基于MC35i的GPRS無線通信在電梯檢驗(yàn)中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電梯的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，電梯檢驗(yàn)的工作量也成倍增加，造成檢驗(yàn)人員工作任務(wù)過于繁重，長(zhǎng)期以往必將影響電梯檢驗(yàn)質(zhì)量。對(duì)于此現(xiàn)狀，除加快電梯新檢驗(yàn)人員培訓(xùn)工作外，重點(diǎn)是需要在檢驗(yàn)工作上尋找新的技術(shù)手段來提高檢驗(yàn)工作效率，降低電梯檢驗(yàn)人員工作量，保障電梯檢驗(yàn)質(zhì)量。

GPRS(General Paeket Radio Service)全稱為通用分組無線業(yè)務(wù)，是一種基于GSM無線系統(tǒng)的分組交換技術(shù)。GPRS是一項(xiàng)數(shù)據(jù)高速處理技術(shù)，它可以以最高達(dá)171Kbps的傳輸速率實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按一定的長(zhǎng)度分組，然后把來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)分組在信道上交織地進(jìn)行傳輸。

GPRS系統(tǒng)包含以下優(yōu)點(diǎn)：采用開放式結(jié)構(gòu)，向GSM反向兼容;傳輸速率高，支持4種編碼方式(CS-1、CS-2、CS-3、CS-4);接入速度快，支持IP協(xié)議，因此可與其它分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(如Internet網(wǎng))進(jìn)行無縫、直接連接，比電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更快建立呼叫。本文根據(jù)GPRS無線通信這些特點(diǎn)，將GPRS無線通信應(yīng)用于電梯檢驗(yàn)中，簡(jiǎn)化了以往電梯檢驗(yàn)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆爆嵅襟E，提高了電梯檢驗(yàn)的效率以及檢驗(yàn)質(zhì)量。

1 電梯檢驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為基于GPRS無線通信的電梯檢驗(yàn)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)主要分為7個(gè)部分：基于S3C2440的微處理器模塊;用于微處理器供電的電源管理模塊;用于時(shí)間控制的時(shí)鐘模塊;用于電梯檢驗(yàn)信息顯示的液晶顯示模塊;用于存儲(chǔ)電梯檢驗(yàn)信息的存儲(chǔ)器模塊;用于S3C2440處理器程序調(diào)試的軟件調(diào)試接口模塊;基于MC35i模塊的GPRS無線通信模塊。

該系統(tǒng)的工作流程：電梯檢驗(yàn)設(shè)備上電工作后，首先通過GPRS無線模塊從數(shù)據(jù)中心下載檢驗(yàn)任務(wù)，并且顯示在液晶顯示屏上，然后根據(jù)具體檢驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行電梯檢驗(yàn)，顯示檢驗(yàn)結(jié)果，并且將檢驗(yàn)信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，最終通過GPRS無線模塊將電梯檢驗(yàn)信息上傳到數(shù)據(jù)中心。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 微處理器選擇

S3C2440是三星公司開發(fā)一款16/32位RISC微處理器，基于ARM920T內(nèi)核，ARM920T實(shí)現(xiàn)了MMU，AMBA總線和哈佛結(jié)構(gòu)高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16 kB指令高速緩存和16 kB數(shù)據(jù)高速緩存，工作頻率可以達(dá)到400 MHz。芯片內(nèi)部NAND控制器，通用串行接口，2個(gè)USB host，1個(gè)USB設(shè)備，攝像頭和MMC接口。S3C2440具有130個(gè)通用I/O接口以及24個(gè)外部中斷，支持快速中斷。

S3C2440體積小，功耗低，豐富的接口資源、存儲(chǔ)方式等為實(shí)現(xiàn)電梯檢驗(yàn)設(shè)備提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解決方案。

2. 2 GPRS硬件模塊

MC35i是SIEMENS(西門子)公司推出的GSM/GPRS雙模模塊，主要為語音傳輸、短消息和GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口，具有很高的可靠性和易用性，適合開發(fā)一些基于GSM/GPRS的如監(jiān)控、調(diào)度、車載、遙控、遠(yuǎn)程測(cè)量、定位等無線應(yīng)用產(chǎn)品。

該模塊集成了完整的GSM射頻模塊和GSM的基帶處理器，基帶處理器作為MC35i的核心，主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。

2.3 時(shí)鐘和存儲(chǔ)模塊

S3C2440只需要外部的一個(gè)12 MHz到20 MHz的時(shí)鐘信號(hào)就可以通過內(nèi)部的PLL模塊產(chǎn)生需要的時(shí)鐘信號(hào)，本文設(shè)計(jì)時(shí)采用了一個(gè)12 MHz的無源晶振作為S3C2440的外部時(shí)鐘。

S3C2440是一個(gè)32位的嵌入式處理器，本文選用兩片16位SDRAM芯片組成32位數(shù)據(jù)總線。應(yīng)用bank6作為SDRAM的尋址空間，采用了nGCS6作為SDRAM的片選。

S3C2440的內(nèi)部有4KB左右的存儲(chǔ)空間。同時(shí)，S3C2440集成了FLASH控制器和SD接口。依據(jù)設(shè)計(jì)，本文采用了128MB的SDRAM、1GB的Nand Flash以及SD卡的外擴(kuò)存儲(chǔ)器方案。

NAND Flash存儲(chǔ)器是一種不易失且可重寫的存儲(chǔ)器，即使在系統(tǒng)掉電后也不會(huì)丟失信息，一般用于存放程序代碼、用戶數(shù)據(jù)等。S3C2440集成了8位/16位的NAND Flash控制器，支持512/1024/2048個(gè)字節(jié)的NAND Flash頁面大小。NAND Flash采用非標(biāo)準(zhǔn)總線形式的地址和數(shù)據(jù)傳輸方式，需要專門的NAND Flash控制器來完成對(duì)其尋址和數(shù)據(jù)讀寫，具體電路連接如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電梯檢驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)軟件主要包括GPRS模塊控制程序、電梯檢驗(yàn)設(shè)備主程序兩部分。系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行軟件程序，完成通過GPRS無線通信從數(shù)據(jù)中心下載電梯檢驗(yàn)任務(wù)、完成檢驗(yàn)任務(wù)、使用GPRS模塊無線通信實(shí)時(shí)上傳檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心。

3.1 GPRS模塊軟件設(shè)計(jì)

電梯檢驗(yàn)設(shè)備中使用的GPRS模塊為西門子公司生產(chǎn)的MC35i，該設(shè)備支持AT指令控制，處理器通過串口與MC35i模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該模塊軟件主要包括模塊初始化、指令和數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收處理，這3部分操作都通過串口與MC35i數(shù)據(jù)通信完成。串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收調(diào)用串口模塊的通用接口函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，這部分編程不詳細(xì)介紹，本文重點(diǎn)介紹MC35i控制編程。

電梯檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行GPRS無線通信，首先需要與服務(wù)器建立GPRS連接，即實(shí)現(xiàn)GPRS登陸。在登陸前需要使用AT指令對(duì)無線通信模塊MC35i進(jìn)行初始化設(shè)置，設(shè)置內(nèi)容包括連接方式、服務(wù)類型、接入點(diǎn)名稱、服務(wù)器地址及端口。初始化完成后即可開啟網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，模塊會(huì)自動(dòng)登錄到服務(wù)器的相應(yīng)端口上，登陸完成后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信了。MC35i模塊初始化程序流程圖如圖5所示。

3. 2 電梯檢驗(yàn)設(shè)備主程序設(shè)計(jì)

S3C2440處理器通過RS232串口和GPRS無線模塊進(jìn)行通信。首先處理器通過串口向MC35i模塊發(fā)送指令從數(shù)據(jù)中心下載檢驗(yàn)任務(wù)，然后通過串口接收MC35i無線模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，獲取電梯檢驗(yàn)任務(wù)并顯示在顯示屏上，電梯檢驗(yàn)結(jié)束后經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理器將檢驗(yàn)結(jié)果通過串口發(fā)送給MC35i無線模塊，最后由MC35i無線模塊將檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，電梯檢驗(yàn)設(shè)備軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。

4 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

基于MC35i的電梯檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用效果測(cè)試工作是對(duì)整個(gè)電梯檢驗(yàn)管理系統(tǒng)運(yùn)行情況的徹底檢查，主要目的是測(cè)試電梯檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用到檢驗(yàn)工作的效果。

測(cè)試工作制定了測(cè)試方案，對(duì)測(cè)試的范圍、流程、方法及要求作出了具體的規(guī)定。測(cè)試工作包括了從檢驗(yàn)任務(wù)受理開始，一直到檢驗(yàn)報(bào)告生成等系統(tǒng)涉及的所有環(huán)節(jié)。測(cè)試工作選取了6個(gè)檢驗(yàn)小組，12名檢驗(yàn)人員(其中有檢驗(yàn)師6名)分別采用傳統(tǒng)檢驗(yàn)管理系統(tǒng)和基于GPRS無線通信的檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)226臺(tái)電梯設(shè)備進(jìn)行了檢驗(yàn)。

通過測(cè)試，統(tǒng)計(jì)分析了檢驗(yàn)信息輸入的時(shí)間及準(zhǔn)確性，檢驗(yàn)記錄及檢驗(yàn)報(bào)告處理時(shí)間及信息的準(zhǔn)確性等要素。具體測(cè)試結(jié)果如下：

注：記錄及報(bào)告準(zhǔn)確性特指檢驗(yàn)原始記錄與檢驗(yàn)報(bào)告信息不一致的情況。

5 結(jié)束語

本文主要是研究利用基于MC35i的GPRS無線通信實(shí)現(xiàn)電梯、檢驗(yàn)人員及檢驗(yàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)三者之間信息交互，從而優(yōu)化電梯檢驗(yàn)工作業(yè)務(wù)流程，提高檢驗(yàn)效率及檢驗(yàn)質(zhì)量，減輕檢驗(yàn)人員工作負(fù)擔(dān)，降低電梯檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

本文設(shè)計(jì)的基于GPRS無線通信的電梯檢驗(yàn)設(shè)備已通過實(shí)際應(yīng)用測(cè)試，信息輸入時(shí)間以及檢驗(yàn)報(bào)告出具時(shí)間是傳統(tǒng)信息檢驗(yàn)系統(tǒng)的1/3，并且信息輸入準(zhǔn)確性和檢驗(yàn)報(bào)告準(zhǔn)確性比傳統(tǒng)信息檢驗(yàn)系統(tǒng)高，差錯(cuò)率幾乎為0，因此基于GPRS無線通信的電梯檢驗(yàn)設(shè)備能很好的提高電梯檢驗(yàn)效率，具有良好的應(yīng)用前景。