随着计算机与自动化技术的发展，各种控制系统在现代化的生产和生活中得到了广泛的应用。由于这些控制系统总是长时间不间断地运转，对系统工作状态进行实时监视和控制是保障系统稳定运行的重要手段。对于远距离的控制系统而言，同样必须实现从被控制对象获取所需监控信息，并在对所获信息进行数据分析和处理后对被控制系统发出控制命令。因此，目前远距离数据传输系统是各种远程监控系统中主要的组成部分之一。

1 综合监控系统总体架构

目前的远程监控系统一般很难满足需求，为此，结合基于工业以太网和GSM无线网络的监控系统的优点，本文提出了一种新的综合监控系统的组成方案，其系统结构示意图如图1所示。

随着Internet网络和GSM网络逐步覆盖全国，本系统方案可充分将两个公用网络结合，这一方面可以利用GSM网络向分布在控制现场的各个子节点发送控制命令，同时可接收来自各子节点所采集到的数据；另一方面，利用以太网接口还可实现与控制中心的计算机或显示屏的通信。这样，在达到对异地设备监视和控制的同时，可以将采集到的数据传送到控制中心的多台计算机或设备，从而实现对控制系统和管理系统的连接，有效解决信息采集、信息分析、信息处理、信息存储、信息输出的集成化系统互联问题。

按照综合监控系统结构示意图，远程监控系统大都由控制中心、监测中心节点和远程监测终端三部分组成。

1．1 GSM无线通信控制终端

GSM无线通信终端的通用体系结构如图2所示。它的位置在系统被测对象的控制现场，作用是对测试现场进行数据采集，再由控制中心分析处理后，根据SMS协议来编码，最后通过GSM网络发送到无线通信的中心节点；同时还负责接收无线通信中心节点的指令，然后由检测到再控制，最后形成一个闭环回路。

1．2 GSM无线通信中心节点

GSM无线通信中心节点的通用体系结构如图3所示。它是整个测控系统的关键，它的位置在通信终端和控制中心之间，是数据和命令传输的中转站。其主要作用是接收来自于通信终端的现场数据，经分析后保存在E2PROM中，同时接收控制中心各主控计算机的采集数据命令；并从以太网接口接收主控计算机的指令传递给通信终端，以对相应的监测设备进行控制。

1．3 控制中心

控制中心的主要体系结构如图4所示。它位于系统的最上面。主控计算机、显示设备通过以太网交换机连接在一起组成局域网，对通信中心节点所采集到的数据实现共享。它的作用是负责接收现场采集到的数据，保存到数据库中，经过对数据的分析做出相应的决策，并由通信中心节点向通信终端发送控制指令，同时通过大屏幕显示器输出，以便实时显示被测对象的运行情况。

2 基于GSM的无线数据传输系统的方案设计

整个无线数据传输系统的核心是微处理器、GSM模块、以太网模块，本方案辅以相应的输入输出模块即可完成，而且模块清楚、任务调度简单、数据处理量小、对实时陛要求不高，所以，本系统选择微控制器+控制系统软件的架构来完成。

2．1 系统硬件结构设计

本系统的硬件详细结构框图如图5所示。下面逐一分析各部分的特点以及选型方法。

(1)处理器

由于普通的8 bit微处理器速度较低，内存小，只能勉强运行一些不复杂的网络协议，因此，总体上不适宜作为系统的微处理器。而ARM7处理器是32 bit处理器，运行频率为40 MHz，内存为8 MB，能够充分保证相关网络协议的运行以及μC／OSII等嵌入式操作系统的移植，也为以后软件的升级和维护带来极大的方便。同时，考虑到系统需要大量的存储器接口和丰富的IO端口(UART／LCD／TSP)资源，因此，本系统选用以ARM7 CPU为控制器，并选取具有丰富接口的开发板作为实验系统。

(2)GSM无线模块

嵌入式系统的GSM通信接口一般采用目前市场上可供二次开发的标准GSM模块。这些通信模块都具备GSM无线通信的全部功能，并提供有标准的UART串行接口，支持GSM07．05所定义的AT命令集指令。因此，MCU能非常方便地通过UART接口与GSM模块相连接，并直接使用AT命令来方便简洁地实现短信息的收发、查寻和管理功能。

(3)以太网通信模块

由于本系统需要以太网接口，但在传输过程中的数据量并不大，对数据传输的速度要求也不高，所以，本设计选用通用的10 Mb／s带宽的以太网模块即可。

(4)输入／输出模块

本系统主要利用LCD和TSP相结合的方法来为用户和设备的交互工作提供良好的显示和输入接口。其设备分辨率为320×240，色彩为256色，画面尺寸为5．7 in。

2．2 系统软件总体设计

整个系统的软件设计是系统设计的重点，包括GSM无线通信中心节点的程序设计和GSM无线通信终端的程序设计。GSM无线通信中心节点的控制系统软件可以使用实时操作系统(RTOS)来实现，也可以由用户自己直接编写控制程序来完成对各任务的调度。本系统的软件结构示意图如图6所示，其中主要包括系统的初始化、主程序、数据显示程序、触摸屏的输入、定时信号采集程序、GSM的通信程序、TCP／IP协议栈程序等几部分。各模块的功能相对独立，模块间的任务调度与处理全部可由系统主程序完成。

由于在现有的实时操作系统中，移植好TCP／IP协议的RTOS基本都需要收费，考虑到系统的成本，以及实时性、协议栈、软件稳定性、可靠性、抗干扰等性能的要求，本系统不使用实时操作系统，而采用C语言从系统底层开始直接编写控制程序。这样可以很好地达到要求。

2．3 开发系统的选择

基于系统的硬件结构设计方案，本系统选用了EmbestARM开发系统。Embest ARM开发系统主要包括Embest IDE集成开发环境、Embest JTAG仿真器、Flash编程器、EmbestEduKit-III开发板等。开发系统的模型图如7所示，它可为用户提供嵌入式系统所需要的整套工具，用户可以利用该平台很方便地设计出自己的目标系统。

3 基于GSM的无线数据传输系统的软件设计

3．1 系统主程序

本系统的主程序主要负责系统各模块的控制和任务调度。

其主程序流程图如图8所示。

3．2 定时模块