M2M终端

硬件组成

　　M2M终端的硬件核心为GPRS通信模块MC35i和ARM处理器AT91SAM7S64，它们的接口设计如图1所示。M2M终端对外留有2个RS232串口，通过发送预先定义好的数字指令，可以实现M2M终端的启动、关闭等。当M2M终端与Internet建立连接后，只需把封装好的数据通过串口发送到M2M终端，由其完成向监控中心发送数据的功能。

GPRS模块

　　GPRS模块是实现M2M终端平台的核心部分，设计中采用西门子公司的GPRS通信模块MC35i。本模块包括CPU接口电路、SIM卡接口电路和MC35i外围电路，MC35i支持GPRS的四种编码协议CS-1、CS-2、CS-3和CS-4，理论上传输速率可达172kbps。它具备完整的GSM和GPRS功能，可以广泛应用在相关的M2M数据传输平台上。MC35i提供了标准AT命令界面和一个RS232接口，用于与外部应用系统连接。

ARM处理器

　　本数据传输平台处理器采用ATMEL公司生产的32位ARM7TDMI体系结构处理器AT91SAM7S64，该芯片采用3.3V电压进行供电，支持低功耗模式，它具有64kB的FLASH和16kB的SRAM，具备丰富的外围设备资源，其中包括3个UART通信串口和1个USB2.0全速设备，利用本芯片完成系统功能的同时可以实现系统的高性价比。CPU模块硬件电路包括：时钟电路、JTAG接口电路，RS232接口电路等。

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，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。