基于MC35i的GPRS无线通信在电梯检验中的应用

胡 晓 ，虞金花，陈 胜，章国宝

（1.江苏省特种设备安全监督检验研究院 江苏 南京 210035；2.东南大学 自动化学院，江苏 南京 210096）

随着我国经济的快速发展，电梯的数量急剧增长，电梯检验的工作量也成倍增加，造成检验人员工作任务过于繁重，长期以往必将影响电梯检验质量。对于此现状，除加快电梯新检验人员培训工作外，重点是需要在检验工作上寻找新的技术手段来提高检验工作效率，降低电梯检验人员工作量，保障电梯检验质量。

GPRS（General Packet Radio Service）全称为通用分组无线业务，是一种基于GSM无线系统的分组交换技术[1]。GPRS是一项数据高速处理技术，它可以以最高达171Kbps的传输速率实现端对端的分组交换数据业务，即将需要传输的数据按一定的长度分组，然后把来自不同数据源的数据分组在信道上交织地进行传输。

GPRS系统包含以下优点：采用开放式结构，向GSM反向兼容；传输速率高，支持4种编码方式（CS-1、CS-2、CS-3、CS-4）；接入速度快，支持IP协议，因此可与其它分组数据网络（如Internet网）进行无缝、直接连接，比电路型数据业务更快建立呼叫[2]。本文根据GPRS无线通信这些特点，将GPRS无线通信应用于电梯检验中，简化了以往电梯检验中数据传输的繁琐步骤，提高了电梯检验的效率以及检验质量。

1 电梯检验设备系统结构

图1为基于GPRS无线通信的电梯检验设备的系统结构。该系统主要分为7个部分：基于S3C2440的微处理器模块；用于微处理器供电的电源管理模块；用于时间控制的时钟模块；用于电梯检验信息显示的液晶显示模块；用于存储电梯检验信息的存储器模块；用于S3C2440处理器程序调试的软件调试接口模块；基于MC35i模块的GPRS无线通信模块。

该系统的工作流程：电梯检验设备上电工作后，首先通过GPRS无线模块从数据中心下载检验任务，并且显示在液晶显示屏上，然后根据具体检验任务进行电梯检验，显示检验结果，并且将检验信息存储在存储器中，最终通过GPRS无线模块将电梯检验信息上传到数据中心。

图1 电梯检验系统结构图Fig.1 The system structure of elevator inspection

2 系统硬件设计

2.1 微处理器选择

S3C2440是三星公司开发一款16/32位RISC微处理器，基于ARM920T内核，ARM920T实现了MMU，AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构，这个结构具有独立的16 kB指令高速缓存和16 kB数据高速缓存，工作频率可以达到400 MHz。芯片内部NAND控制器，通用串行接口，2个USB host，1个USB设备，摄像头和MMC接口。S3C2440具有 130个通用I/O接口以及24个外部中断，支持快速中断[3]。

S3C2440体积小，功耗低，丰富的接口资源、存储方式等为实现电梯检验设备提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案。

2.2 GPRS硬件模块

MC35i是SIEMENS（西门子）公司推出的GSM/GPRS双模模块，主要为语音传输、短消息和GPRS数据业务提供无线接口，具有很高的可靠性和易用性，适合开发一些基于GSM/GPRS的如监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位等无线应用产品[4]。

该模块集成了完整的GSM射频模块和GSM的基带处理器，基带处理器作为MC35i的核心，主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。

图2 MC35i模块电路图Fig.2 Circuit diagram of MC35i

2.3 时钟和存储模块

S3C2440只需要外部的一个12 MHz到20 MHz的时钟信号就可以通过内部的PLL模块产生需要的时钟信号，本文设计时采用了一个12 MHz的无源晶振作为S3C2440的外部时钟。

S3C2440是一个32位的嵌入式处理器，本文选用两片16位SDRAM芯片组成32位数据总线。应用bank6作为SDRAM的寻址空间，采用了nGCS6作为SDRAM的片选。

图3 S3C2440外部时钟电路图Fig.3 Real-time clock circuit

S3C2440的内部有4KB左右的存储空间。同时，S3C2440集成了FLASH控制器和SD接口。依据设计，本文采用了128MB的SDRAM、1GB的Nand Flash以及SD卡的外扩存储器方案。

NAND Flash存储器是一种不易失且可重写的存储器，即使在系统掉电后也不会丢失信息，一般用于存放程序代码、用户数据等。S3C2440集成了8位/16位的NAND Flash控制器，支持512/1024/2048个字节的NAND Flash页面大小。NAND Flash采用非标准总线形式的地址和数据传输方式，需要专门的NAND Flash控制器来完成对其寻址和数据读写[5]，具体电路连接如图4所示。

图4 NAND Flash控制器电路连接图Fig.4 The circuit connection diagram of NAND flash controller

3 系统软件设计

电梯检验设备系统软件主要包括GPRS模块控制程序、电梯检验设备主程序两部分。系统启动后自动运行软件程序，完成通过GPRS无线通信从数据中心下载电梯检验任务、完成检验任务、使用GPRS模块无线通信实时上传检验结果数据到数据中心。

3.1 GPRS模块软件设计

电梯检验设备中使用的GPRS模块为西门子公司生产的MC35i，该设备支持AT指令控制，处理器通过串口与MC35i模块进行数据传输。该模块软件主要包括模块初始化、指令和数据发送、数据接收处理，这3部分操作都通过串口与MC35i数据通信完成。串口数据发送和接收调用串口模块的通用接口函数即可实现，这部分编程不详细介绍，本文重点介绍MC35i控制编程。

电梯检验设备进行GPRS无线通信，首先需要与服务器建立GPRS连接，即实现GPRS登陆。在登陆前需要使用AT指令对无线通信模块MC35i进行初始化设置，设置内容包括连接方式、服务类型、接入点名称、服务器地址及端口。初始化完成后即可开启网络服务，模块会自动登录到服务器的相应端口上，登陆完成后就可以进行数据通信了。MC35i模块初始化程序流程图如图5所示。

3.2 电梯检验设备主程序设计

S3C2440处理器通过RS232串口和GPRS无线模块进行通信。首先处理器通过串口向MC35i模块发送指令从数据中心下载检验任务，然后通过串口接收MC35i无线模块发送过来的数据，获取电梯检验任务并显示在显示屏上，电梯检验结束后经过数据分析处理器将检验结果通过串口发送给MC35i无线模块，最后由MC35i无线模块将检验结果发送给数据中心，电梯检验设备软件设计流程图如图6所示。

图5 MC35i模块初始化程序流程图Fig.5 Initialization program flow chart of MC35i

4 系统运行结果

基于MC35i的电梯检验设备应用效果测试工作是对整个电梯检验管理系统运行情况的彻底检查，主要目的是测试电梯检验设备应用到检验工作的效果。

图6 电梯检验设备软件设计流程图Fig.6 Software flow chart

测试工作制定了测试方案，对测试的范围、流程、方法及要求作出了具体的规定。测试工作包括了从检验任务受理开始，一直到检验报告生成等系统涉及的所有环节。测试工作选取了6个检验小组，12名检验人员（其中有检验师6名）分别采用传统检验管理系统和基于GPRS无线通信的检验设备对226台电梯设备进行了检验。

通过测试，统计分析了检验信息输入的时间及准确性[6]，检验记录及检验报告处理时间及信息的准确性等要素。具体测试结果如下：

表1 信息输入效率及准确性比较Tab.1 Comparison of the efficiency and accuracy of information input

表2 检验报告出具效率及准确性比较Tab.2 Comparison of the efficiency and accuracy of report

5 结束语

本文主要是研究利用基于MC35i的GPRS无线通信[7]实现电梯、检验人员及检验业务系统三者之间信息交互，从而优化电梯检验工作业务流程，提高检验效率及检验质量，减轻检验人员工作负担，降低电梯检验风险。

本文设计的基于GPRS无线通信的电梯检验设备已通过实际应用测试，信息输入时间以及检验报告出具时间是传统信息检验系统的1/3，并且信息输入准确性和检验报告准确性比传统信息检验系统高，差错率几乎为0，因此基于GPRS无线通信的电梯检验设备能很好的提高电梯检验效率，具有良好的应用前景。

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