基于嵌入式ARM处理器的M2M终端总体设计(2)

基于状态机设计GPRS连接任务

由于网络和信号较弱等原因，可能导致节点与GPRS网络连接的失败，采用基于状态机的结构设计方法对各个阶段产生的错误进行处理，能保障模块与GPRS网络建立可靠连接。程序状态机如图2所示。

闲待命态：此时MC35i处在离线关闭状态，节点处在低功耗模式下，系统复位后处于此状态。

GPRS参数设置态：处理器控制启动MC35i模块后进入此状态，通过发送AT命令对模块及必要的网络参数进行设置，为使各个参数均设置成功，软件设计中增加了容错重试机制。

PPP协商态：GPRS参数设置完成后，通过发送AT*99***1#<CR>命令开始MC35i模块与GPRS网络ISP(网络服务提供 商)的PPP协商软件设计中采用LCPHandler()函数完成LCP协商，PAPHandler()完成认证，由IPCPHandler()完成 IPCP协商，如果最后获得ISP和本节点的IP地址，则进入PPPOVER态，此后就能进行数据的传输了，由于GPRS网络等原因，PPP协商有时会失 败，此时应重启MC35i模块，再按照状态机流程重新连接。

UDP数据传输态：当程序采用UDP方式进行数据传输时，程序进入此状态，通过xDataTrsmtTask()任务进行数据的UDP／IP封装和解析。

TCP数据传输态：当节点调用uip_cionnect()函数与监控中心建立连接后，程序进入TCP数据传输态，进行基于TCP的数据传输。

数据的封装和传输 

通过GPRS进行数据的传输需要经过Internet网络进行中转，因而传输的数据封装必须进行TCP／IP协议。文中利用软件进行了数据封装，需要传 输的数据经过传输层UDP协议头封装，然后是IP协议头的封装，最后进行PPP协议的封装。

MC35i将接收到的数据透明地传输到Internet网络中。通过Internet网络路由器中转，最终将数据传输到监控中心。接收端对接收到的数据按照相应的层次进行解析，从而确定数据的目标程序。

系统软件设计采用分层的结构，从底到上分别为：串口驱动层(物理层)、PPP协议层(链路层)、IP协议层(网络层)、UDP协议和ICMP层(传输 层)以及应用层。在移植好的LwIP协议栈中，通过在各层中建立相应功能的线程，实现数据的封装。底层软件为上层软件提供函数支持，上层软件利用底层软件 完成应用程序的编写和实现。软件采用自底向上的设计方法逐步实现系统中各个函数的功能，各部分函数实现均采用模块化的设计方法。每个任务对应一个模块 对 每个任务单独进行设计后，最终由FreeRTOS操作系统统一管理，通过采用信号量和邮箱的方式实现多个任务之间的通信，软件各部分主要函数之间的关系如 图3所示。

在MC35SerialISR()中将接收的数据存放到xQRxChars队列中后，发送SemMC35Rx信号量来激活PPPRxTask()任务，通过对接收数据的解析，确定数据包的类型，然后由相应的函数对接收数据进行处理。

如果接收的数据是应用程序的数据，将由IPRx()函数判断目标主机是否正确，再经过传输层解析数据从而判定对数据处理的应用程序。最后由应用程序解析 数据并执行相应的功能，如将数据通过串口发送到主机、向数据采集系统发送控制命令、接收数据采集系统的数据并发送等。当接收队列中所有数据均处理完毕后， 延时250ms如果还没有接收到数据，则任务通过等待信号量SemMC35Rx将自己挂起。数据的发送过程是一个相反的过程。(责任编辑：admin)