基于S3C2410的井下WiFi便携终端的设计

基于S3C2410的井下WiFi便携终端的设计

ＡＲＭ开发与应用

文章编号：１００８－０５７０（２００７）０４－２－０１８６－０３

中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第４－２期

基于S3C2410的井下WiFi便携终端的设计

ＤｅｓｉｇｎＯｆＷｉＦｉＴｅｒｍｉｎａｌＢａｓｅｄｏｎＳ３Ｃ２４１０ＩｎＭｉｎｅＴｕｎｎｅｌ

（西安科技大学）王树奇

孙弋

ＷＡＮＧＳＨＵ－ＱＩＳＵＮＹＩ

摘要：设计了基于ＷｉＦｉ技术的煤矿井下信息设备终端，利用ＷｉＦｉ无线局域网技术和ＶｏＩＰ语音处理技术，通过采用嵌入式微

人员定位和环境监测等功能。各项功能都已经通过处理器Ｓ３Ｃ２４１０和Ｌｉｎｕｘ操作系统作为软件平台可实现ＶｏＩＰ语音通话、

试验，通话时语音清晰，无明显延迟，可以满足井下生产应用的需要。同时终端还具有良好的可扩展性。关键词：井下设备；ＷｉＦｉ；ＶｏＩＰ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ中图分类号：ＴＰ３１６文献标识码：Ａ

技术创新

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｔｕｎｎｅｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｈａｔｃａｕｓｅｄｂｙｄｉｓｕｎｉｔｙ，ａｐｏｒｔａｂｌｅｔｅｒｍｉｎａｌｂａｓｅｄｏｎＷｉＦｉｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｃａｎｐｅｒｆｏｒｍＶｏＩＰ，ｈｕｍａｎｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｕｎｃｉｏｔｎ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｄｅ－ｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＲＭｅｍｂｅｄｄｅｄｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｓｔｈｅｃｏｒｅ；ｔｈｅａｃｃｅｓｓｔｏＷＬＡＮｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇＷｉＦｉｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｄｅ－ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｒｅｌｙｏｎＥｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｗｈｉｃｈｓｅｒｖｅｄａｓｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｕｎｎｅｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＷｉＦｉ；ＶｏＩＰ；ＥｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘ

随着对煤炭需求量的增大，对煤炭生产的高效和安全非常重要。无线通信作为矿井通信与监测的有益补充，越来越受到重视。早期无线通信技术由于其所固有特性使得其在煤矿的应用相对难度较大，近年来由于无线通信技术的发展和煤矿信息化的要求，无线通信技术开始在煤矿得到更加广泛的应用。在漏泄通信、中矿井移动通信的发展过程中，先后出现感应通信、

低频透地通信、矿井蜂窝状移动通信、集群通信等，由于当时技术、功能、使用效果的问题，不能很好的满足企业的需求，故都没有获得大规模的应用。无线通信技术在煤矿安全生产指挥调度系统中的应用主要包括常规通信和应急通信。正常生产中的常规应用主要以调度语音为主，同时考虑数据和图象应用。在近期发展过程中，出现了覆盖井下和地面的无线调度信系统矿用小灵通系统，目前已有实验网在运行，但由于信道数量的限制，它的功能还不完善，还要继续发展。本文研究了基于ＷｉＦｉ技术的井下智能终端正是基于这一思想而研制的新型井下信息设备。通过这一部终端，可实现无线ＶｏＩＰ语音通话，人员定位业务和环境监测功能。

８０２．１１Ｇ是８０２．１１Ｂ的一个扩展。同８０２．１１Ｂ一样，８０２．１１Ｇ也

使用了２．４ＧＨｚ频率，覆盖范围也相同，８０２．１１在２．４频段使用正交频分复用（ＯＦＤＭ）调制技术，使数据传输速率最高可以达到５４Ｍｂｐｓ；８０２．１１Ａ则使用的是５．８ＧＨｚ频率，最高能够以５４Ｍｂｐｓ的速度传递数据，但覆盖范围仅有３０米左右。

２ＶｏＩＰ技术

ＶｏＩＰ（ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰ）是建立在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ基础上的新型数字化传输技术，是在ＩＰ网上通过ＴＣＰ／ＩＰ协议实现的一种电话应用。

传真业务、其业务主要有ＩＰ网络上的语音业务、ＷＥＢ上实现的

实时电话、实交互式语音应答（ＩＶＲ）业务等，另外还包括Ｅ－ｍａｉｌ、

时传真等多种通信业务，也可包括视频通信业务。其基本原理是通过语音压缩算法对语音或图像数据进行压缩编码处理，然后把这些数据按ＴＣＰ／ＩＰ标准进行打包，经过ＩＰ网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包按序串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音或图像信号，从而达到由网络传送语音或图像的目的。

数据、图象的传输，符合三网合ＶｏＩＰ技术可同时支持语音、

一的发展方向。可以将６４ｋｂ／ｓ的话音信号压缩成８ｋｂ／ｓ或更低码速率的数据流；采用分组交换技术，提高了网络资源的利用率，大大降低运营商的投入成本。实现ＶｏＩＰ的信令协议采用

１ＷｉＦｉ技术

ＷｉＦｉ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＦｉｄｅｌｉｔｙ）是ＩＥＥＥ所定义的无线通信标准ＩＥＥＥ８０２．１１，它是一种无线局域网的标准。在有线局域网的基础上通过无线ＨＵＢ、无线访问节点（ＡＰ）、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。８０２．１１标准定义了介质访问接入控制层（ＭＡＣ层）和物理层。物理层定义了工作在２．４ＧＨｚ的ＩＳＭ

频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为２Ｍｂｉｔ／ｓ。两个设备之间的通信可以自由直接的方式进行，也可以在基站或者访问点的协调下进行。８０２．１１Ｂ采用直接序列扩频技术和补偿码键控调制方式。可提供１１Ｍｂ／ｓ、５．５

ＳＩＰ协议，用来解决ＩＰ网上的信令控制，其当前版本定义在

ＲＦＣ３２６１中。它是基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ世界两个最成功的服务Ｗｅｂ和

灵活性、互Ｅ－ｍａｉｌ进行设计的，设计思想成熟，具有可扩展性、

操作性、可重用性、简单高效等特点，因此我们在设计终端时选择了以ＳＩＰ协议为标准进行信令控制。

３便携终端的硬件设计

基于ＷｉＦｉ技术的井下智能终端的硬件设计分为五个部分：核心处理器、用户接口单元和环境存储单元、ＷｉＦｉ、Ｃｏｄｅｃ单元、监测单元。其中最关键的两个部分，一是核心处理器的选择，二

２Ｍｂ／ｓ、１Ｍｂ／ｓ多种速率，覆盖范围为８０米至１００米；Ｍｂ／ｓ、

王树奇：讲师博士

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现场总线技术应用２００例》

基于S3C2410的井下WiFi便携终端的设计

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是ＷｉＦｉ模块的选择。便携终端的硬件设计如图１所示。

ＡＲＭ开发与应用

根据预设条件本地报警。电路设计上我们将８个通道引出，连同电源和地提供了一个１６针的插座，可根据监测需要，制作监测子板，插在插座上即可。例如，要监测瓦斯浓度，可利用敏感元件对瓦斯的催化作用使瓦斯在元件表面上发生无焰燃烧，放出热量使元件温度上升，增加敏感元件铂丝的电阻值，通过惠斯登电桥测量电路测量其敏感元件电阻值变化量，再由运放单元对实现信号放大、调理和量程转换并送入ＡＤＣ口。

由于Ｓ３Ｃ２４１０本身没有ＣＦ卡控制器，设计增加了一片

ＣＬ－ＰＤ６７１０芯片扩展出ＣＦ接口，与ＤＲＣＭ－８１模块直连。Ｃｏｄｅｃ单元是用ＵＤＡ１３４１芯片与Ｓ３Ｃ２４１０的ＩＩＳ接口共同实现。存储单元中ＦＬＡＳＨ采用 …… 此处隐藏：2108字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……