摘 要：介绍了在掌上电脑中集成ITM100 双频GPRS模块和MF50 0 RFIC读写模块的设计方案，将两个模块集成在一个小小的插卡中，通过掌上电脑自带的PC MCIA插槽与掌上电脑实现数据通信。由于PCMCIA接口出来的是8位并行数据，而两个模块都是用串行口发送和接收的，因此用ST16C550串并转换芯片实现他们的接口，这样也可以防止板间干扰。详细介绍了系统的硬件电路实现、掌上电脑与两个模块之间的接口方式，以及两个模块的数据格式和软件操作方法。最后给出了电磁兼容性设计的要点。
关键词：掌上电脑；GPRS；RFIC；PCMCIA接口 Design of GPRS and RFIC Module on Integrated PDA ZHU Yongjian, CHEN Qian(School of ElectroNIc Technology & Photoelectricity Engineering,Nanjing
University of Science and Technology,Nanjing,210094, China) Abstract：The integration of ITM100 GPRS module and MF500 RFIC module in PDA is presented The modules have communications with PDA through PCMCIA interface But datas from PCMCIA interface are parellel datas, from modules are serial datas, so serialtoparellel converter chi p is used to achieve their communications It also can aviod disturbance betwee n two boardsThen the details of the interface achievement and software process are describedThe EMC design keypoints are also given
Keywords：PDA；GPRS；RFIC；PCMCIA interface1引言
近年来, 随着各类手持设备以及信息家电的广泛应用, 手持终端式应用的发展进入了一个全 新的时期。在移动通信领域,GSM网络已经不能满足人们对数据、多媒体方面的需求,但3G (第三代移动通信系统) 商用系统迟迟未能推出。而通用分组无线业务(General PACket Radi o Service, GPRS)具有“高速”和“永远在线”等优点,是GSM网络向第三代移动通信平滑过渡的桥梁,目前已经处于商用阶段。解决手持终端的移动性问题,GPRS成为一种新的选择。如今，高技术产品已开始向体积小、便于携带、功能强大、方便使用等方面发展，因此掌上电脑已经成为商务工作者的主流产品，掌上电脑的功能也越来越强大。
目前，掌上设备的无线上网大多是通过手机实现的，但手机不甚强大的CPU、较小内存、较小的显示屏和非常有限的负荷能力等制约着他作为上网终端的广泛使用。与手机相比，掌上电脑在这一方面却能凸现其特有的优势：功能强大运行速度高的CPU、较大的内存、相对于手机的大屏幕彩色显示及易于操作的触摸屏等。而目前无线技术经历两代的发展，正向3G宽带移动通信系统网络演进，宽带接入方式的提出为掌上电脑在不久的将来通过无线方式进行移动宽带多媒体应用提供了诱人的前景。当前作为GSM网络向3G演进过渡的GPRS已经能为用户提供可达164 kb/s的传输速率。因此在掌上设备中加入无线通信模块是大势所趋，也是掌上设备发展到一个新阶段的标志。
非接触IC卡又称射频卡（RFIC卡），是射频识别技术和IC技术有机结合的产物，他的出现和发展，推动了人类生活中支付体系的革命性变革。如今，RFIC卡已广泛应用于金融、医疗卫生、社会保险、工商管理、电信、交通管理、智能建筑等各类领域。RFIC卡读写器是卡与应用系统的桥梁，承担信息识别、传送和处理任务。本文提出把GPRS功能和RFIC卡读写模块集成到掌上电脑的方案，即由掌上电脑驱动读写模块和实现GPRS模块无线上网。 2系统总体设计
采用的掌上电脑是Handspring公司的Visor系列，他支持USB接口和PCMCIA接口，带有液晶显 示触摸屏，使用的操作系统为PALM OS操作系统，配以相应的底层驱动，就能控制GPRS模块和RFIC模块正常工作了。由于掌上电脑只有一个PCMCIA接口，因此把GPRS模块和RFIC模块集成在一块PCB板上，做成一个即插即用模块，共用一个PCMCIA接口。系统的整体框图如图1所示。 该系统的主要流程为：当需要读RFIC卡时，在掌上电脑的操作系统上选择此功能，由微处理器通过PCMCIA接口给读写模块一个控制信号，通知读写模块准备读卡。同时GPRS模块也会通过串行口接收到这个信号，但是由于命令的格式不同，因此他不会接收不符合他的数据格式的数据，因此不用担心误操作。当微处理器接收完读写模块读出的卡的信息后，再给GPRS模块一个控制信号，使之正常工作，这样就可以通过串行口运用AT命令把刚接收的卡信息通过GPRS发送出去。
2.1GPRS模块设计
目前GSM手机厂商除了生产手机之外还提供GSM/GPRS通信模块供其他产品配套使用。选用SIMCOM公司的ITM100 GSM/GPRS三频模块，主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。ITM100 集成了完整的射频电路和GSM 的基带处理器，适合于开发一些GSM/GPRS 的无线应用产品，如移动电话、PDA、PCMCIA 无线Modem卡、无线数据传输业务，定位和导航等系统和产品，应用范围十分广泛。
ITM100的系统功能特性：
（1）单面高集成度精巧结构设计（58 mm×40 mm×2.9 mm）。
（2）支持GSM900/DCS1800/PCS1900三频；默认设置为GSM900/DCS1800 模式, 可以通过AT 命令切换到GSM900/PCS1900 模式。
（3）电源电压范围： 3.3~4.6 V直流。
（4）外部SIM卡，外部天线。
（5）60针外部系统连接器。
对于这个项目，GPRS 模块的键盘接口和音频接口都可以不用，而其他的接口包括电源接口、SIM卡接口、RF天线电路接口和UART接口为集成GPRS模块和掌上电脑系统提供了丰富的控制接口资源。这些接口都是由60针外部系统连接器提供的。
ITM100无线模块的软件部分对外提供了一个控制系统操作的AT命令集，通过接收来自串行口的AT命令，解释并执行相应的操作，从而实现无线Modem的对应功能。模块的设置和上网传输数据用到的AT命令主要有：
(1) 运用命令AT+IPR=115 200(默认)设置波特率，可自由用此命令切换通信速率。支持掉电 保存，因此只需要设一次，不需要每次开机重设。
(2) 运用命令AT+CGDCONT=1,“IP”,“CMNET”命令设置GPRS接入网关。其中CMNET为移动梦网的接入网关。
(3) 运用命令AT+CGCLASS=“B”设置移动终端的类别为B类，即同时监控多种业务，但只能运行一种业务。
(4) 运用命令AT+CGACT=1, 1命令激活GPRS功能，如果返回OK，则GPRS连接成功；如果返回ERROR则意味着GPRS失败。
(5) 运用命令AT+CIPSTART=“TCP”,“客户端IP”,“端口号”来连接客户端服务器。
(6) 运用命令AT+CIPSEND来发送数据。
(7) 发送完之后运用AT+CIPCLOSE关闭连接。
(8) 运用命令AT+CIPSHUT来关闭移动场景。
掌上电脑通过向GPRS模块发送这些AT指令，就可以驱动模块无线上网收发数据了。
2.2RFIC卡读写模块设计
非接触式IC卡系统由读写器和非接触式IC卡2部分组成。应用系统通过读写器对卡进行操作；读写器通过射频信号与卡进行近距离通讯，并对卡上芯片提供能量；非接触式IC卡响应读写器的指令，并报告处理的结果。读写器向非接触IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2 V时，此电容可作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。本系统采用的是MF500射频读写器，内嵌ISO14443 Type A协议解释器,并具有射频驱动及接收功能,可以简单实现对Mifar e Light和Mifare One S50、S70等卡片的读写操作,读写距离最大可达100 mm(与卡片及天线设计有关)。
GPRS模块和RFIC模块的程序都是在PALM OS的开发工具CODE WARRIOR下用C语言编写。GPRS模 块是通过串行口用AT命令控制，RFIC模块也可以调用动态链接库RC500Mifaredll，通过串行口发送相关指令，即可实现对卡片的所有操作。指令结构定义如下(发送、接收均遵巡此协议):
DATAS中包含对卡操作所需要的参数，如认证所需的密钥、地址、写入卡片的数据等。掌上 电脑通过向串行口发送符合此命令格式的指令，控制RFIC读写模块对卡进行操作。
2.3GPRS模块、RFIC读写模块与掌上电脑的接口电路
由于掌上电脑的PCMCIA接口出来的是8位并行数据，而GPRS模块和RFIC读写[GK!6]模块都是通过串行口收发数据和进行控制的，因此采用ST16C550串并转换芯片搭建接口电路。这样既完成了串并转换，又避免了这个集成模块与掌上电脑母板之间的板间干扰。本系统不需要用到音频，所以GPRS模块的UART接口中只需要用到TXD和RXD，而不需要用DCD、DTR、RTS、CTS和RI。掌上电脑的地址线通过PCMCIA接口连接到ST16C550串并转换芯片的片选通信号引脚CS0、CS1、/CS2和地址线上，这样ST16C550就获得了一段端口地址，在底层驱动程序里翻译成映射地址，掌上电脑读写这个地址，并通过ST16C550串并转换芯片传递给GPRS模块或RFIC读写模块，就完成了掌上电脑与GPRS模块和RFIC读写模块的通信。GPRS模块和RFIC读写模块的数据格式不同，因此不会产生数据干扰和接收错误。SIM卡选用符合GSM11.12规范的3 V SI M卡,采用ESD高速防静电二级管来保护SIM卡和串口接口电路免受射频和尖峰脉冲干扰。接口电路如图2所示。 电磁干扰是本项目设计中的难点。GPRS模块工作在900/1 800 MHz的高频段，而RFIC模块的工作频率也有13.56 MHz，所以本系统是工作在高频环境下的。系统中还存在液晶、背光等需要脉冲高压的电路，如果处理不当，会成为彼此的重大干扰源。因此避免射频干扰、确保系统正常稳定的工作是最重要的问题。主要采取以下措施：
（1）采用多层PCB板，对重点信号线进行地线隔离，尽量加宽地线。
（2）模拟地和数字地要确保分开。
（3）合理布置器件的位置，SIM卡要远离射频天线。
（4）对敏感器件例如GPRS模块等采取屏蔽措施。3结语
本系统在掌上电脑上实现了对ITM100 GPRS模块和RFIC读写模块的控制，并实现了GPRS业务的数据传输功能和读写RFIC卡的功能，具有成本低、电路简单的优点，实现了掌上电脑功能的扩展和向高端的升级。参考文献［1］ITM100 GPRS模块User′s Guider.SIMCOM有限公司，200 3.
［2］Application Note for ITM100TCP.SIMCOM有限公司，2004.
［3］MF500M 射频读写模块通信协议北京远兴时代科技有限公司，2004.
［4］位元文化.精通PALM OS程序设计CodeWarrior入门教程［M］北京：清华大学出版社，2001.
［5］白同云,吕晓德.电磁兼容设计［M］北京：北京邮电大学出版社，2001.
