基于ARM11的3G信息推送系统

马 军，王海兮

0 引言

随着移动互联网的蓬勃发展，网络信息量也以指数规律迅猛增长和扩展，在信息爆炸的移动互联时代，从海量的信息中检索有用的信息是一种被动的服务方式，资源获取效率极低［1］。

在移动互联时代，如何综合利用多种通信手段，将海量信息及时，准确，有效的推送给用户，满足用户的信息需求，成为一个亟待解决的问题。传统信息推送系统，受限于电信网接入点固定，网络带宽低，推送内容单一等特点，推送能力较弱，随着3G移动通信网络的普及，多业务、高带宽、不受接入点限制的嵌入式3G通信平台成为解决推送业务智能化、推送内容多样化、推送设备小型化的重要途径［2］。文中介绍基于ARM11的3G信息推送系统可全天候按预先编制的推送计划，自动对目标客户群体进行定制信息推送，可应用于商业广告、政策宣贯和信息服务等多个领域。

1 系统的结构

3G信息推送系统基于移动通信网络，可同时向移动网手机用户推送语音和短信，向电信网电话用户推送语音，向电信网传真用户推送传真，并向互联网上的平板电脑、笔记本和PC机推送互联网信息。因此，系统的推送对象同时覆盖了移动通信网、PSTN程控电话网和互联网。为了实现多业务、大批量并发推送的目标，系统采用专门的控制台集中生成推送内容和执行推送任务调度，由于传真数据不能直接在移动通信网和PSTN网之间进行通信，系统设计了传真服务器提供传真网关服务，完成传真推送业务的代理转发功能。系统的网络结构如图1所示。

图1 系统的网络结构Fig．1 Network structure of the system

2 系统的技术特点

传统的电话营销系统不能完成短信及互联网信息推送功能;而短信群发装置不支持语音和传真业务的推送;并且基于2G的移动通信技术决定了语音和数据业务不能并发使用。针对上述问题，系统利用3G技术中语音、数据业务可并存的特点，对无线射频单元进行多路集成，以终端的形式实现了语音、短信、数据业务的多路并发推送;同时通过将移动传真发送分解为无线数据传输和PSTN网关代理两个阶段，解决了传真业务在移动网络中发送的问题。

系统具有以下技术特点:

多业务并发——系统支持电话语音、短信文本、传真图像和互联网信息的并行发送;

多通路并发——系统提供对多路3G推送线路的语音和数据信道资源的集中管理和控制，采用任务调度系统探测所有线路资源的忙闲状态自动触发新的任务，提高了推送效率。

业务质量好——系统为所有线路设计独立的硬件单元，从物理线路、逻辑信道到控制接口，推送线路之间耦合度很低，相互的影响极小，在扩展系统线路资源同时，保障了业务的稳定性。

3 总体设计

系统由控制台、推送设备和传真服务器3部分组成。业务控制系统运行于windows平台，主要对号码资源、内容资源、线路资源和系统信息等进行配置和管理。推送设备基于ARM11和Linux系统，接受系统任务调度指令，为语音、短信、传真及互联网信息推送提供无线信道接入;传真服务器接收来自移动通信网的传真内容，以标准PSTN传真业务进行发送。系统的功能组成如图2所示。

图2 系统的功能组成Fig．2 Functional constitution of the system

4 设计实现

4． 1 ARM11 平台

推送设备以低功耗高性能的ARM11处理器S3C6410［3］为核心，主频高达800 MHz。处理器集成一体化电源管理芯片、256 MB内存和1GBNAND FLASH等外围电路，典型功耗小于0．5 W;提供4路UART接口和1路USB HOST接口，可用于无线射频单元的AT指令集通信和数据通信;提供PCM音频接口可用于无线射频单元的音频接口通信;此外还提供SD卡、音视频输入输出等接口。处理器不支持直接扩展以太网接口，可通过数据总线外接以太网控制器的形式进行扩展。无线射频单元是系统与移动通信网进行通信的基本接口单元，其中每条线路为一个独立单元，具备复位、开关电及唤醒功能等［4］。ARM11平台的硬件设计如图3所示。

图3 ARM11平台的硬件设计Fig．3 Hardware design of ARM11 platform

4． 2 嵌入式Linux软件架构

推送设备以嵌入式Linux操作系统为软件平台，其软件主要包括操作系统、驱动程序和应用程序［5］等，其中驱动程序包括无线射频单元的驱动、NAND FLASH驱动、虚拟串口驱动和以太网接口驱动等，软件的架构如图4所示。

图4 嵌入式Linux软件架构Fig．4 Software architecture of embedded Linux

以无线模块驱动为例，由于处理器USB接口资源有限，为扩展多路无线射频单元，系统使用USB HOST接口外接USB HUB扩展出多路USB接口。其中USB HOST接口的驱动移植如下:

1)修改内核:添加对USB、OHCI HOST HCD支持。

2)初始化时钟:配置相关USB－HOST功能的时钟，该时钟可以通过EPLL提供。部分代码如下:

#ifdefCONFIG_USB_OHCI_HCD

if(S3C_USB_CLKSRC_EPLL==1){

writel((readl(S3C_CLK_SRC)＆ ～S3C_CLKSRC_UHOST_MASK)|S3C_CLKSRC_EPLL_CLKSEL|S3C_CLKSRC_UHOST_EPLL，S3C_CLK_SRC);

writel((readl(S3C_CLK_DIV1)＆ ～S3C_CLKDIVN_UHOST_MASK)

|(0x3＜＜20)，S3C_CLK_DIV1);}

else{writel(readl(S3C_CLK_SRC)＆ ～S3C_CLKSRC_UHOST_MASK，S3C_CLK_SRC);

writel(readl(S3C_OTHERS)|S3C_OTHERS_USB_SIG_MASK，S3C_OTHERS);

writel(readl(S3C_CLK_DIV1)＆ ～S3C_CLKDIVN_UHOST_MASK，S3C_CLK_DIV1);}

writel(readl(S3C_HCLK_GATE)|S3C_CLKCON_HCLK_UHOST|S3C_CLKCON_HCLK_SECUR，S3C_HCLK_GATE);

writel(readl(S3C_SCLK_GATE)|S3C_CLKCON_SCLK_UHOST，S3C_SCLK_GATE);

#endif

4． 3 多业务并发

系统通过3G移动网络的电路域和数据域实现多业务并发，在电路域以AT指令的操作方式进行短信、语音的并行推送;在数据域以网络路由的方式接入互联网，将互联网信息直接推送到互联网终端上，如果是传真业务，则以无线数据传输的方式将待发送内容发送到传真服务器上，由传真服务器完成PSTN网传真推送。

(1)短信推送

控制台生成短信文本信息，添加推送对象号码、进行推送线路测定，并将上述信息从网口发给推送设备;推送设备将收到的短信内容进行编码。目前发送短消息常用Text和PDU两种模式，系统选用可同时支持中英文短信的PDU模式设计，根据PDU的编码协议，推送设备将SMSC(短消息中心号码)、TP－DA(推送对象号码)及短信内容的UCS2编码进行协议封装，然后使用短信发送AT指令由任务调度系统指定的线路发出去。

(2)语音推送

控制台生成pcm或wav格式的语音信息，添加推送对象号码、进行推送线路测定，在执行语音推送任务前，先将语音内容以FTP方式上传到推送设备的语音文件保存目录，并从任务调度系统指定的线路发出电话呼叫AT指令，与推送对象建立话音通道，之后推送设备从语音文件保存目录中读取待发送的语音文件，由之前建立的话音通道输出。

由于S3C6410处理器仅提供1个最大支持16 bit有效字宽的PCM接口，而无线射频单元的PCM接口仅支持8比特A率或μ律PCM语音，因此处理器正常情况最多可同时支持2路8 bit的PCM音频流，没有足够的音频通道完成多路语音并发功能。处理器默认的PCM接口时序如图5所示，PCMCODEC_CLK是外部提供的2 MHz时钟源，PCMSCLK是处理器分频产生的256 kHz数据钟，帧同步信号 PCMSYNC为8 kHz，每帧可传输32 bit，前16 bit传输数据，后面bit不处理。

图5 默认的PCM接口时序Fig．5 Defaulted PCM interface timing

通过修改处理器分频寄存器设置，产生1 024 kHz的 PCMSCLK，64 kHz的 PCMFSYNC，则原来的一帧时间则可以传输8帧，每帧16 bit，前8 bit传输通道号，后8 bit传输PCM音频数据，则可以实现将1个PCM音频通路扩展为8路PCM音频通路。扩展后的PCM接口时序如图6所示。

图6 扩展的PCM接口时序Fig．6 Extended PCM interface timing

经过线路扩展的PCM音频流到达PCM物理通路对端后，根据解析出的通路号将从线路上还原出的PCM音频流分别输出到对应的无线射频单元PCM编解码器接口上。

3)传真及互联网信息推送

控制台生成传真文件，添加推送对象号码，进行传真线路测定，将传真文件以FTP方式发送到传真服务器的待发目录，传真服务器定时扫描查找待发的传真文件，并以标准的T30传真协议与目标传真用户进行通信。互联网信息包括微博、邮件等，控制台基于推送设备提供的网络路由服务登陆互联网，添加微博账号群、邮件地址群等目标信息，调用互联网服务商提供的API接口或模拟http请求，将待发的微博、邮件等批量发送。

5 结语

当前3G移动通信网络全面普及、3G终端无处不在，除了手持用户，包括平板电脑、POS终端、监控设备、身份认证设备及车载互联网等都应用了3G技术。应用该系统可实现在3G网络覆盖区域内，随时随地对批量的目标用户群体进行多业务的信息推送服务，可应用于企业宣传与产品推广、web网站或金融机构交互式验证码认证、指定用户的备忘与提醒系统、语音识别系统的远程授权认证、无纸化移动传真收发系统、气象与地质灾害信息预警［6］等，甚至在一些企业突发事件和政府公共事件的处理中也可以应用。

［1］ 熊晓莉，侯永广．基于信息推送技术的移动学习探讨［J］．信息技术，2012(04):56－58．

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［2］ 廖轶宸．基于移动网络的混合型信息推送系统的研究［J］．计算机工程与设计，2012，33(08):3268－3272．

LIAO Y C．Research of Mixed Information Push System based on the Mobile Network［J］．Computer Engineering and Design，2012，33(08):3268－3272．

［3］ 陈安全，周安栋，罗勇，等．基于ARM11的通信设备状态监测终端设计［J］．通信技术，2012，45(06):128－130．

CHEN A Q，ZHOU A D，LOU Y，etal．Design on State Monitoring Terminal of Communication Equipments based on ARM11［J］．Communications Technology，2012，45(06):128－130．

［4］ 丁鹤洋，李太君，徐瑛．3G无线视频监控系统的设计与实现［J］．通信技术，2012，45(02):71－72．

DING H Y，LI T J，XU Y．Design and Implementation of 3G Wireless Video Monitor System［J］．Communications Technology，2012，45(02):71－72．

［5］ 林晓飞，刘彬，张辉．基于ARM嵌入式Linux应用开发与实例教程［M］．北京:清华大学出版社，2007．

LIN X F，LIU B，ZHANG H．The Tutorial Examples and the Application Development of the Embedded Linux based on ARM［M］．Beijing:Tsinchua University Press，2007．

［6］ 张延龙，杨昆，李炳文，等．关于3G手机的气象服务分析［J］．现代电子技术，2011，34(18):24－25．

ZHANG Y L，YANG K，LI B W，et al．Analysis of Meteorological Services based on 3G Mobile Phone［J］．Modern Electronics Technique，2011，34(18):24－25．