gprs+arm的嵌入式网关设计(源码)
近年来，以太网等网络架构逐渐在通信以及自动化控制等领域中得到广泛的应用，成熟度较高的开放式网络通信技术正在向各种自动化系统渗透，连接并控制其设备。随着人们生活水平的提高，家居无线监控问题是当今国际建筑智能化领域的前沿性研究课题，人们对于家居环境的要求不仅仅只是舒适，而是期待拥有高新科技含量产品的出现，带给自己高品质、更便捷、更安全的家居生活体验。以此为背景本课题将实现基于ARM Cortex-M3处理器的嵌入式网关设计。本课题主要面向智能家居，采用DHT11温湿度传感器以及BH1750光照传感器采集室内环境参数，通过蓝牙模块将这些参数发送给PC机，通过SIM900A模块将这些环境参数以短信形式发送至个人手机，以此实现室内环境的智能监控。本系统采用Cortex-M3处理器的STM32开发板作为网关，以Keil MDK为程序开发平台，实现了开发板采集传感器信息，并通过互联网将这些信息发送至移动终端以及PC机上。关键词 智能家居，Cortex-M3，蓝牙，GPRS目 录
1 绪论 1
1.1 嵌入式网关设计的研究背景 1
1.2 ARM介绍 2
1.3 GPRS介绍 3
1.4 智能家居网关介绍 4
1.5 本课题的研究目的及意义 5
2 需求分析与可行性研究 6
2.1 需求分析 6
2.2 系统软硬件选择 6
3 系统硬件介绍 7
3.1 DHT11温湿度传感器 8
3.2 BH1750环境光传感器 9
3.3 HC-05蓝牙模块 10
3.4 SIM900A模块 11
4 软件设计 12
4.1 串口通信 12
4.2 IIC总线 13
4.3 DHT11模块代码设计 14
4.4 BH1750模块代码设计 16
4.5 HC-05蓝牙模块代码设计 17
4.6 SIM900A模块代码设计 18
5 系统测试 19
5.1 DHT11温湿度模块测试 19
5.2 蓝牙模块测试 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 4.2 IIC总线 13
4.3 DHT11模块代码设计 14
4.4 BH1750模块代码设计 16
4.5 HC-05蓝牙模块代码设计 17
4.6 SIM900A模块代码设计 18
5 系统测试 19
5.1 DHT11温湿度模块测试 19
5.2 蓝牙模块测试 19
5.3 GPRS模块测试 22
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
随着现代网络技术的不断发展，生活中的各个领域都出现了嵌入式系统的身影，通用计算机在应用数量上已不及各种嵌入式计算机。嵌入式微处理器已被用于操控管理各种外设，例如摄像头、音响、传真机、鼠标、键盘、显卡、网卡、声卡、打印机、耳机、数位板等，这些都是通用计算机在一般生活工作中所需使用的外设。同时，嵌入式系统也一直在扩展自己所能涉及的领域，现在工业监控、通信、仪器、仪表、路面交通、海运、空运、安防产品、家用电器等领域都离不开嵌入式计算机。以前的嵌入式系统大多只组成一个个封闭的嵌入式网络，不能同外界联系，各个相互独立的嵌入式网络之间也不能进行信息的交互。随着因特网技术的不断进步，将这些相互独立的嵌入式网络接入因特网就显得格外重要且必要。通过观察网络的发展历程，可以得出的结论是嵌入式系统必然会接入因特网，因为这样不仅可以使嵌入式系统实现更多的功能，同时也让远程监控各个嵌入式系统成为了可能。现如今的工业控制领域也离不开远程无线通信技术，正因为现在网络技术和远程通信技术的不断进步，才能源源不断的为工业控制领域注入新鲜血液，促进工业控制领域的发展。
任何高新科技都会从一开始的为军事服务，逐渐转变为服务人民大众，就如计算机的发展历程。计算机刚被研制出来时体积非常巨大，它的价格也是一个天文数字，这样的计算机只会被用在军事上或是被用于科研项目，平常百姓见它一面都非常难，只能在书本杂志上一窥它的面容。但是计算机技术经过这么多年的发展，各式计算机的集成度大大的提高了，以此为前提现在台式电脑，笔记本电脑，平板电脑等体积都变得能够走进千家万户，也由于现在计算机价格变得非常低廉，在我国几乎每个家庭都能买得起电脑。嵌入式系统日后肯定也会渐渐走进每一个家庭，在潜移默化中，提高人们的生活水平，带给人们高质量的生活家居体验。
1.1 嵌入式网关设计的研究背景
现在连接到网络上的大多数都是一些私人的信息处理设备，例如个人电脑和智能手机等设备。随着网络技术的蓬勃发展，在不久的将来，将会有更多的控制类设备被接入到网络上，例如种类繁多的生态监测装置、安保防护设备、医疗设备、商业电器设备、工业机电装置等等。通过将以上设备接入网络，就可以实现设备和设备之间，设备和网络之间的协调管理，这就是网络技术和嵌入式技术的发展趋势。在目前最新式的智能化家居中，每个家庭都会拥有1至4台连接到网络的个人电脑，而智能家居中所要连接入网络的其他嵌入式系统数量可能达到20至30个。可以预见到在不久的将来，在家居、社区、厂房、写字楼、病房、教室、仓库、车站、机场、宾馆等等场所，都需要大量充当神经末梢的嵌入式网关设备。?
随着嵌入式系统的飞速发展，发展价格低廉、高效、稳定、便捷、“透明化”设计的小型甚至是微型的嵌入式网络设备一定会给人们的日常生活带来翻天覆地的变化。人们在生活的各个方面体验到科技所带来的便利，无论工作，学习，还是外出旅游，无处不在的嵌入式系统都会为我们提供种种服务。
以前我们经常用CAN总线或者是RS-485总线等总线将多个嵌入式微处理器连接起来，组成一个孤立于因特网之外的特定网络，以此来实现多个嵌入式微处理器之间的信息交互。但是这样的网络通信距离较短，也缺乏与之相关的通信协议，不能满足目前人们所需要的远距离监控的需求。随着目前嵌入式系统越来越普及，人们也日益关注嵌入式技术解决联网问题。社会的信息化进程中，几乎所有电气设备需要解决的技术问题都是实现资源共享。在传统的工业控制领域，越来越多的测控设备，如数据采集和显示设备、仪器仪表、过程控制设备等，都急需解决联网的需求。
1.2 ARM介绍
ARM Cortex-M系列是为那些开发费用相对低廉，且性能要求不高的嵌入式应用(如鼠标等外设、汽车车身控制系统和各种中小型家用电器)所设计的，主要用于单片机领域开发，在一定条件下性能优越的ARM Cortex-M系列产品可以完美替代51单片机。
Cortex-M3系统框图如下图1.1所示：
图1.1 Cortex-M3系统框图
Cortex-M3拥有比ARM7更快的速度，更低的功耗，更小的芯片面积，因此可以在更小的模块下添加更多的功能。
Cortex-M3拥有R0-R15一共16个寄存器。其中有13个通用寄存器，分别为R0到R12。R13是最为堆栈指针SP来使用的，虽然有两个堆栈指针SP，但是同一时间只能显示一个，这就是“banked”寄存器。R14为链接寄存器，R15为程序计数器。下图1.2为Cortex-M3的寄存器组图。
图1.2 Cortex-M3寄存器组图
1.3 GPRS介绍
GPRS即通用无线分组业务的英文缩写，它是在目前现有的GSM数字移动通信系统上发展起来的，是一项新型的数据传输业务。GPRS能够以分组交换的形式传输多媒体数据，将文字、
1 绪论 1
1.1 嵌入式网关设计的研究背景 1
1.2 ARM介绍 2
1.3 GPRS介绍 3
1.4 智能家居网关介绍 4
1.5 本课题的研究目的及意义 5
2 需求分析与可行性研究 6
2.1 需求分析 6
2.2 系统软硬件选择 6
3 系统硬件介绍 7
3.1 DHT11温湿度传感器 8
3.2 BH1750环境光传感器 9
3.3 HC-05蓝牙模块 10
3.4 SIM900A模块 11
4 软件设计 12
4.1 串口通信 12
4.2 IIC总线 13
4.3 DHT11模块代码设计 14
4.4 BH1750模块代码设计 16
4.5 HC-05蓝牙模块代码设计 17
4.6 SIM900A模块代码设计 18
5 系统测试 19
5.1 DHT11温湿度模块测试 19
5.2 蓝牙模块测试 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 4.2 IIC总线 13
4.3 DHT11模块代码设计 14
4.4 BH1750模块代码设计 16
4.5 HC-05蓝牙模块代码设计 17
4.6 SIM900A模块代码设计 18
5 系统测试 19
5.1 DHT11温湿度模块测试 19
5.2 蓝牙模块测试 19
5.3 GPRS模块测试 22
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
随着现代网络技术的不断发展，生活中的各个领域都出现了嵌入式系统的身影，通用计算机在应用数量上已不及各种嵌入式计算机。嵌入式微处理器已被用于操控管理各种外设，例如摄像头、音响、传真机、鼠标、键盘、显卡、网卡、声卡、打印机、耳机、数位板等，这些都是通用计算机在一般生活工作中所需使用的外设。同时，嵌入式系统也一直在扩展自己所能涉及的领域，现在工业监控、通信、仪器、仪表、路面交通、海运、空运、安防产品、家用电器等领域都离不开嵌入式计算机。以前的嵌入式系统大多只组成一个个封闭的嵌入式网络，不能同外界联系，各个相互独立的嵌入式网络之间也不能进行信息的交互。随着因特网技术的不断进步，将这些相互独立的嵌入式网络接入因特网就显得格外重要且必要。通过观察网络的发展历程，可以得出的结论是嵌入式系统必然会接入因特网，因为这样不仅可以使嵌入式系统实现更多的功能，同时也让远程监控各个嵌入式系统成为了可能。现如今的工业控制领域也离不开远程无线通信技术，正因为现在网络技术和远程通信技术的不断进步，才能源源不断的为工业控制领域注入新鲜血液，促进工业控制领域的发展。
任何高新科技都会从一开始的为军事服务，逐渐转变为服务人民大众，就如计算机的发展历程。计算机刚被研制出来时体积非常巨大，它的价格也是一个天文数字，这样的计算机只会被用在军事上或是被用于科研项目，平常百姓见它一面都非常难，只能在书本杂志上一窥它的面容。但是计算机技术经过这么多年的发展，各式计算机的集成度大大的提高了，以此为前提现在台式电脑，笔记本电脑，平板电脑等体积都变得能够走进千家万户，也由于现在计算机价格变得非常低廉，在我国几乎每个家庭都能买得起电脑。嵌入式系统日后肯定也会渐渐走进每一个家庭，在潜移默化中，提高人们的生活水平，带给人们高质量的生活家居体验。
1.1 嵌入式网关设计的研究背景
现在连接到网络上的大多数都是一些私人的信息处理设备，例如个人电脑和智能手机等设备。随着网络技术的蓬勃发展，在不久的将来，将会有更多的控制类设备被接入到网络上，例如种类繁多的生态监测装置、安保防护设备、医疗设备、商业电器设备、工业机电装置等等。通过将以上设备接入网络，就可以实现设备和设备之间，设备和网络之间的协调管理，这就是网络技术和嵌入式技术的发展趋势。在目前最新式的智能化家居中，每个家庭都会拥有1至4台连接到网络的个人电脑，而智能家居中所要连接入网络的其他嵌入式系统数量可能达到20至30个。可以预见到在不久的将来，在家居、社区、厂房、写字楼、病房、教室、仓库、车站、机场、宾馆等等场所，都需要大量充当神经末梢的嵌入式网关设备。?
随着嵌入式系统的飞速发展，发展价格低廉、高效、稳定、便捷、“透明化”设计的小型甚至是微型的嵌入式网络设备一定会给人们的日常生活带来翻天覆地的变化。人们在生活的各个方面体验到科技所带来的便利，无论工作，学习，还是外出旅游，无处不在的嵌入式系统都会为我们提供种种服务。
以前我们经常用CAN总线或者是RS-485总线等总线将多个嵌入式微处理器连接起来，组成一个孤立于因特网之外的特定网络，以此来实现多个嵌入式微处理器之间的信息交互。但是这样的网络通信距离较短，也缺乏与之相关的通信协议，不能满足目前人们所需要的远距离监控的需求。随着目前嵌入式系统越来越普及，人们也日益关注嵌入式技术解决联网问题。社会的信息化进程中，几乎所有电气设备需要解决的技术问题都是实现资源共享。在传统的工业控制领域，越来越多的测控设备，如数据采集和显示设备、仪器仪表、过程控制设备等，都急需解决联网的需求。
1.2 ARM介绍
ARM Cortex-M系列是为那些开发费用相对低廉，且性能要求不高的嵌入式应用(如鼠标等外设、汽车车身控制系统和各种中小型家用电器)所设计的，主要用于单片机领域开发，在一定条件下性能优越的ARM Cortex-M系列产品可以完美替代51单片机。
Cortex-M3系统框图如下图1.1所示：
图1.1 Cortex-M3系统框图
Cortex-M3拥有比ARM7更快的速度，更低的功耗，更小的芯片面积，因此可以在更小的模块下添加更多的功能。
Cortex-M3拥有R0-R15一共16个寄存器。其中有13个通用寄存器，分别为R0到R12。R13是最为堆栈指针SP来使用的，虽然有两个堆栈指针SP，但是同一时间只能显示一个，这就是“banked”寄存器。R14为链接寄存器，R15为程序计数器。下图1.2为Cortex-M3的寄存器组图。
图1.2 Cortex-M3寄存器组图
1.3 GPRS介绍
GPRS即通用无线分组业务的英文缩写，它是在目前现有的GSM数字移动通信系统上发展起来的，是一项新型的数据传输业务。GPRS能够以分组交换的形式传输多媒体数据，将文字、
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/jsjkxyjs/2735.html
