459772 C CN 100459772C CN B2006100895731 A CNB2006100895731 A CN B2006100895731A CN 200610089573 A CN200610089573 A CN 200610089573A CN 100459772 C CN100459772 C CN 100459772C
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李超
刘玉恒
黄金珠
熊璋
王剑昆
施伟
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Abstract

本发明公开了一种适用于远程数据通讯的基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，由MCU(微控制器)、GSM模块、CDMA模块和电源电路构成，采用双MCU的结构设计，一个MCU控制GSM模块和CDMA模块，通过无线网络与远程监控中心通讯，另一个MCU控制现场设备，两个MCU之间通过I2C传输数据。该双模无线控制器可以同时接收来自监控中心的GSM和CDMA短消息，也可以将现场数据同时用GSM和CDMA短消息发送给监控中心，成为监控中心和现场设备通讯的桥梁。

Description

基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器
技术领域
本发明涉及一种基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，适用于远程监控的数据传输领域。
背景技术
远程监控技术在生活生产中的重要性逐渐被人们所认识和重视，有线通信技术一度成为远程监控技术的主流。近年来，随着无线通信技术的成熟，特别是移动通信网络的完善，远程监控技术进入一个新的发展阶段。相对于有线通信方式，无线通信技术具有易用、成本低、无需布线、无需组建专用通信网络、扩展性好的优点。GSM(Global System For MobileCommunications全球移动通信系统)和CDMA(Code Division MultipleAccess码分多址)是比较成熟的第二代移动通信技术。短信息服务作为GSM和CDMA网络的一种基本业务，为远程监控提供了一种廉价的无线数据通信方式。
基于无线通信的远程监控系统由三大部分组成：监控中心，无线控制器和现场设备。现场设备可以是采集现场数据的传感器或者是执行机构如显示设备。无线控制器安装在现场设备端上，实现监控中心和现场设备的数据交互。
目前的无线控制器大多只采用GSM或者CDMA单网通信。而在网络有干扰、拥塞的情况下，GSM和CDMA网络各自都存在延迟、丢包的问题，从而延误了数据的传送，严重影响系统的可靠性和实时性。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种具有可靠性和实时性的基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，可用于远程监控的数据传输，该控制器拥有CDMA和GSM两个网络，可采用优先网络或并行网络的策略互为冗余。
本发明的技术解决方案：基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器其特点在于：采用双MCU设计，包括MCU1(微控制器)、MCU2、GSM模块、CDMA模块、电源模块，MCU1的两个UART1和UART1’分别与GSM模块和CDMA模块相连，负责控制GSM模块、CDMA模块收发短信；MCU2的UART2与现场设备相连，负责与现场设备的交互；两个MCU之间通过I2C总线传输数据；电源模块提供两个的工作电源。
MCU1和MCU2通过I2C总线传输数据。I2C有主发、主收、从发、从收四种工作模式，两个MCU地位平等，采用两个MCU交替充当主从设备的方式来实现基于I2C总线的通信。数据发起方设置为主发工作模式，发完数据重新置为从收状态，等待接收数据。
所述的电源模块包括电源、电池和继电器，电源与电池并联提供MCU所需电压VCC，电池与VCC之间接通过继电器相连。电源异常断开时可以通过电池给MCU的VCC提供电压。控制器在电池的供电下可以向监控中心报警、正常关闭GSM和CDMA模块。完成保护工作后可以断开继电器，停止电池给MCU供电，防止电池电量消耗过大，保护电池寿命。
本发明与现有技术相比的优点在于：(1)拥有CDMA和GSM两个网络，可采用优先网络或并行网络的策略互为冗余；(2)双CPU结构使双模控制器对短信的收发、解析和与现场设备的交互可以并行处理，提高了效率；(3)电源异常断开时，双模控制器可在电池供电下向监控中心报警、关闭GSM和CDMA模块，防止在电池电量过低的情况引起模块非正常关机，从而确保当电源恢复后，模块仍然能够正常启动。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电源模块示意图；
图3为本发明的MCU1软件流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由MCU1(1)、MCU2(2)、GSM模块(3)、CDMA模块(4)和电源模块(6)组成，MCU1(1)的两个UART(1)和UART(1’)分别与GSM模块(3)和CDMA模块(4)相连，负责控制GSM模块、CDMA模块收发短信；MCU2(2)的UART2与现场设备(5)相连，负责与现场设备(5)的交互；两个MCU之间通过I2C总线(7)传输数据；电源模块(6)提供两个的工作电源。
MCU1(1)和MCU2(2)选用STMicroelectronics(意法半导体)公司生产的μPSD3234，GSM模块(3)选用西门子TC35系列的TC35i模块，CDMA模块(4)选用WAVECOM公司的Q2358，现场设备(5)选用单元板尺寸选定为245mmX490mm的显示屏。GSM模块(3)和CDMA模块(4)分别与MCU1(1)的两个UART相连，现场设备(5)显示屏与MCU2(2)的UART2相连。SDA和SCL分别是I2C串行总线使用的串行数据线和串行时钟线，线MCU1(1)的引脚SDA和MCU2(2)的引脚SDA相连，MCU1(1)的引脚SCL和MCU2(2)的引脚SCL相连。
如图2所示，为本发明的MCU1软件流程图，MCU1在主程序中循环监测两个串口处以及I2C总线，分别用来将监控中心发来的短信传送给现场设备以及将现场设备采集的数据传送给监控中心。如果GSM模块收到短信，通过UART1发送给MCU1，MCU1按照GSM的短信格式解析出监控中心的报文内容通过I2C发送给MCU2，MCU2根据报文来控制现场设备。如果CDMA模块收到短信，通过UART1’送给MCU1，MCU1按照CDMA的短信格式解析出监控中心的报文内容通过I2C发送给MCU2，MCU2根据报文内容控制现场设备。现场设备采集到现场数据后通过UART2发送给MCU2，MCU2通过I2C将数据发送给MCU1。MCU1中定义了bit类型的GSM_ENABLE与CDMA_ENABLE分别表示是否使用GSM与CDMA网络，1表示使用，0表示不使用。如果MCU1从I2C总线上收到来自MCU2的报文，判断GSM_ENABLE的值，若为1则用GSM的短信格式封装来自MCU2的现场数据并发送给监控中心。再判断GSM_ENABLE的值，若为1则用CDMA的短信格式封装来自MCU2的现场数据并发送给监控中心。
如图3所示，电源模块(6)包括电源(8)、电池(11)和继电器(12)，电源(8)选用+6V电压，通过稳压、降压后，提供3.6V电压给VCC(10)。电池(11)与电源(8)并联也可以提供MCU所需电压VCC(10)，电池(11)与VCC(10)之间通过继电器(12)相连。电池(11)与电源(8)并联后与继电器(12)的一端相连，继电器(12)的另一端与MCU1的一个I/O管脚Relay_Control(13)相连，通过将Relay_Control(13)置高和拉低来控制继电器动触点与静触点间的吸合和释放，从而控制电池(11)是否给VCC(10)供电。
以接收远程消息为例，监控中心发出的报文以GSM和CDMA短消息的格式发送，双模无线控制器接收到短信后解析出报文内容发布在显示屏上。
本发明可以保证远程数据传输的实时性和准确性，性能稳定，能够满足该领域实际需求。该发明可以应用于很多嵌入式远程监控系统中，例如煤矿环境状况检测、家居智能监控以及设备故障远程诊断等，具有良好的实用推广价值。

Claims (3)

1、基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，其特征在于包括：MCU1(1)、MCU2(2)、GSM模块(3)、CDMA模块(4)和电源模块(6)，MCU1(1)的两个UART分别与GSM模块(3)和CDMA模块(4)相连，负责控制GSM模块、CDMA模块收发短信；MCU2(2)的UART与现场设备(5)相连，负责与现场设备(5)的交互；两个MCU之间通过I2C总线(7)传输数据；电源模块(6)提供两个工作电源；当所述GSM模块和CDMA模块接收到从监控中心发来的短消息，则通过两个UART发给MCU1，MCU1按照短消息格式解析出报文内容，然后通过I2C发送给MCU2，MCU2根据报文内容通过UART控制现场设备，现场设备采集到现场数据后通过UART发送给MCU2，MCU2通过I2C将数据发送给MCU1，MCU1根据短消息格式封装来自MCU2的现场数据并通过其两个UART发送给GSM模块和CDMA模块，最终以短消息的方式发送给监控中心。
2、根据权利要求1所述的基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，其特征在于：所述的MCU1(1)和MCU2(2)交替充当主从设备的方式来实现基于I2C总线的数据通信，数据发起方设置为主发工作模式，发完数据重新置为从收状态，等待接收数据。
3、根据权利要求1所述的基于GSM和CDMA短消息的双模无线控制器，其特征在于：所述的电源模块(6)包括电源(8)、电池(11)和继电器(12)，电源(8)与电池(11)并联提供MCU所需电压VCC(10)，电池(11)与VCC(10)之间通过继电器(12)相连，在电源(8)异常断开时用继电器控制是否通过电池(11)给VCC(10)提供电压。
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