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uBASE-Ⅲ短信通信程序开发背景及系统框架
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2017-10-19
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引言
随着嵌入式及通信技术的发展，移动手持设备出现在很多应用场合，比如天然气公司开始采用智能化的方式来管理用户的用气情况，如何在服务端和表具终端间进行通信，成为系统的主要考虑因素。本文对系统进行需求分析后，以移动手持设备进行小规模通信为出发点，提出使用短信通信的方式来解决这一问题的方法。这种方式不仅使通信质量能够得到保证，而且价格合理，易于操作员来管理和维护，是一种行之有效的通信方式。
1研究背景及系统框架
短信通信示意图如图1所示。PC机表示服务器端运行程序的平台，是操作员对表具和手持设备操作的环境；表具表示天然气表具，在里面配置了接收命令的固化程序；手持设备表示本论文研究的平台，是短信通信程序运行环境的主要部分。三者之间均可进行通信，它们之间已经有完整的命令帧格式，下面讨论如何设计并实现这样的通信子系统，而不研究具体的命令帧格式，假定是在统一的帧格式下完成的。
现场操作员需要设备有与表具进行通信的功能，能够测试表具的通信状况。因此，需要解决的主要有以下几个问题：图1短信通信示意图①选取合适的手持设备，能够有运行短信通信程序的基本硬件配置（需要配备GPRS模块）。
②选取合适的嵌入式操作系统，保证程序的稳定运行。
③如何进行有效的收发短信来完成通信功能，以测试表具的通信状况。
④需要有对文件操作的支持，操作员是需要上传和保存文件的。
嵌入式系统的开发既要实现程序的功能性，也要选取特定的硬件平台，嵌入式系统是为了完成某一项或有限项功能，系统功能可以根据产品的设计要求进行裁剪、调整［1］。并具体阐述了选取硬件设备与完成程序的功能。
2系统软硬件环境
2.1硬件平台
NLS－PT850是新大陆公司的一款基于嵌入式处理器的智能手持设备，它的基本硬件配置为ARM7处理器、32位RISC、74MHz频率以及标准手机键盘和扫描仪；内存为8MRAM、2MNORFlash和32MNandFlash（可扩展至128M）。上面搭载uBASE－III嵌入式实时多任务操作系统。嵌入式硬件设备的考虑应该完全满足目标系统的图2手持设备硬件结构框图要求，在功能上很容易满足，但是在性能上，尤其是在功耗上应最适合系统，而不是越充分越好。
手持设备硬件结构框图如图2所示。
该手持设备配备了GPS模块，具有SIM卡接口，存储容量合适，程序下载方便，因此选取该设备来作为短信通信系统的硬件平台。
2.2uBASE－III嵌入式操作系统
uBASE－III是一个嵌入式实时多任务操作系统，主要有多任务内核模块、内存管理模块、文件系统、设备管理模块、应用程序管理模块等［2］。uBASE－III之所以在很多嵌入式设备上广泛使用，有一个很重要的原因是它提供了一个C＋＋类库“UFCL（ubaseFoundationClassLibrary）”。
另外，它还提供了大量的API，供程序员调用。这里选取该嵌入式操作系统的原因是它支持文件操作和短信通信。
文件系统用于文件操作，将程序中的相关数据以二进制文件的形式存放在Flash存储器中。uBASE－III采用了zfile2.0文件系统，zfile2.0是专为嵌入式系统设计的Flash文件系统，常用的函数有：◆打开一个文件以便读写其内容ZFILE＊zfopen（constchar＊filename，constchar＊pmode）；◆从当前文件指针位置开始写入size＊count个字节的数据intzfwrite（constvoid＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆从当前文件指针位置读入size＊count个字节intzfread（void＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆关闭打开的文件intzfclose（ZFILE＊stream）；uBASE－III系统对文件的支持相比其他环境也有一些不足之处，在嵌入式设备上使用文件操作有很多的限制，比如uBase－III的文件系统仅有单层目录结构，即不能创建子目录、文件系统API，不区分文本模式和二进制模式的概念，都当作是二进制模式。
短信通信是这样定义的：uBASE－III提供了一套短消息编程接口“SMS＿API”，它是通过向连接在主机串行端口上的GSMModem（或笼统地称为“移动设备（ME）”）发出AT命令来完成短消息的发送、接收，以及对移动设备的其他相关操作的。该编程接口内部使用PDU（Protocol DescriptionUnit）格式与ME交换短消息的内容，也就是说，在AT命令的接口层来看，短消息是使用PDU报文来表示的，PDU报文是由许多字段组成的，不同的字段描述了短消息的不同属性。该编程接口使用SSmInfo结构体来描述PDU的各个字段，用户通过设定SSmInfo的不同成员来指定所要发送短消息的各种“属性”，同样，用户也是通过SSmInfo的各个成员来获取编程接口所读取到的短消息的详细信息的［3］。SMS＿API提供了如下几大类操作：◆GSMOpen（）：打开GSM设备；◆InitSms（）：根据相应参数初始化设备；◆SendOrWriteSm＿1Sm（）：发送短信，支持中文和英文。
这些接口函数是在该系统上编写应用程序的基础，尤其是该系统中，GSM短信模块和文件相关操作是主要内容。
随着嵌入式及通信技术的发展，移动手持设备出现在很多应用场合，比如天然气公司开始采用智能化的方式来管理用户的用气情况，如何在服务端和表具终端间进行通信，成为系统的主要考虑因素。本文对系统进行需求分析后，以移动手持设备进行小规模通信为出发点，提出使用短信通信的方式来解决这一问题的方法。这种方式不仅使通信质量能够得到保证，而且价格合理，易于操作员来管理和维护，是一种行之有效的通信方式。
1研究背景及系统框架
短信通信示意图如图1所示。PC机表示服务器端运行程序的平台，是操作员对表具和手持设备操作的环境；表具表示天然气表具，在里面配置了接收命令的固化程序；手持设备表示本论文研究的平台，是短信通信程序运行环境的主要部分。三者之间均可进行通信，它们之间已经有完整的命令帧格式，下面讨论如何设计并实现这样的通信子系统，而不研究具体的命令帧格式，假定是在统一的帧格式下完成的。
现场操作员需要设备有与表具进行通信的功能，能够测试表具的通信状况。因此，需要解决的主要有以下几个问题：图1短信通信示意图①选取合适的手持设备，能够有运行短信通信程序的基本硬件配置（需要配备GPRS模块）。
②选取合适的嵌入式操作系统，保证程序的稳定运行。
③如何进行有效的收发短信来完成通信功能，以测试表具的通信状况。
④需要有对文件操作的支持，操作员是需要上传和保存文件的。
嵌入式系统的开发既要实现程序的功能性，也要选取特定的硬件平台，嵌入式系统是为了完成某一项或有限项功能，系统功能可以根据产品的设计要求进行裁剪、调整［1］。并具体阐述了选取硬件设备与完成程序的功能。
2系统软硬件环境
2.1硬件平台
NLS－PT850是新大陆公司的一款基于嵌入式处理器的智能手持设备，它的基本硬件配置为ARM7处理器、32位RISC、74MHz频率以及标准手机键盘和扫描仪；内存为8MRAM、2MNORFlash和32MNandFlash（可扩展至128M）。上面搭载uBASE－III嵌入式实时多任务操作系统。嵌入式硬件设备的考虑应该完全满足目标系统的图2手持设备硬件结构框图要求，在功能上很容易满足，但是在性能上，尤其是在功耗上应最适合系统，而不是越充分越好。
手持设备硬件结构框图如图2所示。
该手持设备配备了GPS模块，具有SIM卡接口，存储容量合适，程序下载方便，因此选取该设备来作为短信通信系统的硬件平台。
2.2uBASE－III嵌入式操作系统
uBASE－III是一个嵌入式实时多任务操作系统，主要有多任务内核模块、内存管理模块、文件系统、设备管理模块、应用程序管理模块等［2］。uBASE－III之所以在很多嵌入式设备上广泛使用，有一个很重要的原因是它提供了一个C＋＋类库“UFCL（ubaseFoundationClassLibrary）”。
另外，它还提供了大量的API，供程序员调用。这里选取该嵌入式操作系统的原因是它支持文件操作和短信通信。
文件系统用于文件操作，将程序中的相关数据以二进制文件的形式存放在Flash存储器中。uBASE－III采用了zfile2.0文件系统，zfile2.0是专为嵌入式系统设计的Flash文件系统，常用的函数有：◆打开一个文件以便读写其内容ZFILE＊zfopen（constchar＊filename，constchar＊pmode）；◆从当前文件指针位置开始写入size＊count个字节的数据intzfwrite（constvoid＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆从当前文件指针位置读入size＊count个字节intzfread（void＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆关闭打开的文件intzfclose（ZFILE＊stream）；uBASE－III系统对文件的支持相比其他环境也有一些不足之处，在嵌入式设备上使用文件操作有很多的限制，比如uBase－III的文件系统仅有单层目录结构，即不能创建子目录、文件系统API，不区分文本模式和二进制模式的概念，都当作是二进制模式。
短信通信是这样定义的：uBASE－III提供了一套短消息编程接口“SMS＿API”，它是通过向连接在主机串行端口上的GSMModem（或笼统地称为“移动设备（ME）”）发出AT命令来完成短消息的发送、接收，以及对移动设备的其他相关操作的。该编程接口内部使用PDU（Protocol DescriptionUnit）格式与ME交换短消息的内容，也就是说，在AT命令的接口层来看，短消息是使用PDU报文来表示的，PDU报文是由许多字段组成的，不同的字段描述了短消息的不同属性。该编程接口使用SSmInfo结构体来描述PDU的各个字段，用户通过设定SSmInfo的不同成员来指定所要发送短消息的各种“属性”，同样，用户也是通过SSmInfo的各个成员来获取编程接口所读取到的短消息的详细信息的［3］。SMS＿API提供了如下几大类操作：◆GSMOpen（）：打开GSM设备；◆InitSms（）：根据相应参数初始化设备；◆SendOrWriteSm＿1Sm（）：发送短信，支持中文和英文。
这些接口函数是在该系统上编写应用程序的基础，尤其是该系统中，GSM短信模块和文件相关操作是主要内容。
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