基于嵌入式Linux和GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究_圖文

1、北京郵電大學碩士學位論文基于嵌入式Linux和GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究姓名:陳小紅申請學位級別:碩士專業(yè):通信與信息系統(tǒng)指導教師:溫向明20070311 圖2-1WAP設計模型WAP定義了一組標準組件,以使移動終端和網(wǎng)絡服務器之間能進行通信。包括:標準命名模型一一利用URL來識別源數(shù)據(jù)服務器上的內(nèi)容;利用uIu來識別設備上的本地資源;內(nèi)容分類一一允許WAP用戶代理在這基礎上進行正確處理;標準內(nèi)容格式一一基于www技術之上,包括標記語言、圖象和腳本語言等;標準通信協(xié)議一一wAP通信協(xié)議使得移動終端能和網(wǎng)絡服務器進行通信。WAP利用代理技術連接WWW和無線區(qū)域,WAP代理一般包含以下功能:協(xié)議

2、網(wǎng)關一一將來自WAP協(xié)議棧(WSP、WTP、WTLS和WDP的請求轉換為Www 協(xié)議棧(HrrP和TCP/IP的請求;內(nèi)容編、解碼器一一內(nèi)容編碼器將WAP內(nèi)容壓縮編碼,以減少它在無線網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)流量;用戶代理能力管理一一用戶代理能力描述了客戶端的能力及個人偏好;高速緩存代理一一緩存一些頻繁訪問的資源,加快無線網(wǎng)絡端的訪問速度。WAP典型的組網(wǎng)模型如圖所示: 困2-2WAP網(wǎng)示例由WAP論壇(WAP FORUM制定的wAP協(xié)議基本結構為:底層承載(BEARER +無線數(shù)據(jù)報協(xié)議(WDP+傳輸層安全協(xié)議(WTLS+事務層協(xié)議(WTP+會話層協(xié)議(WSP+無線應用環(huán)境(WAE,WAP體系結構為移動通

3、信設備提供了一個層次化的、可擴展的應用開發(fā)環(huán)境。這是通過整個協(xié)議棧的分層設計實現(xiàn)的(見圖23。圖2-3wAP分層結構WAP體系結構的每一層都為上一層提供接入點,并且還可以接入其他服務和應用程序。WAP的分層結構允許其他服務和應用程序通過一組已定義好的接口使用WAP協(xié)議棧,外部應用程序可以直接接入會話層,事務層、安全層和傳輸層。2.1,2WAP協(xié)議棧WAP各層協(xié)議所包含的主要內(nèi)容介紹如下: 頻、動畫、音樂等信息內(nèi)容,且不影響手機的正常通話。有人形容,多媒體消息的出現(xiàn)如同電腦多媒體技術的出現(xiàn),使PC對于多數(shù)普通用戶而言從高檔的打字機變成了娛樂、教育等方面的良好工具,電腦對于普通用戶的作用發(fā)生了質(zhì)的

4、飛躍一樣,多媒體消息的出現(xiàn),也使得手機從最主要通話功能,成為一種集普通話音通信、多媒體信息傳輸(移動數(shù)據(jù)業(yè)務和處理于一身的新型個人數(shù)字終端,即不僅僅是一個通話工具,更應該是一種電子消費產(chǎn)品,深深地依賴于時尚。MMS支持的媒體類型:1、文本: interact大量字符集;2、圖像:JPEG、GIF87a、GIF99a、WBMP、JPEG2000;3、音頻:AMR、MP3、MIDI、WAV:4、視頻:MPEG4、Quiektime。2.21M雌傳輸方式實現(xiàn) 圍25wAP2.0在WAP2.0標準中,WAP網(wǎng)關不再成為WAP體系結構中的關鍵組成部分。此外,內(nèi)容也不再必須采用二進制編碼;XHTML繼續(xù)采

5、用文本格式?？墒?由于許多人還要依靠那些必需、M廿1.0標準的移動設備,同時因為wAP,wSP協(xié)議棧仍用于傳輸用途,所以你還要支持W廿1.0網(wǎng)關。了保持后向兼容保留了對WAPI.x協(xié)議棧的支持,同時還支持:-WAE支持擴展超文本標識語言(XH刑L;一超文本傳輸協(xié)議,支持HrrP兒1:.傳輸層安全(TLS,支持端到端的加密;.支持優(yōu)化的TCP/IP協(xié)議。除此之外,WAP20還對現(xiàn)有功能進行了完善和增強:-UAPmf:使得手機可以自動匯報自身的功能,使得應用可以更好地與手機匹配;-WAP.Push:除了通過現(xiàn)有的WTP方式外,還可以通過HrrP方式實現(xiàn);一WTA(Wireless Telephon

6、y Application,使得w岬應用頁面中可以嵌入豐富的語音操作功能。非常適合于CDMA或GPRS等分組交換網(wǎng)絡;.SyncML:完善了基于SyncML語言的數(shù)據(jù)同步機制:一圖形標記:豐富交流手段。2.22MMS網(wǎng)絡結構與工作原理MMS系統(tǒng)協(xié)議棧參考結構如下圖2-6所示 圖2-6刪S結構框架(1MMS網(wǎng)絡基本結構移動多媒體信息業(yè)務系統(tǒng)涵蓋了多種類型的網(wǎng)絡,并可以集成這些網(wǎng)絡中現(xiàn)有的信息業(yè)務系統(tǒng)。移動終端在多媒體信息業(yè)務環(huán)境(MMSE中進行操作。此環(huán)境既包括2.5G和3G網(wǎng)絡,也有網(wǎng)絡間的相互漫游等情況。MMSE提供了所有相關的業(yè)務成份,如:信息的發(fā)送、存儲、通知。它們既可位于同一網(wǎng)絡中或分

7、布于不同的網(wǎng)絡中。在MMS服務投放市場以前,很多關于網(wǎng)絡的實際準備工作必須預先完成。在軟、硬件的準備上除了可以接收MMS的終端外,還需要MMS中,tL,、WAP網(wǎng)關、數(shù)據(jù)庫服務器、增值服務(VAS等。多媒體信息中心(MMSC:在整個在多媒體信息業(yè)務環(huán)境(MMSE中,多媒體信息中心(MMSC是系統(tǒng)的核心。由MMS服務器、MMS中繼、信息存儲器和數(shù)據(jù)庫組成。MMSC是MMS網(wǎng)絡結構的核心,它提供存儲和操作支持,允許終端到終端和終端到電子郵件的即時多媒體信息傳送,同時支持靈活的尋址能力。MMSC 是將MMS信息從發(fā)送者傳遞到接收者的存儲和轉發(fā)網(wǎng)絡元素。MMSC的概念與SMSC相似,即服務器只在查找接

8、收者電話的期間存儲信息。在找到接收電話以后,10 困2-9GPRS網(wǎng)絡模型上圖所示為GPRS網(wǎng)絡的簡化模型。GPRS在一個發(fā)送實體和一個或多個接收實體之間提供數(shù)據(jù)傳送能力。這些實體可以是移動用戶或終端設備,后者被連接到一個GPRS網(wǎng)絡或一個外部的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。GGSN在GPRS網(wǎng)絡和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)之間起關口站的作用,它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接,如IsDN和LAN等。SGSN記錄移動臺的當前位置信息,并在移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,為服務區(qū)內(nèi)所有用戶提供雙向的分組路由。系統(tǒng)共用GSM基站,但基站要進行軟件更新,并采用新的GPRS移動臺。GPRS要增加新的移動性管理程序,通過

9、路由器實現(xiàn)GPRS骨干網(wǎng)互聯(lián)。移動臺(Ms和SGSN之間的GPRS分層協(xié)議模型如圖2.10所示。Um接口是GsM的空中接口。Urn接口上的通信協(xié)議有5層,自下面上依次為物理層、MAC (Mdium AeceSS Contr01層、LLC(Logical Link Contr01層、SNDC(Subnetwork DependantConvergence(子網(wǎng)依賴結合層,是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包,確定TCP/IP 地址和加密方式。在SNDC層。移動臺和SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個或多個SNDC數(shù)據(jù)包單元。SNDC數(shù)據(jù)包單元生成后被放置到LLC幀內(nèi)。層和網(wǎng)絡層。Um 接口的物理層為射頻接口

10、部分,而物理鏈路層則負責提供空中接口的各種邏輯信道。MAC為媒質(zhì)接入控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道,使得這些信道能被不同的移動臺共享。14 GPRS的路由管理是指GPRS網(wǎng)絡如何進行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下三個方面:移動臺發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立、移動臺接收數(shù)據(jù)的路由建立、以及移動臺處于漫游時數(shù)據(jù)路由的建立。第一種情況,如圖中的路徑l所示,當移動臺產(chǎn)生了一個PDU(分組數(shù)據(jù)單元,這個PDU經(jīng)過SNDC層處理,稱為SNDC 數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過LLC層處理為LLC幀,通過空中接口送到GSM網(wǎng)絡中移動臺所處的SGSN。SGSN把數(shù)據(jù)送到GGSN。

11、GGSN把收到的消息進行解裝處理,轉換為可在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送的格式(如PsPDN的PDU,最終送給公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶。為了提高傳輸效率并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?可以對空中接口上的數(shù)據(jù)做壓縮和加密處理。第二種情況中,一個公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動臺,如圖中的路徑2所示。首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標準協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元(如PSPDN中的PDU,通過建立好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動臺所在的SGSN,GsN把PDu封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元,再經(jīng)LLC層處理為LLC幀單元,最終經(jīng)空中接口送給移動臺。第三種情況是一個數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個正

12、在漫游的移動用戶。如圖路由3所示。其數(shù)據(jù)必須經(jīng)過歸屬地的GGSN,然后送到移動用戶A。 圖211GPRS的路由管理1、基于GPRS的WAP應用的協(xié)議棧模型16 北京郵電大學碩士研究生學位論文基于嵌入式Linux,取lGPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究第四章系統(tǒng)軟硬件平臺4.1系統(tǒng)結構本系統(tǒng)組成如圖所示,系統(tǒng)主要由通信模塊、嵌入式控制系統(tǒng)和外圍設備組成。其中通信模塊采用西門子公司生產(chǎn)的MC35i,其組成終端包括1、手機天線;2、SIM 卡:3、電源;4、擴展電路,實現(xiàn)發(fā)送和接收多媒體信息;嵌入式控制系統(tǒng)是由摩托羅拉公司生產(chǎn)的龍珠MXl微處理器及其擴展電路組成,實現(xiàn)對控制命令的解析和執(zhí)行;圖像采集設備包

13、括小型CSI Sensor攝像頭,完成多媒體信息的采集工作。 圖4-1遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構4.2系統(tǒng)硬件組成圖4-1M9328MXLADS開發(fā)板的布局28 2、在Linux上配置PPP進行撥號的步驟在RH9下?lián)芴柨捎玫姆椒ㄖ饕腥N:l、GNOME下的wvdial;2、KDE下的kppp.3、純腳本的PPPon。由于本系統(tǒng)需要將PPP協(xié)議移植到ARM Linux系統(tǒng),因此在RH9調(diào)試時使用純腳本方式。步驟如下:(1編譯內(nèi)核加入PPP支持Linux中PPP的運作包含兩部分:l、內(nèi)核支持;2、PPP daemon,例如pppd守護進程。如果內(nèi)核不支持PPP,可以重新編譯內(nèi)核,以增加對PPP的支持。大部

14、分Linux版本發(fā)行時內(nèi)核已有對PPP的支持。如果在啟動時內(nèi)核報告如下信息: PPP Dynamic channel allocation code copyright1995Caldera,Inc.PPP line discipline registered.則說明內(nèi)核已編譯PPP支持在內(nèi)。PPPdaemon即為PPP軟件,在RH9中為pppd。(2獲得所需的PPP服務器的信息在進行PPP撥號時,必須知道PPP服務器即ISP服務商DNS服務器的名稱。一般DNS服務器有兩個,分別是主要域名服務器和輔助域名服務器。此外,還需要知道此服務器是否需要使用PAP/CHAP?如果是這樣,需要知道用來撥號

15、上網(wǎng)的用戶名與密碼。由于本系統(tǒng)使用中國移動的GPRS“動感地帶”服務,通過咨詢中國移動,得到如下信息:不使用PAP/CHAP進行認證。這些信息在隨后的配置中使用。(3設置串口R_H9下的minicom是一個串口通信工具,就像Windows下的超級終端?？捎脕砼c串口設備通信,如調(diào)試交換機和Modem等?？梢栽赗H9的超級終端中使用minicom -s命令來設置串口。接下來,詳細介紹使用minicom_s設置串口的步驟:A、在超級終端中輸入minicom q,然后回車,會出現(xiàn)如下界面: B、選擇其中的“Sefifl port setup”,接著會顯示如下畫面: 選項A-Serial Deviee:

16、/dev/ttyS0設置串口設備,ttySO表示串口1。選項EBps/Par 是設置波特率以及奇偶校驗,選項F和G分別設置硬件流和軟件流控制。 C、分別設置各項參數(shù)如下:波特率為115200bps,無奇偶校驗,無硬件流和軟件流控制。然后回車。將出現(xiàn)如下畫面:北京郵電大學碩士研究生學位論文基于嵌入式Linux和GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究 D、選擇選項“Save setupdn”即可完成對串口的設置。(4建立名稱與地址解析(DNS設置/etc/resolv.conf文檔和/etc/host.conf文檔:/etc/resolv.conf看起來應該會像這樣:以上的域名服務器地址是從中國移動獲得的。此外,/etc/host.conf文檔看起來應該會像這樣:order hosts,bindmulti Oil它告訴稱解析器在向域名服務器詢問之前先使用主機名稱文檔(即/etc/resolv.eonf中的信息。因為PPP需要設置網(wǎng)絡設備,改變內(nèi)核路由表以及諸如此類的動作,所以它需要以root的權限來做這些事。如果root以外的使用者要能建立PPP連接,那么pppd程序應該設為以root的身份執(zhí)行(setuid:.一rwsr-xr-x l root root95225Jul1l00:2