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GSM Terminal
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Firmware-Entwicklung eines GSM Bedienterminals

Das kundenspezifische  Mobilfunkterminal Mmi diente im Rahmen eines MSTS-Testsystems zur Abwicklung des Bedienungsdialogs gemäss GSM, einschließlich des Einloggens per SIM- Karte. 

Das Mmi sollte vollständig mit Hilfe eines von itp  zu entwerfenden Kommunikationsprotokolls über die RS-232C Schnittstelle durch den  VME-Bus Host - Rechner  steuerbar sein. Beim  Auftraggeber war die Hardware bereits im Rahmen einer Diplomarbeit entwickelt worden und mit einer Testsoftware ausgestattet worden. 

Die Hardware des Bedienterminals, wurde zusammen mit einer minimalen Testsoftware an itp übergeben. Die Aufgabe für itp bestand im Entwurf,  der Programmierung und dem Test einer Firmware für die einzelnen Betriebskomponenten als S/W-Bibliothek mit Funktionsaufrufen  z.B. für  Display, akustische Signalisierung und Sonderfunktionen für  SMS Eingabe, SIM - Karten Authentifizierung  und  weitere Anzeigefunktionen.  

Alle Funktionen sollten auch über die serielle Schnittstelle vom Host-Rechner steuerbar sein. Gemeinsam mit dem Auftraggeber wurde ein bidirektionales, serielles Übertragungsprotokoll mit CRC - Prüfung  gemäß CCITT entworfen. Dabei wurden die Steuerungsfunktionen in Klassen und Subklassen mit gemeinsamen Merkmalen unterteilt. 

 

    Hardware- Eigenschaften
  • 87C51XX Mikrocontroller mit RS232C- Schnittstellen- Protokoll
  • SIM- Karten- Interface mit ISO-7816-3 Schnittstelle 
  • 2 * 16- stelliges LCD-Display 
  • Gummi-Tastatur für Handy-Anwendung 
  • Tongeber- Hardware für Signalisierung
  • Freisprecheinrichtung

 

Die Entwicklungsaufgabe bestand für itp darin, ein virtuelles intelligentes Terminal zu entwickeln, um die Dialog- Programmierung von der Hardware- Funktionalität abkoppeln zu können.
Hierdurch ist es möglich, jederzeit zusätzliche GSM Funktionalitäten im Host-Rechner zu implementieren, ohne dabei auf die Hardware-Struktur des MMI Rücksicht nehmen zu müssen. 
Für jede Ressource des MMI wie Display, Tastatur, Signalgeber und SIM- Karte wurde im Datenprotokoll ein eigener Funktionscode festgelegt. Man entschied sich für ein binäres Blockprotokoll mit 16 Bit- CRC Prüfung  aus dem Polynom gemäss CCITT. Im Falle eines Timeout- oder CRC- Fehlers werden entsprechende Wiederholungsmaßnahmen eingeleitet. Auf diese Weise wird das Bedienterminal komplett über die RS232 Schnittstelle gesteuert. 

Welche I/O- Funktionalität im einzelnen aufgerufen werden soll, wird durch sogenannte Subcodes definiert. Im Falle der SIM- Karte werden als Subcodes die Standard- Funktionstelegramme gemäß GSM 11.11 verwendet, sodass ein transparenter SIM- Datenverkehr gewährleistet ist.

Der Low- Level SIM- Karten- Treiber mit Hardware-Schnittstelle gemäss ISO-7816-3 wurde wegen des synchronen Datenprotokolls vollständig in Assembler geschrieben. Alle höheren Schichten des SIM- Protokolls sind jedoch in der Programmiersprache C/C51 geschrieben. Zum Test stand ein SIM -Emulator der Fa. GAO zur Verfügung, der die verschiedensten SIM- Karten- Formate per Software emulieren kann. 

An Stelle der normalen SIM- Karte wird dabei die Emulationskarte eingesteckt, die mit SIM- Emulator verbunden ist. Dieser ist mit einem PC verbunden und simuliert die Dateistruktur der Karte, wobei die Kartendaten per Bildschirmdialog editiert  werden können. Darüber ist eine Echtzeit-Aufzeichnung (Trace) von kompletten  SIM- Abläufen möglich und eventuelle Fehlercodes werden angezeigt. 
Um mehrere Prozesse quasi simultan betreiben zu können, musste ein minimales Betriebssystem auf Interrupt- Basis entwickelt werden. Ein spezieller Handshake- Algorithmus sorgt dafür, dass keine Datentelegramme während des zeitkritischen SIM- Betriebs verloren gehen.

Für die Signalisierung wurden  Interruptfunktionen  erstellt, die entsprechende Tonsequenzen (Frei- u.  Besetztzeichen, Rufsignalisierung  etc .) abrufbar machten.  


Simultane Prozesse sind:

  • Lokale Zeilen-Editierung mit Terminierung per Taste, oder RS- 232 Befehl
  • Protokoll - Treiber für RS232-Schnittstelle
  • Ablauf von Tonsequenzen für die Signalisierung

Ein lokaler Editiermodus ermöglicht die Eingabe von SMS- Telegrammen, die erst nach Abschluss mit der Ende- Taste an der Steuerrechner übergeben werden. 

Ein erstes Release der Firmware wurde dem Auftraggeber zusammen mit der Dokumentation und einem PC- Testprogramm nach ca. 3 Monaten übergeben. Im Verlauf der Host-Programmierung ergaben sich zusätzliche Anforderungen, die zu weiteren Releases führten. 

 

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Stand: 29. Januar 2018