摘要：本文系统是利用LKT4201单片机芯片来控制JF24D高频率收发信号模块，利用无线传输协议TD－LTE实现任意两机之间短消息数据的互通。该无线通讯短信收发系统具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，能应用于远程数据采集、监控、报警等领域中。
关键词：TD-LTE技术；无线通讯短信；收发系统设计
引言
本文主要介绍基于JF24D高频率收发信号模块设计的二进制码无线通讯短信收发单群机通讯系统。该通讯系统采用目前流行的TD－LTE无线传输技术设计，在高频率发射和接收信号模块的基础上实现任意两机之间的短信数据收发通信，以及单机系统对群机系统的数据收发通信技术。
一、无线通讯短信收发系统软件设计
软件的主要功能是调度、监控和维护硬件系统，负责管理硬件系统中各种独立的硬件，使其可以协调工作。
基于TD－LTE技术的无线通讯短信收发系统的软件系统中的软件主程序采用软件设计结构模块化处理，使各软件模块之间的层次分明。首先，通过主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，然后定义和调试各个框架之间的输入、输出链接关系。模块化设计能够有效降低程序设计的复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。
本软件系统复位结构设计在开始时首先判断是否上电，用来区别上电复位与非上电复位，上电复位执行的是上电复位初始化程序，否则执行所有复位初始化程序。结构上采用分散处理方式，主要数据采取的是3：2表决方法，基本实现0扰动。所有控制参数（包括开关参数）和接收的数据参数做到集中分批处理，提高软件系统的运行效率。设计中还采用特殊功能寄存器存储值的冗余重置分批处理技术，使整个软件系统更稳定地运行工作。
软件系统的主程序运行流程如下图所示。
二、无线通讯功能模块设计
系统无线通讯模块采用了OSI七层模型中的物理层、数据链路层和应用层，各层之间相互独立，灵活性好，适应性强。
物理层：物理层处于硬件层，主要任务是收发信号。该层要处理的问题是：如何排除信号扰动；能否支持全双工。本系统设计中使用的JF24D高频率发射和接收信号模块作为无线通讯的中介，时分复用（TDD）的工作方式限制了信号传递在同一时刻只能行进在单方向，双向信号传递需要交替进行。
数据链路层：数据链路层使用由硬件层提供的server，并通过错误处理机制将单一的数据链路改造成可靠的数据链路，然后提供给应用层。数据链路层采用帧为传送单位进行数据传送，每帧包括数据首部和测试信号。在此采用TD－LTE无线传输协议，该协议是一种专门为移动宽带应用而设计的无线国际通讯技术标准。
应用层：应用层处于系统的最顶层，其为应用进程直接提供应用端口，直接为用户应用提供相应服务。在此采用无线通讯协议MBP。
系统无线通讯模块主要包括编写消息、发送消息和接收消息模块。该模块在实验室试运行一周后，没有出现掉线的情况，数据收发的速度也很快。该模块具有性能稳定，外形小巧，性价比高等优点。
2.1编写短消息设计
该模块主要为了对短消息的内容进行处理，设计包括短消息内容删除、快捷键的设置、短消息输入光标等。因为受IPS屏幕大小的限制，编写消息内容的字数不能超过68个英文字符，输入字数的数量不超过64个英文字符，发送消息内容结束后可自动添加用户名。IPS显示屏的第1行显示的状态主要包括输入状态、时钟显示和大小写状态等。在该模块中，主要是做好IPS显示屏消息结尾的定位，以及输入消息内容到屏幕后做出相应的短信消息显示。
2.2发送短消息设计
短消息信号的发送模块实现无线通讯协议应用层的功能，短信内容采用二进制码，取值范围为18H～8AH。8CH～8FH作为特殊功能信号码来处理。短信内容编写的格式要求为“用户名+编辑信息”。应用层的短信通讯协议MBP要求发送端发射的短信信号的顺序是：
（1）短消息开始发送状态显示；
（2）编写短消息接收者的名称；
（3）等待接收者的应答；
（4）收到接收者应答短消息信号后开始发送短消息；
（5）发完后发送执行结束短消息；
（6）等待接收者的短消息信号结束的应答。
在无线通讯技术中可能会出现一种情况：短消息信号收发过程中信息丢失。当没有收到开始的应答短消息信号时系统将从第1步重新执行短消息发送程序。若执行4次重启短消息发送机制仍无应答，就得出“消息发送失败”的结果，否则用户显示“新短消息”。
2.3接收短消息设计
接收短消息设计主要是利用应用层协议对短消息内容进行解析。根据协议的规定，在解析中只要判断出接收到短消息开始码，就将接收短消息的标志位设置为1，并开始设置一个短消息通讯超时值，然后继续接收下3个字符再与消息接收端用户名进行匹配，匹配成功继续执行程序下一步。应用层通讯协议要求接收消息机制为：
（1）接收到短消息开始信号后立刻接收短消息；
（2）与自定义名比较，若用户名匹配就反馈应答短消息信号，否则返回到接收短消息第1步重新执行程序；
（3）继续接收短消息内容；
（4）接收到结束信号后立刻反馈给应答处理机制，若没收到短消息结束的信号且通讯时间超时，则返回到接收短消息的第1步重新执行程序。
在任何状态收到短信的结束码后，都会在IPS显示屏的第1行显示“新短消息”，短消息接收端可以随时查看新短消息的内容。
结束语：综上所述，本文设计的无线通讯短信收发系统是利用LKT4201单片机来控制JF24D高频率收发信号模块，实现短消息的收发与数据的无线传输。本系统的硬件部分和软件部分的设计与实现都已经完成，具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，能应用于远程数据采集、监控、报警等领域中。
参考文献
[1]王映民，等．TD－LTE技术原理与系统设计［M］．北京：人民邮电出版社，2010．
[2]［瑞典］ErikDahlman，等．4G移动通信技术权威指南［M］．堵久辉，缪庆育译．北京：人民邮电出版社，2012．
论文作者:崔岑
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/1
标签：短消息论文; 信号论文; 收发论文; 系统论文; 模块论文; 数据论文; 无线通讯论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;