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基于实现功耗较低目的的窄带数据传输终端设计

摘要

我国的海域十分辽阔，在探索开发海洋资源的过程中，发展数据传输技术是

必之路。数据传输终端在设计时需要考虑的因素主要是传输速度、功耗。针对

船舶在远海长时间行驶的特点，本论文设计的窄带数据传输终端主要考虑到的是

功耗因素，采用的是功耗较低的窄带数据传输技术。而为了同时能兼顾到传输速

度，本数据终端采用了MSM01A天通模块，利用天通卫星通信技术弥补了传输

速度的短板。天通卫星被称为“中国版的海事卫星”，作为我国自主建设的卫星，

发展前景广阔，传输速度更快，甚至可媲美卫星通信技术领先的发达国家研发的

卫星。

文章基于天通卫星、STM32单片机设计出一款数据传输终端，为远海与岸

基传输数据提供了一种新的解决方案。

关键词：天通卫星；数据传输

目录

1.绪论

1.1课题背景与意义1

1.2国内外研究状况1

1.2.1无线数据传输技术的研究现状1

1.2.2嵌入式网络协议的研究现状2

1.2.3实时操作系统的研究现状2

1.3本文研究的主要内容3

2.终端硬件设计

2.1天通终端通信的硬件选型4

2.2天通模块的通信接口6

2.3STM32单片机的选型6

2.4数据传输方式7

3.Lwip协议栈的分析

3.1Lwip协议特点9

3.2Lwip进程模式9

3.2.1传统的TCP/IP协议栈进程模式9

3.2.2Lwip协议栈进程模式10

3.3Lwip协议栈分析10

4.实操作系统FreeRTOS的移植实现

4.1FreeRTOS原理11

4.2FreeRTOS在STM32上的移植12

4.2.1移植）隹备工作13

4.2.2移植过程13

5.Lwip在FreeRTOS平台下的移植实现

5.1移植接口分析17

5.2操作系统模拟层的实现18

5.2.1文件cc.h的修改18

5.2.2文件cp.h的修改18

5.2.3文件sys_arch.h的修改19

5.2.4文件sys_arch.c的修改19

5.3硬件驱动层的实现21

6.实验测试

6.1测试过程21

6.2测试过程遇到的问题以及解决方案24

6.2.1数据终端收不到平台下发的AT指令24

6.2.2PPP拨号失败24

7.总结与展望

7.1总结24

7.2展望25

参考文献26

1.绪论

1.1课题背景与意义

中国大陆是一个位于西北太平洋沿岸并且拥有长达18000多千米的大陆海

岸线，占地200多万平方千米的海洋渔场和130多万平方千米大陆架面积的地

方。而中华民族长期生存繁衍的重要基础则是这些管辖海域。并且我国还可以很

便利地进入世界各个大洋，还可以对公海与国际海底区域里的海洋资源进行开发

和利用。

到目前为止，我国的海洋数据传输一般情况下利用的是传统的有线网络传输

技术，建设费用比重较大。在途中需要检测有线通信链路的维护情况，当故障发

生时故障点一般很难被找到。在用户设定通信网络后，在系统的需求下，通常会

增加新的设备，在使用有线传输就可能需要重新布置线路。因此，发展无线网络

传输势在必行，不但能更好地节约人力物力，经济效益也能得到显著地提升。

海洋的无线通信传输有诸多优点，综合成本低，性能更稳定，从而摆脱线缆

的束缚；组网灵活，可扩展性好；维护费用低等。当前运用于海洋的无线通信技

术有无线微波通信、基于陆地蜂窝网络的岸基移动通信和卫星通信等。其中，卫

星通信是未来无线通信的大趋势，在海洋信息化建设中扮演了十分重要的角色。

天通一号卫星作为我国自主研发的通信卫星，具备可靠性、可信赖性以及高

性价比，从而很好地解决海洋数据无线传输问题。

1.2国内外研究状况

1.2.1无线数据传输技术的研究现状

无线数据传输是现在乃至未来国际社会主流