Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
GSM ТЕРМІНАЛ З КРИПТОГРАФІЧНО ЗАХИЩЕНИМ КАНАЛОМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ ДЛЯ ПОТРЕБ ТЕЛЕМЕТРІЇ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІКТА
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра захисту інформації
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Дипломна робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ІКТА
Кафедра захисту інформації
ДИПЛОМНА РОБОТА
НА ТЕМУ:
“GSM ТЕРМІНАЛ З КРИПТОГРАФІЧНО ЗАХИЩЕНИМ КАНАЛОМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ ДЛЯ ПОТРЕБ ТЕЛЕМЕТРІЇ”
Студент групи ЗІ-41 Кривенчук Микола Володимирович
Дипломник:______________/М.В. Кривенчук/
Керівник роботи:______________/Я.Р. Совин /
Консультанти:______________/______________/
______________/______________/
Завідувач кафедри ______________ В.Б. Дудикевич
“____”________________2011р.
2011 р.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Інститут комп’ютерних технологій, автоматики і метрології
Кафедра захисту інформації
Спеціальність 6.170102 “Системи технічного захисту інформації”
“З А Т В Е Р Д Ж У Ю”
Завідувач кафедри ЗІ
___________В.Б. Дудикевич
“____” _____________ 2011р.
З А В Д А Н Н Я
На кваліфікаційну роботу (проект) студента групи ЗІ-41 ОКР бакалавр
КРИВЕНЧУКУ МИКОЛІ ВОЛОДИМИРОВИЧУ
1. Тема роботи: затверджена наказом по університету від “____”____________2011р. №_______________.
2. Термін здачі студентом закінченої роботи “____”____________2011р.
3. Вихідні дані для роботи:
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки:
5. Перелік графічного матеріалу:
6. Перелік програмних продуктів, які належать використати в процесі розроблення проекту:
7. Консультування роботи, із зазначенням підрозділів роботи:
Розділ
Консультанти
Завдання видав
Завдання прийняв
Підпис
Дата
Підпис
Дата
8. Дата, коли видано завдання: “____”____________2011р.
Керівник_____________ Я.Р. Совин
Завдання прийняв до виконання_____________ М.В. Кривенчук
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№
з/п
Назва етапів роботи
Термін
виконання етапів роботи
Примітка
Студент_____________ М.В. Кривенчук
Керівник_____________ Я.Р. Совин
АНОТАЦІЯ
Метою даної КРБ є послідовно і доступно описати етапи розроблення GSM-терміналу з захищеним каналом передачі даних для потреб телеметрії, обґрунтувати вибір складових даного пристрою, випробувати його в роботі і переконатись в правильності функціонування, а також отримати практичні навички, закріпити отримані знання і здобути нові.
Ця робота складається з трьох розділів, в першому розділі теоретично описується актуальність даної розробки на сьогоднішній день, сфери застосування та порівняльна характеристика вже існуючих подібних пристроїв.
В другому описуються основні вузли GSM-терміналу, функціональне призначення і обґрунтування їх практичного вибору, а також необхідні розрахунки.
Третій розділ описує етапи розроблення програмного забезпечення, яке буде керувати роботою приладу, крім того описується і стадія тестування роботи GSM-терміналу.
В результаті роботи над даним проектом було отримано працездатний прилад, який призначений для послідовного передавання авторизованому користувачу криптографічно захищених даних від восьми різних аналогових джерел через безпровідний GSM-канал.
ABSTRACT
The purpose of this rub is consistently available to describe the stages of construction of GSM-terminal and the secure transfer of data for the purposes of telemetry, choice of base components of the device, try it at work and make sure operates properly, and gain practical skills, strengthen current knowledge and gain new.
This work consists of three sections, the first section describes the theoretical relevance of this development to date, scope and comparative characteristics of existing similar devices.
The second describes the main components of GSM-terminal functionality and justify their choice of practical and necessary calculations.
The third section describes the stages of software development, which will manage the operation and also describes the testing phase of the GSM-terminal. As a result of the work on this project received an efficient device that is designed for serial transmission of cryptographically secure data from eight different analog sources to an authorized user via a wireless GSM-channel.
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРИ
1.1. Сфери використання GSM-терміналів
1.2. Аналіз існуючих GSM-терміналів
1.3. Постановка завдання
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБЛЕННЯ АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ
2.1. Розроблення функціональної схеми
2.2. Розроблення принципової схеми
2.2.1. Вибір GSM-модуля
2.2.2. Вибір мікроконтролера
2.2.3. Вибір елемента спряження
2.2.4. Вибір вхідних буферів
2.3. Вибір алгоритму шифрування
РОЗДІЛ 3. РОЗРОБЛЕННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ МІКРОКОНТРОЛЕРА
3.1. Розроблення програмного забезпечення для керування
GSM-модемом
3.2. Розроблення програмного забезпечення для аналогово-цифрового перетворення
3.3. Розроблення програмного забезпечення для шифрування
3.4. Тестування терміналу
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА
СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ
2G – Second generation (друге покоління)
CSD – Circuit Switched Data
DTMF – Dual Tone Multy-Frequency
EDGE –
EGSM – Extended Global System for Mobile Communications
FME –
FTP – File Transfer Protocol
GPRS – General Packet Radio Service
GSM – Global System for Mobile Communications
HSCSD – High Speed Circuit Switched Data
IP – Internet Protocol
M2M – Machine to Machine
MIPS – Million(s) operations Per Second
PBCCH –
PCCCH –
SD – Secure Digital
TCP –
MMC – MultiMedia Card
MMCX –
SIM – Subscriber Identity Module
SMA –
SMTP – Simple Mail Transfer Protocol
UDP –
USART (укр. УСАПП) – Universal Sync/Async Receiver/Tranciever
USB – Universal Serial Bus
USSD –
XTEA – eXtended TEA
АЦП – Аналогово-Цифровий Перетворювач
ПЗ – Програмне Забезпечення
УСАПП (англ.USART) – Універсальний Синхронний\Асинхронний Приймач\Передавач
ЦАП – Цифро-Аналоговий Перетворювач
ВСТУП
Актуальність розглянутої в цій КРБ теми складно переоцінити в сучасних умовах життя, телеметрія знайшла своє застосування в наступних областях:
Медицина
Телеметрія (біотелеметрія) також використовується для спостереження за пацієнтами, що знаходяться під загрозою виникнення патологічної сердечної діяльності, що в основному перебувають в кардіологічних диспансерах. До таких пацієнтів підключаються вимірювальні, записуючі і передавальні пристрої. Зареєстровані дані можуть бути використані лікарями в діагностиці стану пацієнта. Завдяки функціям сигналу тривоги медичні сестри можуть бути оповіщені при виникненні різких загострень або небезпечних станів для пацієнта або для спостереження за реакцією організму на медикаментозне лікування антиаритмічними препаратами.
Оборона і космос
Телеметрія - доступна технологія для великих складних систем, таких як ракети, реактори, космічні апарати, нафтові платформи і хімічні заводи, оскільки вона дозволяє автоматичне спостереження, тривожну сигналізацію, запис і збереження даних, необхідних для безпечних, ефективних дій. Такі космічні агентства як НАСА, ЕКА і інші використовують телеметричні/ телекеровані системи для збору даних з діючих космічних апаратів і супутників. Телеметрія життєво важлива в розвитку ракет, супутників і авіації, оскільки ці системи можуть бути знищені потім або під час проведення теста. Інженерам потрібна інформація про критичні параметри для аналізу (і поліпшення). Без застосування телеметрії такого роду дані часто виявляються недоступними.
Розвідка
Телеметрія була життєво важливим джерелом про тестування радянських ракет для британської і американської розвідок. Для цієї мети США розмістили пост прослуховування в Ірані. Зрештою Ради розкрили цю розвідувальну діяльність американців по збору і розшифровці телеметричних сигналів про тестування ракет. СРСР з кораблів в Кардиганській затоці прослуховував сигнали при випробуваннях британських ракет, що проводяться там.
Ракетна техніка
У ракетній техніці телеметричне устаткування стає невід'ємною частиною устаткування ракет, що використовуються при спостереженні за процесом ракетного запуску, для отримання інформації про параметри зовнішнього середовища (температури, прискорень, вібрацій) про енергопостачання, точному вирівнюванні антени і (на довгих дистанціях, наприклад при космічному польоті) про час поширення сигналу.
Правоохоронна діяльність
Телеметричне устаткування корисне в правоохоронній діяльності для відстежування людей і нагляду за майном. Засуджені в період випробування після дострокового звільнення можуть носити браслет на кисті, який може попереджати владу про порушення злочинцем умов свого звільнення, таких як відступ від встановлених меж або відвідування недозволених місць.
Телеметричне устаткування дає можливість застосувати ідею "машин-пасток". Правоохоронні органи можуть оснащувати машини камерами і стежачим устаткуванням і залишати машини в тих місцях, де очікується їх угін. Після угону телеметричне устаткування передає інформацію про місце розташування транспортного засобу і співробітники правоохоронних органів можуть заглушити мотор і замкнути двері після.
Авто- і мотоспорт
Телеметрія є ключовим чинником в сучасному автоспорті. Інженери можуть обробляти величезну кількість даних, збираних в ході пробного заїзду і використовувати їх для відповідної модернізації автомобіля і досягненні при цьому оптимальних властивостей. Системи, що використовуються в таких серіях перегонів як Формула-1, настільки просунулися, що дозволяють вирахувати можливий час проходження кругу.
Деякі приклади необхідних вимірів включають прискорення (сили тяжіння) по трьох осях, графіки температур, швидкість обертання коліс і зміщення підвіски. У Формулі-1 також записуються дії пілота, що дозволяє команді оцінити його продуктивність і при нещасному випадку Міжнародна автомобільна федерація може визначити або виключити роль помилки пілота як можливий випадок. На додаток існують деякі серії, де реалізується ідея "двошляхової телеметрії". Ідея припускає, що інженери мають можливість оновлювати калібрування в режимі реального часу, можливо, коли автомобіль проходить трасу.
Роздрібна торгівля
У 2005 на семінарі в Лас-Вегасі було відмічено, що вступ телеметричного устаткування, що дозволяє торговельним автоматам передавати інформацію про продажі і облік маршрутним вантажівкам або в штаби. Ця інформація може бути використана для різноманітних цілей, таких як повідомлення водія перед поїздкою які пункти мають бути поповнені, що відміняє необхідність першої перевірочної поїздки перед проведенням внутрішньої інвентаризації. Торговці починають використовувати бирки RFID для проведення обліку і запобігання крадіжкам товарів. Більшість з цих бирок пасивно зчитаються пристроями зчитування RFID (наприклад біля каси), але активні RFID можуть періодично передавати інформацію за допомогою телеметрії на базову станцію.
Сільське господарство
Більшість видів діяльності, пов'язаних з благополучним станом сільськогосподарських культур і отримання хороших урожаїв залежить від своєчасного надання даних про стан погоди і ґрунту. Таким чином, безпровідні метеостанції грають важливу роль в профілактиці захворювань і співвимірному зрошуванні. Ці метеостанції передають на базову станцію інформацію про важливі параметри, необхідні для ухвалення рішень: про температуру і відносну вологість повітря, випадання опадів і вологості листя (для побудови моделей профілактики захворювань), сонячній радіації швидкості вітру (для розрахунку випару) і для зволоженості ґрунту, за допомогою чого оцінюється проникнення води в грунт до коріння рослин, що необхідно для ухвалення рішень про зрошування. Оскільки місцеві мікроклімати можуть істотно розрізнятися, таку інформацію необхідно отримувати буквально прямо від сільськогосподарських культур. Зазвичай станції моніторингу передають дані використовуючи наземне радіо, хоча час від часу використовуються і супутникові системи. Також використовуються сонячні батареї для забезпечення незалежності станцій від місцевої інфраструктури.
Водопостачання і водовідведення
Телеметрія стала істотною підмогою у водокористуванні, вона застосовується при оцінці якості води і виміру показників потоку. Телеметрія в основному застосовується в автоматичних водолічильниках, моніторингу підводних вод, визначенні витоків в розподільних трубопроводах. Дані виходять практично в реальному часі і дозволяють негайно реагувати на події.
На фабриках, будівництвах і в будинках проводиться спостереження в безлічі місць розташування за енергоспоживанням таких систем як клімат-контроль разом з пов'язаними параметрами (наприклад температурою) за допомогою безпровідної телеметрії на одну центральну точку. Інформація збирається і обробляється, дозволяючи приймати найбільш розумні рішення що стосуються найбільш ефективних шляхів використання енергії. Такі системи також дозволяють здійснювати профілактичне технічне обслуговування.
Системи безпеки (сигналізація, відеоспостереження);
Буріння похилих свердловин;
Системи глобального позиціонування, у тому числі супутниковий моніторинг транспорту;
Енергетика;
Розумні будинки;
Вузли магістральних ліній зв'язку ;
Дослідження дикої природи;
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Сфери використання GSM терміналів
Найбільш широке покриття при використанні відносно простого обладнання має стандарт безпровідної передачі даних другого покоління (2G) – GSM (Global System for Mobile Communications). З розвитком систем мобільного зв’язку ринок наповнився різноманітними GSM-модулями, що дають змогу передавати інформацію в будь-яку точку земної поверхні, де є покриття GSM мережі. Досягнення сучасної електроніки дали змогу зробити такі модеми мініатюрними, від мікросхем, що можуть бути встановлені безпосередньо на проектовану друковані плату до завершених промислових модулів, захищених пластмасовим або металевим корпусом, що зберігають працездатність при суворих кліматичних умовах і вібраціях. На основі таких модулів зараз побудовано майже всі мобільні телеметричні системи віддаленого доступу, охоронні сигналізації, платіжні термінали, тощо. Мобільні телефони, що зараз має при собі 9 з 10ти людей в найпростішому випадку це всього лиш мікроконтролер, що отримує дані від користувача у вигляді голосу і керує роботою GSM-модема.
Безпровідній модем (модуль або шлюз) - це приймач, що використовує мережі операторів мобільного зв'язку для передачі і прийому інформації. Для використання мережі стільникового зв'язку в модем зазвичай вставляється SIM-карта. Безпровідний модем може бути інтегрований в різне телеметричне, диспетчерське, охоронне і інше устаткування.
У своїй роботі безпровідні модеми використовують додаткові пристрої управління. В залежності від того, з яким давачем спряжений GSM-модем варіюється і призначення кінцевого приладу, наприклад підключення клавіатури і картоприймача дасть можливість реалізувати захищений платіжний термінал, цифрового сенсора/зчитувача – сигналізацію або систему контролю доступу, аналоговий сенсор, для прикладу мікрофон – прослуховування з передачею по GSM каналу. PIR-сенсор, сенсор вологості, витоку газу, диму - протипожежну сигналізацію. Також можна об’єднати інші цифрові схеми з інтерфейсами RS-232, RS-485, SPI, TWI, I2C, що значно розширюють можливості, функціональність та призначення приладу.
Безпровідні модеми можуть використовуватися замість звичайних телефонних модемів (у банкоматах, торговельних автоматах, охоронних системах, системах дистанційного керування, комп'ютерах), а також для інтеграції в програмно-апаратні комплекси.
Використовується безпровідний модем в місцях, де доступний мобільний зв'язок і можна підключити ноутбук або персональний комп'ютер до інтернету і відправляти електронні повідомлення, пересилати та отримувати файли. Деякі типи безпровідних модемів можуть працювати як телефонні шлюзи для передачі голосових, відео і текстових даних там, де не може бути використана традиційна фіксована лінія, або, де дешевше використовувати стільниковий засіб передавання інформації.
1.2 Аналіз існуючих GSM-терміналів
На основі зібраної інформації до уваги можна прийняти наступні існуючі GSM термінали:
- Siemens TC65 Terminal
GSM-модем Siemens TC65 Terminal (рис.1.1) - чотирьохдіапазонний стільниковий термінал. Призначений для передачі голосу і даних через GSM-мережі.
Рис. 1.1 – Siemens TC65 Terminal
GSM-термінал обладнаний модулем Siemens TC65 з підтримкою GPRS (Class 12), стандартними промисловими інтерфейсами і Java-платформою розробки ПЗ для створення власних M2M-додатків. Java-середовище дозволяє запускати додатки безпосередньо через мікропроцесор терміналу, що, у свою чергу, дає можливість користувачам управляти запущеними M2M-додатками.
Завдяки вбудованому TCP/IP-стеку дані, наприклад показники датчиків, можуть бути передані на сервер через інтернет. Безпека середовища передачі даних забезпечується використанням HTTPS і PKI-шифрування.
Робота в зручному і захищеному середовищі програмування Java дозволяє розробникові використовувати комунікаційні ресурси пристрою, повністю задіюючи його функціональність і тим самим скорочуючи витрати. Siemens TC65 Terminal забезпечує зручне управління M2M-додатками і безпечну віддалену підтримку і поновлення ПЗ.
Технічні характеристики Siemens TC65 Terminal подано у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Технічні характеристики Siemens TC65
GS -модем Siemens TC65 Terminal
Стандарт зв'язку
GSM 900 / 1800 / 1900 / 850
Пам'ять
400 Кб RAM, 1.7 Мб Flash
Живлення
+8..+30 В (постійний струм)
Розміри
130 x 90 x 38 мм
Вага
190 грам
Діапазон температур
- 30..+65 °C
Послуги підтримувані оператором
SMS
USSD
CSD
Інтерфейси / порти
Serial (COM)
RJ - 11
GPRS Class
Class B
GPRS Multislot Class
Class 12
Вбудовані стеки
TCP/IP стек
Тип антенного роз'єму
SMA-male
Додатково
J2ME, IMP NG (Next Generation)
Шифрування даних HTTPS і PKI
Підтримка TCP, UDP, HTTP, FTP, SMTP, POP3
Віддалене оновлення ПЗ
Інтерфейси: 9-контактний SUB-D роз'єм послідовного інтерфейсу з протоколом ITU-T V.24, роз'єм 24-pin Micro-N-Lock, I2C-шина, SPI-шина, 2 аналогові входи (АЦП), 10xGPIO, VDD (2.9 В)
Світловий індикатор стану
Інтерфейс SIM-карт 3 В, 1.8 В
CSD: до 14.4 кбіт/с, V.110, USSD, режим непрозорої передачі
- Siemens MC75 (рис.1.2)
GSM-модем Siemens MC75 – перший GSM/GPRS-модуль з підтримкою технології EDGE, завдяки якій можлива високошвидкісна і надійна передача мультимедійної інформації, потокових аудіо- і відеоданих, цифрових фотографій, обмін миттєвими повідомленнями.
Швидкість передачі EDGE в три рази перевищує швидкість передачі по GPRS-каналу і досягає 474 Кбіт/с. Альтернативою EDGE в модулі виступає підтримка GPRS Multislot Class 12. Модуль оснащений двома послідовними інтерфейсами, USB 2.0 Full Speed, додаткова перевага – вбудований інтерфейс SD/MMC. За відсутності мереж третього покоління EDGE залишається єдиним рішенням швидкісної передачі даних через GSM-мережі.
GSM-модем Siemens MC75 Module чудово підходить для оснащення смартфонів, КПК, ноутбуків і інших пристроїв з метою забезпечення безпровідного зв'язку. Завдяки вбудованому драйверу RIL/NDIS GSM-модуль сумісний із смартфонами і КПК, побудованими на ОС MS Windows Mobile.
Технічні характеристики Siemens MC75 подано у таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 – Технічні характеристики Siemens MC75
GSM - модем Siemens MC75
Стандарт зв'язку
EGSM 900 / GSM 1800 / GSM 1900 / GSM 850
Живлення
Напруга живлення: 3,2…4,5В
Контроль зарядки для літієвих батарей.
Потужність споживання:
3 мА в режимі очікування;
300 мА в режимі розмови;
600 мА в режимі GPRS-передачі;
Розміри
34 x 45 x 3.5 мм
Вага
10 грам
Діапазон температур
-30 …+65 °C
Послуги підтримувані оператором
SMS,USSD,CSD
Інтерфейси / порти
Serial (COM), USB 2.0, SD
GPRS Class
Class B
GPRS Multislot Class
Class 12
EDGE Class
Class 10
Вбудовані стеки
TCP/IP стек
Рисунок 1.2 – Siemens MC75
- Sony Ericsson Mobile Communications GSM-модем GR47 (рис.1.3)
GSM - модуль GR47 належать до нового покоління продукції компанії Sony Ericsson Mobile Communications.
Вони призначені для використання в індустріальних M2M застосуваннях, де необхідно передавати або приймати дані через SMS, CSD, HSCSD або GPRS, також як і здійснювати голосові дзвінки через GSM-мережу. Модулі можуть використовуватися як автономний продукт, так і у поєднанні з M2M платформою. Технічні характеристики Sony Ericsson GR47 подано в таблиці 1.3.
Рисунок 1.3 – Sony Ericsson Mobile Communications GSM - модем GR47.
Таблиця 1.3 – Технічні характеристики Sony Ericsson Mobile Communications GSM GR47
Загальні характеристики:
Дводіапазонний GSM-модем
(EGSM 900/1800 Мгц)
Сумісність із стандартом 3GPP GSM Phase 2+
Вихідна потужність:
- 2 Вт / 900 Мгц (class 4)
- 1 Вт / 1800 Мгц (class 1)
Чутливість на антенний роз'єм не менше 102 dBm
Напруга живлення в діапазоні:
3,4 - 4 В
Струм споживання :
- в режимі зв'язку 250 мА / 3,6 В;
- в режимі GPRS 350 мА / 3,6 В;
в режимі очікування менше
5 мА/3,6 В
Температурний діапазон:
- роботи - 40°С…+85°С
- зберігання - 40°С …+85°С
Габаритні розміри 50х33х7,2 мм
Вага 18,5 г
Режими стиснення даних:
- повношвидкісний режим (Full Rate);
- напівшвидкісний режим (Half Rate);
- покращена якість мови (Enhanced Full Rate);
- подавлення ехо і зменшення шумів;
- Передача сигналів DTMF;
Передача даних:
- Circuit Switched Data (CSD) забезпечує роботу в непрозорому режимі з швидкістю до 9600 біт/c.
- High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) дозволяє передавати дані із швидкістю 9600 біт/с, а приймати з швидкістю до 19200 біт/c.
- TCP/UDP/IP стек вже інтегрований в апаратно-програмне забезпечення GSM - модуля. Це знімає з розробника необхідність його реалізації у власній програмі.
- Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) підтримує передачу повідомлень (електронної пошти) між довільними вузлами мережі Internet і забезпечує як групування повідомлень на адресу одного одержувача, так і розмноження декількох копій повідомлення для передачі на різні адреси.
Додаткові можливості:
- Переадресація викликів;
- Блокування і заборона викликів;
- Очікування і утримання виклику;
- Конференц-зв'язок;
- Дзвінки тільки по дозволених номерах;
- Визначення номера вхідного дзвінка;
- Вибір оператора і приорітетної мережі;
- Можливість мати дві незалежні лінії зі своїми номерами;
- Перегляд залишку рахунку;
- Регулювання гучності звуку;
- Повідомлення про розряд акумулятора;
- Обслуговування телефонної книги МЕ і SIM;
- USSD і підтримка UCS2;
M2M платформа (підтримується GR47)
M2M платформа дозволяє створювати і вбудовувати додатки в сам модуль, що дозволяє раціоналізувати розробку, скоротити час випуску на ринок і зменшити вартість виробу. Комплект розробника включає інструментальні засоби розробки, документацію, навчання і технічну підтримку.
Інтерфейси:
- Антенний - стандартний роз'єм типу MMCX
Системний 60-pin роз'єм:
- підключення джерела живлення
- підключення зумера;
- підтримка ліній; введення/виведення загального призначення;
- підтримка послідовного інтерфейсу;
- підтримка клавіатурної матриці і I2C;
- підтримка шини RS-232 із швидкістю передачі до 460800 біт/с і видаленим управлінням за допомогою АТ команд;
- АЦП/ЦАП;
- GSM/GPRS модем WAVECOM M1206B FASTRACK
Виконаний в металевому ударостійкому корпусі для експлуатації в важких промислових умовах.
У цьому GSM-модемі можна використовувати вбудований мікропроцесор і пам'ять спільно з комплексом Open AT, інтегруючи свої додатки безпосередньо в модем і при цьому відмовляючись від додаткових зовнішніх компонентів.
Проста реалізація додатків, де вимагається організувати зв'язок з видаленими об'єктами, адаптований для роботи з комп'ютерами і з автомобільним транспортом.
Технічні характеристики WAVECOM M1206B FASTRACK подано в таблиці 1.4.
Таблиця 1.4 – Технічні характеристики WAVECOM M1206B FASTRACK
Загальні характеристики:
- Дводіапазонний GSM/GPRS модем (EGSM 900/1800 Мгц)
- Повна відповідність стандарту "ETSI GSM Phase 2+"
- Клас 4 (2 Вт на 850/900 Мгц)
- Клас 1 (1 Вт на 1800/1900 Мгц)
- GPRS Клас 10
- Напруга живлення : 5,5 – 32 В
Споживаний струм:
- в робочому режимі (GSM 900 при 12В) - 140 мА;
- в робочому режимі (GSM 1800/1900 при 12В ) - 100 мА;
- в режимі очікування - 5 мА;
- Розміри: 98 x 54 x 25мм
- Вес: 105 г;
- Робоча температура - 20.+55°C
- Температура зберігання:
-25…+70°C;
Передача даних/факсів/SMS в мережі GSM:
- Асинхронна передача даних, "прозорий" і "непрозорий" режими до 14400 біт/с;
Передача даних GPRS:
- GPRS клас 10;
- Схеми кодування: від CS1 до CS4
- Сумісно із стандартом SMG31bis
- Вбудований TCP/IP стек (опція)
Інші можливості:
- Обслуговування телефонної книги ME+SIM;
- Фіксовані номери ;
- SIM Toolkit Клас 2;
- Блокування SIM карти на одного мережевого і сервісного оператора;
- Можливість оновлення програми за допомогою протоколу Xmodem;
- Набір символів UC32;
Інтерфейси:
- Послідовний порт RS-232 і аудіо mini Sub-D (15 контактів);
- Віддалений контроль за допомогою АТ команд (рекомендації GSM 07.07 і 07.05);
- Швидкість передачі послідовного порта від 300 до 115200 біт/с;
- Швидкість передачі з автокорекцією від 300 до 38400 біт/с;
- Живлення через роз'єм micro - FIT (4 контакти);
- Антенний роз'єм SMA;
1.3 Постановка завдання.
Широкий попит у сфері телеметрії на пристрої безпровідної передачі інформації через захищений канал, на сьогоднішній день, зумовлює підвищення загальної кількості розробок і досліджень на дану тему.
Тому метою даного дипломного проекту є розробити захищений GSM-термінал для передачі телеметричної інформації. Початковий пристрій (термінал) повинен працювати на передачу інформації по GSM каналу до кінцевого пристрою, яким може бути як віддалений комп’ютер, так і мобільний телефон адміністратора(ів) терміналу.
В самому терміналі передбачити: можливість цифрового перетворення аналогового сигналу по восьми каналах (від восьми різних джерел), з межами вхідної напруги від 0 до 5 В. Оцифровані дані повинні шифруватись, з допомогою криптографічно надійного та простого у реалізації симетричного криптоалгоритму і передаватись через «з’єднання даних» (CSD). Також передбачити можливість авторизації групою адміністраторів за номером телефона.
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБЛЕННЯ АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ
2.1. Розроблення функціональної схеми
В цьому розділі буде визначено основні вузли GSM-термінала на функціональному рівні.
Отже для утворення каналу зв’язку з цільовим операторським терміналом, на якому буде опрацьовуватись або зберігатись інформація, потрібно застосувати GSM-модем, який сформує канал з іншим GSM-модемом через базові станції оператора.
Для керування роботою GSM-модема буде застосовано мікроконтролер. Він же має працювати, як восьмиканальний АЦП, виконувати функцію шифрування інформації і опрацьовувати команди .
Для узгодження рівнів, між мікроконтролером і GSM-модемом, відповідно до протоколу RS-232, потрібно використати спеціалізований перетворювач рівнів.
Функціональна схема пристрою зображена на рис.2.1.
Отже аналогова інформація проходить наступний шлях:
1. Аналоговий сигнал через операційний підсилювач надходить до АЦП мікроконтролера.
2. АЦП перетворює вхідний аналоговий сигнал. Канал з якого відбувається перетворення вибирається в залежності від команди адміністратора, яка є вхідною по відношенню до термінала і надходить через тракт: GSM-модем – Узгодження рівнів – УСАПП – Ядро.
3. Ядро мікроконтролера шифрує результат аналогово-цифрового перетворення.
4. Шифрований результат вимірювань через УСАПП і узгодження рівнів надсилається адміністратору через GSM-модем.
РИСУНОК 2.1. Функціональна схема.
(Окремий файл)
2.2. Розроблення принципової схеми
2.2.1. Вибір GSM-модема. В якості GSM-модема було вибрано Cinterion MC35i Terminal (рис.2.2), який є конструктивно завершеним терміналом для передачі даних і SMS в стандарті GSM 900/1800, розроблений на базі GSM-модуля MC39i. Містить слот для SIM карти, блок живлення і повний інтерфейс RS-232. Управління здійснюється Hayes-сумісними модемними AT-командами.
Рисунок 2.2 – Зовнішній вигляд GSM-модуля Cinterion MC35i.
Для роботи з GSM-модемом необхідно зовнішню антену, джерело постійного струму і будь-який мікропроцесорний контролер або комп'ютер типу IBM-РС з можливістю з’єднання через послідовний СОМ-порт (RS-232). Додатково можна підключити зовнішню телефонну трубку і використовувати MC35i Terminal як стаціонарний стільниковий телефон.
Функціонально GSM-модем Cinterion MC-35i Terminal аналогічний модему TC-35i Terminal, але в цій конструкції передбачена робота з GPRS.
Стандартні інтерфейси і вбудований пристрій читання карт SIM роблять простим і швидким універсальне застосування пристрою як дводіапазонного GSM-модема. Функціональні можливості і міцний корпус пристрою полегшують швидку реалізацію нових додатків в областях телеметрії і телематики.
Усі зовнішні інтерфейси GSM-модема MC35i Тerminal надійно інтегровані в корпусі пристрою. Штекерні з'єднання відповідають стандартам і придатні для використання в умовах вібрації.
Характеристики Cinterion MC35i:
- Два діапазони частот EGSM 900 / GSM 1800;
- Підтримка GPRS;
- Передача даних, розмови текстових повідомлень SMS і факсів;
- Простота інтеграції;
- Стандартні інтерфейси;
- Широка сфера застосування;
- Компактність, легкість, висока продуктивність.
Технічні характеристики Cinterion MC35i :
- Дводіапазонний EGSM 900 / GSM 1800;
- Повна відповідність стандарту GSM фаза 2/2+;
Вихідна потужність:
- клас 4 для EGSM 900, 2 Вт;
- клас 1 для GSM 1800, 1 Вт;
- Управління за допомогою АТ-команд;
- Діапазон вхідної напруги, +8 .. +30 В;
- Маса, не більше 0,13 кг;
- Габаритні розміри, не більше 65x74x33 мм;
Передача даних :
- CSD 14,4 Кбіт/с;
- USSD;
- непрозорий режим V.110.V.32;
Факс:
- група 3;
- клас 1,2.
Сфера застосування Cinterion MC35i :
- Системи управління рухом і навігації;
- Телесервіс;
- Системи безпеки;
- Телематика;
- Телеметрія;
- Дистанційний контроль;
- Дистанційні виміри;
- Торговельні автомати.
Зовнішні інтерфейси Cinterion MC35i:
- роз'єм для підключення мережевого блоку живлення;
- роз'єм для підключення телефонного апарату;
- утримувач для мініатюрних SIM карт;
- роз'їм для підключення антени FME;
- інтерфейс RS - 232 (V.24/V.28 роз'єм Sub-D).
2.2.2 Вибір мікроконтролера. Для забезпечення безперебійної і стабільної роботи мікроконтролер повинен володіти достатньою обчислювальною потужністю, для шифрування інформації і її передачі через канал в режимі реального часу і мати, як мінімум, 8 каналів АЦП.
В якості цього вузла було вибрано мікроконтролер фірми AVR, на сучасній RISC-архітектурі, що забезпечує обчислювальну потужність біля 1 MIPS при частоті 1 МГц, та має велику кількість інтерфейсів для взаємодії з зовнішніми схемами. Виводи, їх призначення та корпус ATmega16 вказано у рис. 2.3.
Рисунок 2.3 – Корпус і виводи ATmega16
Основні характеристики мікроконтролера ATmega16:
- AVR RISC - архітектура високої продуктивності і малого споживання;
- Система команд містить 130 інструкцій, більшість яких виконуються за один машинний цикл;
- Єдиний 16-розрядний формат команд;
- Продуктивність 16 MIPS на частоті 16 Мгц;
- Наявність апаратного помножувача;
- 16 Кбайт Flash ПЗП програм, з можливістю до 1000 циклів стирання/запису;
- 512 байт ЕСППЗП (EEPROM) даних, з можливістю до 100000 циклів стирання/запису;
- 1 Кбайт оперативної пам'яті (SRAM);
- Можливість програмування безпосередньо в цільовій системі через послідовні інтерфейси SPI і JTAG;
- Можливість самопрограмування;
- Різні способи синхронізації: вбудований RC-генератор з внутрішньою і зовнішньою задаючим RC-ланцюгом або із зовнішнім резонатором (п’єзокерамічним або кварцовим) або зовнішній сигнал синхронізації;
- 6 режимів зниженого енергоспоживання (Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby і Extended Standby);
- Детектор зниження напруги живлення (BOD);
- Програмне зниження частоти тактового генератора;
- 21 джерело переривань (внутрішніх і зовнішніх);
- Багаторівнева система переривань, підтримка черги переривань;
- Можливість захисту від несанкціонованого читання і модифікації пам'яті програм і даних;
- Завантажувальний сектор з незалежними бітами захисту;
- Можливість читання пам'яті програм під час її запису;
- Два 8-розрядні таймери/лічильника з попереднім дільником частоти і режимом порівняння;
- 16-розрядний таймер/лічильник з попереднім дільником частоти, режимом порівняння і режимом зовнішньої події;
22.03.2013 00:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора