基于GPRS模塊的應用設計

1、各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設計圖紙摘 要 GPRS(通用分組無線電業(yè)務)是利用包交換的概念發(fā)展的一套無線傳輸方式。GPRS網(wǎng)絡是基于現(xiàn)有的GSM(全球移動通信系統(tǒng))網(wǎng)絡實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡中需要增加一些節(jié)點，如GGSN(GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點)和SGSN(GPRS服務支持節(jié)點)。SGSN的主要作用是記錄移動終端的當前位置信息，并且在移動終端與GGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要起網(wǎng)關作用，可以與多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接，如ISDN(綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng))、PSPDN(包交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng))和LAN(局域網(wǎng))等。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉換，從而把這些分組數(shù)據(jù)包

2、傳送到遠端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點，而且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，可以直接與Internet互通。因此，CPRS在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測便攜型、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。系統(tǒng)軟件采用C語言編寫，在VB環(huán)境下編譯。由于本系統(tǒng)是遠程管理終端的一個模塊，因此在程序的編寫中要遵守一定的協(xié)議，這樣才能保證正確通信。程序的主體是如何控制GR47的AT命令對GR47進行初始設置和對信息數(shù)據(jù)的處理。程序總體上可以分為以下幾個塊：CPRS連接的初始設置、短消息的判斷處理、無數(shù)據(jù)

3、傳輸時的心跳處理、數(shù)據(jù)判斷轉發(fā)等。主程序是把這些程序塊有機結合到一起，相互控制，無限循環(huán)。關鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸與接收 ; 單片機; GPRS通信系統(tǒng)Abstract GPRS (general packet radio service) is the use of packet switching, the concept of the development of a set of wireless transmission mode. GPRS network is based on the existing GSM (global system for mobile communicatio

4、ns) network. Need to add some nodes in the existing GSM network, such as the GGSN (GPRS gateway support node) and SGSN service (GPRS support node). SGSNs main function is to record the current position of mobile terminals, and mobile packet data between mobile terminal and the GGSN in sending and re

5、ceiving. GGSN main gateway role, with a variety of data network connection, such as ISDN (integrated services digital network), PSPDN (packet switching public data network) and LAN (local area network (LAN), etc. GGSN can put GSM GPRS packet in the packet, protocol conversion, thus the packet packet

6、s to the remote TCP/IP or x. 25 network.GPRS network not only has wide coverage, data transmission speed, high communication quality, always online and charged according to traffic advantages, and its type is itself a packet data network, support TCP/IP protocol, can be directly exchanged with the I

7、nternet. As a result, the CPRS in portable wireless Internet access, environmental monitoring, traffic monitoring, mobile office, etc have an unparalleled price advantage.System software using C language to write, compile under VB environment. Because this system is a remote terminal management modu

8、le, so in the writing of the program must adhere to certain protocols, in order to ensure correct communication. The body of the program is how to control the AT command of GR47 of GR47 initial setup and handling of information data. Program in general can be divided into the following blocks: CPRS

9、connection of initial setup, the judgment of the short message, no data transmission when the heartbeat process, data forwarding, etc. The main program is the program block organic combination together, mutual control, the infinite loop.Keywords: Data transmission and reception Single-chip; microcom

10、puter; GPRS communication system目 錄1 緒 論51.1 課題的背景和意義51.2 國內外研究現(xiàn)狀52 GPRS通信無線網(wǎng)絡的介紹72.1 什么是GPRS無線通訊網(wǎng)絡72.1.1 為什么要有GPRS72.2 GPRS的承載業(yè)務72.3 GPRS的網(wǎng)絡結構92.3.1 GPRS協(xié)議棧102.3.2 基于GPRS的TCP/IP協(xié)議102.3.3 GPRS究竟是什么112.3.4 GPRS有什么優(yōu)點122.4 中國移動發(fā)展GPRS的市場定位是什么132.4.1 G先鋒GPRS133 GPRS通信系統(tǒng)的整體設計方案143.1 GPRS通信系統(tǒng)的方案論證143.2 GPR

11、S通信系統(tǒng)的硬件設計方案153.2.1 系統(tǒng)總體功能概述153.2.2 單片機的用途和使用163.2.3 單片機STC89C51簡介173.2.5 CTM900-CGPRS模塊簡介183.3 GPRS通信系統(tǒng)的軟件設計方案193.3.1 連接的建立193.3.2 數(shù)據(jù)處理283.3.3 主程序流程283.3.4 系統(tǒng)程序303.3.6 電路原理圖38結 論39致 謝40參考文獻41附錄A 英文原文42附錄B 漢語翻譯491 緒 論1.1 課題的背景和意義 GPRS通用無線分組業(yè)務（General Packet Radio Service）是利用包交換的概念發(fā)展的一套無線傳輸方式。GPRS網(wǎng)絡是

12、基于現(xiàn)有的GSM（全球移動通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡中需要增加一些節(jié)點，如GGSN（GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點）和SGSN（GPRS服務支持節(jié)點）。SGSN的主要作用是記錄移動終端的當前位置信息，并且在移動終端與GGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。GGSN主要起網(wǎng)關作用，可以與多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接，如ISDN（綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)）、PSPDN（包交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)）和LAN（局域網(wǎng)）等。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉換，從而把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡。 GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)

13、點，而且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，可以直接與Internet互通。因此，GPRS在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測便攜型、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。 目前，我國在水利、電力和天然氣、石油等資源的監(jiān)測中還沒有經(jīng)濟實用的自動化數(shù)據(jù)采集和傳輸設備，尤其是在偏遠的鄉(xiāng)村、山區(qū)以及其他惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸更加的困難，不能滿足工業(yè)現(xiàn)代化、自動化的要求。GPRS通信系統(tǒng)是現(xiàn)代測控的基礎，用于獲取各種采集到的數(shù)據(jù)，因為作為獲取信息的重要工具，GPRS通信系統(tǒng)正廣泛應用于生產、科研的各個領域。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，我國已建成了覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，GSM網(wǎng)絡中重要發(fā)

14、展的GPRS網(wǎng)絡也已經(jīng)投入使用，所以，本課題提出并設計了基于單片機的GPRS通信系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)傳輸更加的靈活，并且大大降低了成本，為一些監(jiān)控系統(tǒng)后的傳輸數(shù)據(jù)帶來了方便快捷。1.2 國內外研究現(xiàn)狀 GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的簡稱，它突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當可觀。GPRS（General Packet Radio Service）是一種以全球手機系統(tǒng)（GSM）為基礎的

15、數(shù)據(jù)傳輸技術，可說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。 GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應用所需要的中介轉換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。如此，使用者既可聯(lián)機上網(wǎng)，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網(wǎng)絡上（VRN）的使用者，甚至可以無需通過撥號上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡連接。GPRS的特點1、應用上的特點 目前，用手機上網(wǎng)還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法GPRS也就這樣應運而生了，這項全新技術可以令您在任何

16、時間、任何地點都能快速方便地實現(xiàn)連接，同時費用又很合理。簡單地說：速度上去了，內容豐富了，應用增加了，而費用卻更加合理。（1）高速數(shù)據(jù)傳輸 速度10倍于GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進步。（2）永遠在線 由于建立新的連接幾乎無需任何時間（即無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接），因而您隨時都可與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，舉個例子，若無GPRS的支持，當您正在網(wǎng)上漫游，而此時恰有電話接入，大部分情況下您不得不斷線后接通來電，通話完畢后重新?lián)芴柹暇W(wǎng)。這對大多數(shù)人來說，的確是件非常令人惱火的事。而有了GPRS，您就能輕而易舉地解決這個沖突。（3）僅按數(shù)據(jù)

17、流量計費 即根據(jù)您傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（如：網(wǎng)上下載信息時）來計費，而不是按上網(wǎng)時間計費也就是說，只要不進行數(shù)據(jù)傳輸，哪怕您一直“在線”，也無需付費。做個“打電話”的比方，在使用GSM+WAP手機上網(wǎng)時，就好比電話接通便開始計費；而使用GPRE+WAP上網(wǎng)則要合理得多，就像電話接通并不收費，只有對話時才計算費用?？傊?，它真正體現(xiàn)了少用少付費的原則2.2 GPRS通信無線網(wǎng)絡的介紹2.1 什么是GPRS無線通訊網(wǎng)絡GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換

18、技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。GPRS是General Packer Radio Service的英文縮寫，中文譯為通用無線分組業(yè)務，具體來講，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的科技，即以分組的“形式”把數(shù)據(jù)傳送到用戶手上。因此，GPRS技術可以令手機上網(wǎng)省時、省力、省花費。打個比方，GSM是貓上普通固定電話線網(wǎng)的話，那么GPRS就是手機的ADSL。相對于GSM的9.6kbps的訪問速度而言，GPRS擁有171.2kbps的訪問速度；在連接建立時間方面，GSM需要1030秒，而GPRS只需要極短的時間就可以訪問到相關請求；而對于費用而言，GSM

19、是按連接時間計費的，而GPRS只需要按數(shù)據(jù)流量計費；GPRS對于網(wǎng)絡資源的利用率而相對遠遠高于GSM。目前中國只有中國移動提供GPRS無線通訊服務，聯(lián)通網(wǎng)絡不具有這個網(wǎng)絡服務。2.1.1 為什么要有GPRS目前，用手機上網(wǎng)還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法GPRS也就這樣應運而生了，這項全新技術可以令您在任何時間、任何地點都能快速方便地實現(xiàn)連接，同時費用又很合理。簡單地說：速度上去了，內容豐富了，應用增加了，而費用卻更加合理了！2.2 GPRS的承載業(yè)務 GPRS提供的承載業(yè)務又叫GPRS網(wǎng)絡業(yè)務。GPRS支持兩種類型的承載業(yè)務：點對點（PTP）業(yè)務和點對多點（PTM）業(yè)務。1. 點對點

20、業(yè)務是在兩個用戶之間提供一個或多個分組傳送的業(yè)務，由業(yè)務請求者啟動，被接受者接受。（1） 點對點無連接網(wǎng)絡業(yè)務 點對點無連接網(wǎng)絡業(yè)務屬于數(shù)據(jù)報業(yè)務類型。具體來說就是，一個或多個分組從單一業(yè)務用戶A發(fā)送到另一個單一目標用戶B，各個數(shù)據(jù)分組彼此相互獨立，即每一個分組獨立于前一個和后一個分組，用戶之間的信息傳輸沒有端到端的呼叫建立過程，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護。發(fā)送的每個數(shù)據(jù)報或數(shù)據(jù)分組用IP字頭封裝，IP字頭內包含信源和目標或信宿網(wǎng)絡地址和當前網(wǎng)絡拓撲結構，通過最佳的路由算法選取去往下一個網(wǎng)關或路由器的路由。網(wǎng)關路由表配置該網(wǎng)關與其相連的其他網(wǎng)關的網(wǎng)絡地址。通過網(wǎng)間網(wǎng)尋徑，最

21、終把數(shù)據(jù)報送往目標子網(wǎng)。在子網(wǎng)內依據(jù)數(shù)據(jù)報中的信宿IP地址，把數(shù)據(jù)送給目標主機。由于每個分組都是獨立完成傳送的，用戶數(shù)據(jù)分組不是按照順序傳達的。分組的交付沒有確認保護，用戶數(shù)據(jù)可能丟失或重復接收。（2） 點對點面向連接的網(wǎng)絡業(yè)務 點對點面向連接的網(wǎng)絡業(yè)務屬于虛電路型業(yè)務，它為兩個用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯電路。它要求有建立連接，數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。這類業(yè)務是由面向連接的網(wǎng)絡協(xié)議CONP支持的業(yè)務，即X.25協(xié)議支持的業(yè)務。X.25協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設備分組協(xié)議。在兩個用戶或多個用戶之間的數(shù)據(jù)分組傳送，要求建立邏輯虛電路連接，包括永久虛電路和交換虛電路。PTP-CONS業(yè)務要求有數(shù)據(jù)分組

22、傳送之前的連接建立，數(shù)據(jù)傳送和連接釋放工作程序。面向連接方式傳送是指數(shù)據(jù)分組傳送之前的連接建立，數(shù)據(jù)分組是在建立的虛電路中按順序傳送的，并按照順序進行交付數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)分組內沒有信宿地址，所以不能實現(xiàn)單獨分組的尋徑傳輸。分組交付有確認保護，不會受到重復的分組。2. 點對多點業(yè)務是將單一消息傳送給多個用戶的一類業(yè)務。 GPRS提供的點對多點業(yè)務可根據(jù)某個業(yè)務請求者請求，把信息送給多個用戶或一組用戶，由PTM業(yè)務請求者定義用戶組成員。GPRS使用國際移動組識別（IMGI）識別組成員。組成員主要由移動用戶組成，但是也可能包含一個或多個固定網(wǎng)用戶。PTM業(yè)務請求者可以是外部網(wǎng)絡業(yè)務提供者，或者是經(jīng)過授

23、權的GPRS移動臺。PTM外部業(yè)務提供者一般通過公眾分組數(shù)據(jù)網(wǎng)接入到點對多點服務中心（PTM-SC）。服務的地理區(qū)可以是一個或幾個，即所有組成員可能分布在不同的地理區(qū)域內，有業(yè)務請求著自己定義。點對多點服務中心主要執(zhí)行對PTM業(yè)務請求者進行鑒權，選取組成員所在的SGSN（服務GPRS支持節(jié)點），把PTM業(yè)務信息送往相關的SGSN，由相關的SGSN再把信息送給基站子系統(tǒng)。由基站子系統(tǒng)送給PTM組成員移動臺。2.3 GPRS的網(wǎng)絡結構GPRS網(wǎng)絡結構基于GSM系統(tǒng)實現(xiàn)，話音部分人采用原先的基本處理單元，而對與數(shù)據(jù)本分則新增了一些數(shù)據(jù)處理單元和接口。GPRS系統(tǒng)中新增的數(shù)據(jù)單元包括一下幾個部分。 M

24、SCBTS HLRBSC PCUBTS 幀中繼網(wǎng)絡SGSN TCP/IP骨干網(wǎng)SGSN 到另外PLMNINTERNET GGSN圖2.1 GPRS網(wǎng)絡單元 （1）PCU（Packet Control Unit）：分組處理單元，它是BSC（Basc Station Controller，基站控制器）的一部分，可以獨立設置或者與BSC合并設置，它與BSC之間的接口不開放。（2）SGSN（Service GPRS Support Node）：GPRS服務支持節(jié)點。功能和作用與MSC（Mobile Switching Center，移動交換中心）具有相同點，進行分組移動用戶的狀態(tài)管理，計費管理等并負責

25、到HLR（Home Location Register，小區(qū)位置存儲器）的用戶數(shù)據(jù)信息的傳送。（3）GGSN（Gateway GPRS Support Node）：GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點。負責和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的接口。進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)，具有路由器的部分功能。2.3.1 GPRS協(xié)議棧GPRS協(xié)議規(guī)程體現(xiàn)了無線和網(wǎng)絡相結合的特征。其實既包含類似局域網(wǎng)技術中的邏輯鏈路控制LLC子層和媒體接入控制MAC子層。又包含RLC和BSSGP等新引入的特定規(guī)程。由GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)的端到端之間的應用協(xié)議結構可知，GPRS網(wǎng)絡是存在于應用層之下的承載網(wǎng)絡，它用以承載IP或X.25等數(shù)據(jù)業(yè)務，由于GPRS本身采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)

26、絡結構，所以基于GPRS網(wǎng)絡的IP應用規(guī)程結構可理解為兩層IP結構，即應用級的IP協(xié)議以及采用IP協(xié)議的GPRS本身。 DCCH DTCH DTCH DCCH MAC-d MAC-esEDCHFP MAC-d EDCH FPMAC-eMAC-es/MAC-e TNLTNLPHY PHY UE Node B CRNC/SRNC圖2.2 GPRS協(xié)議棧2.3.2 基于GPRS的TCP/IP協(xié)議TCP/IP是為協(xié)同操作計算機、分享網(wǎng)絡資源的一套協(xié)議。該協(xié)議成員包括IP、TCP、UDP等。TCP確保數(shù)據(jù)的正確傳送，如果對于一個信息包來說，數(shù)量太大，TCP則可將其分成若干組。IP被用來為信息包到達另一端

27、尋找通道，每一個與網(wǎng)絡相連接的工作站都有一個唯一的IP地址，該IP地址為一個32位數(shù)，它通常被寫成四個十進制數(shù)字，每一個代表8位。TCP/IP是一個無連接協(xié)議，信息以分組方式進行傳輸，信息包的最大容量在初始化過程中得以商定。如果信息超過其最大容量，則將被分成若干組分別傳送。信息包未得以按順序傳送甚至丟失及再次轉發(fā)的可能性是存在的，因此，TCP必須將序號、信息來源和目的地通道數(shù)，以及其他信息添加進數(shù)據(jù)包中，被稱為TCP包頭。接收器端將利用該信息來監(jiān)測數(shù)據(jù)包是否被正確的接收，從而加以整理。要直接將信息包發(fā)送至正確的工作站，僅有TCP包頭，是不允許的。一個IP抱頭必須被加在TCP抱頭之上，源地址和目

28、的地址被包括在IP包頭里。發(fā)送信息包至目的地，計算機將首先核對其自身的路由列表，如果目的地在自己的網(wǎng)絡內，它將直接發(fā)送信息包。否則，它將發(fā)送信息包至網(wǎng)關，每一個網(wǎng)關都有一個路由列表，信息包將通過幾個單獨的路由節(jié)點到達目的地址。GPRS網(wǎng)提供網(wǎng)絡功能將IP信息包從移動用戶點傳送至外部網(wǎng)絡。GPRS可以為IP地址提供多重選擇，包括公共地址、專用地址以及客戶代理地址。指定IP地址選擇權的GPRS機制被稱為接入點域名（APN）。因為IP地址的整體供應受到限制，一個GPRS網(wǎng)絡提供商通常使用專用的、可動態(tài)分配的地址，然而，公用網(wǎng)址選擇可由專門的客戶提供，專用網(wǎng)址則無法越過公共網(wǎng)進行操作。為連接公共網(wǎng)絡，

29、專用網(wǎng)址被轉換成公共網(wǎng)址。該轉換通過一個節(jié)點發(fā)生，該節(jié)點是專用的網(wǎng)絡地址轉換（NAT）。多重專用地址可被映射成一個公共地址，對于急于IP協(xié)議的應用，和有限網(wǎng)絡一樣，在無線網(wǎng)絡中他們以相同的方式工作。當GPRS對話啟動是，大多數(shù)服務提供商也將監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸流量，如果在特定的一段時間內沒有數(shù)據(jù)傳輸，其連接將被斷開。因為TCP/IP信息包是通過GSM網(wǎng)絡傳輸?shù)?，所以，必須考慮TCP/IP協(xié)議棧的一些參數(shù)配置?；贕PRS的TCP應當支持適當?shù)拇翱诔叽缫岳趦?yōu)化端對端連接的寬帶延遲，默認接受和發(fā)送緩沖器比例應當增加到容納足夠大的窗口，被銜接層支持的IP數(shù)據(jù)包的最大值是最大傳輸單元（MTU）。在高誤碼率

30、的連接上，較小的MTU尺寸增加了成功傳輸?shù)臋C會，默認IP最大傳輸單元值為576字節(jié)。一句鏈路條件和ARQ的配置，它有可能增加MTU大到一個較大的值，一個較大的MTU允許TCP更快的增加擁擠窗口。對于急于GPRS的TCP/IP協(xié)議的設計，必須考慮這些。2.3.3 GPRS究竟是什么GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳

31、輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。這一特點正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應用。2.3.4 GPRS有什么優(yōu)點相對原來的GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS的分組交換技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。1、實時在線“實時在線”，即用戶隨時與網(wǎng)絡保持聯(lián)系。舉個例子，用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時，手機就在無線信道上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，就算沒有數(shù)據(jù)傳送，手機還一直與網(wǎng)絡保持聯(lián)接，不但可以由用戶側發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，還可以從網(wǎng)絡側隨時啟動push類業(yè)務，不像普通撥號上網(wǎng)那樣斷線后還得重新?lián)芴柌拍苌暇W(wǎng)沖浪。2、按量計費用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用

32、，沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。形象地講：休眠發(fā)呆都是免費的。3、快捷登錄GPRS的用戶一開機，就始終附著在GPRS網(wǎng)絡上，每次使用時只需一個激活的過程，一般只需13秒的時間馬上就能登錄至互聯(lián)網(wǎng)，而固定撥號方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號、驗證用戶名密碼、登錄服務器等過程，至少需要810秒甚至更長的時間。4、高速傳輸GPRS 采用分組交換的技術，數(shù)據(jù)傳輸速率最高理論值能達171.2kb/s，但實際速度受到編碼的限制和手機終端的限制，可能會有所不同。電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務，速率為每秒9.6K比特，因此電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務（簡稱CSD）與GPRS的關系就像是9.6K Modem和33.6K、56K

33、的Modem的區(qū)別一樣。5、自如切換GPRS還具有數(shù)據(jù)傳輸與話音傳輸可同時進行或切換進行的優(yōu)勢。也就是說用戶在用移動電話上網(wǎng)沖浪的同時，可以接收語音電話。舉個例子，原來的電話撥號上網(wǎng)，接入之后就不能再打電話，也不能接電話，而GPRS就類似于固定電話的ISDN的概念，電話上網(wǎng)兩不誤。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“高速”和“永遠在線”的優(yōu)點。2.4 中國移動發(fā)展GPRS的市場定位是什么中國移動建設和發(fā)展GPRS，最主要的目的就是要讓中國移動的客戶能夠享受到最新的信息數(shù)據(jù)服務所帶來的美好感受，為客戶營造一種真正全新與時尚的個性化的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡新生活。中國移

34、動的GPRS服務將首先為高端商務人士和追求時尚、喜歡新技術的年輕新人類提供各種移動商務咨詢、移動辦公與移動娛樂等服務。隨著 “移動夢網(wǎng)”計劃的進一步推行和實施，基于GPRS的應用也將越來越豐富，將為所有的移動電話客戶提供生活、工作、學習等各方面全面的移動數(shù)據(jù)信息服務，客戶享受到的將是一個無論何時何地都若近在咫尺的個性時尚的移動數(shù)據(jù)空間。2.4.1 G先鋒GPRS對于用手機上網(wǎng)的用戶來說，最讓人討厭的就是上網(wǎng)速度慢、經(jīng)常掉線，不過隨著中國移動先進的GPRS網(wǎng)絡建設完成，全球通手機用戶很快就不會再有這些麻煩了，而且下載文件的速率還會比現(xiàn)在提高近10倍。GPRS 網(wǎng)絡啟動后，手機上網(wǎng)的計費方式還要從

35、現(xiàn)在的按時間收費，改變成按下載字節(jié)計費。新一代的GPRS網(wǎng)絡，由于引進了數(shù)據(jù)通信技術、尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術，使數(shù)據(jù)傳輸速率大大提高，掉線率大大降低。GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的第二代移動通信GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的分組交換系統(tǒng)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS是作為現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡向第三代移動通信演變的過渡技術，發(fā)展GPRS技術十分經(jīng)濟，因為只須沿用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來發(fā)展即可，雖然是介于第二代和第三代這間的一種網(wǎng)絡技術（2.5代），但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢，也是目前國內最先進的商用網(wǎng)絡技術。GPRS網(wǎng)絡

36、中，無線信道可以根據(jù)需要，自行進行分配，而在CSD環(huán)境下，WAP用戶只能使用指定的信道來傳輸數(shù)據(jù)，如果操作不結束，這條信道就會一直被占用。例如，當4個用戶同時上網(wǎng)時，就必須占用4個數(shù)據(jù)信道。而gprs技術就不存在這個問題，可以在同一個信道中同時支持4個用戶，而且不會對性能有任何大的影響。如果流量過大，還會自動啟用其它信道。.3 GPRS通信系統(tǒng)的整體設計方案3.1 GPRS通信系統(tǒng)的方案論證方案：基于GPRS的數(shù)據(jù)傳輸（GPRS的通信系統(tǒng)） 移動通信和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展使得人類自由通信的夢想接近實現(xiàn)，而這兩者的結合也為傳統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展提供了新的機遇。本文研究了移動通信的最新數(shù)字通信技術GPRS，并

37、將該技術應用到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中，兩者的結合為移動數(shù)字通信的發(fā)展提供了良好的市場，也為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)提出了一個新的實現(xiàn)方法。本文采用理論與實踐相結合的方法，在對GPRS技術和互聯(lián)網(wǎng)主要通信協(xié)議PPP，TCP/IP協(xié)議進行深入研究的基礎上，設計了一個通用GPRS數(shù)字傳輸模塊。該模塊具有GPRS網(wǎng)絡和短信兩種工作方式，并支持TCP和UDP兩種通信協(xié)議，利用該GPRS數(shù)字傳輸模塊實現(xiàn)了超聲波流量計數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括采集終端，通信服務器，數(shù)據(jù)庫服務器以及用戶終端。系統(tǒng)通信不忿采用TCP協(xié)議，各數(shù)據(jù)終端通過GPRS數(shù)字傳輸模塊與服務器建立連接，用戶終端提供列表和圖形等多種數(shù)據(jù)顯示

38、方式，獨立的通信服務器和數(shù)據(jù)庫服務器則為系統(tǒng)提供了足夠的伸縮度。本文討論了GPRS和PPP，TCP/IP協(xié)議的工作原理，提出了一個通用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議，實現(xiàn)了一個GPRS通信模塊和超聲波流量計數(shù)據(jù)模采集與監(jiān)控系統(tǒng)。這些內容可以為嵌入式PPP，TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)提供參考，并為終端分布廣泛的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)提供新思路。隨著第三代移動通信打的到來，移動數(shù)據(jù)通信將具有更高的通信速率，更廣泛的覆蓋面積，使用移動通信技術的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控將可以更快，更好的傳輸更多的數(shù)據(jù)，所以這種系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展空間。系統(tǒng)設計的原理：系統(tǒng)采用華為公司的內部嵌有TCP/IP協(xié)議棧的GPRS通信模塊GT

39、M900-C和STC89C51單片機，二者的串口均支持RS-232通信標準。核心設計在于單片機與CTM900-C的連接和軟件的編寫。STC89C51單片機具有一個USBRT（通用異步串行接口），其中一個與CTM900-C模塊相連，進行數(shù)據(jù)和AT命令的傳輸，另一個與終端芯片的串口相連，與終端進行通信。3.2 GPRS通信系統(tǒng)的硬件設計方案系統(tǒng)采用華為公司的內部嵌有TCP/IP協(xié)議棧的GPRS通信模塊GTM900-C和STC89C51單片機，二者的串口均支持RS-232通信標準。核心設計在于單片機與CTM900-C的連接和軟件的編寫。STC89C51單片機具有一個USBRT（通用異步串行接口），其

40、中一個與CTM900-C模塊相連，進行數(shù)據(jù)和AT命令的傳輸，另一個與終端芯片的串口相連，與終端進行通信，CTM900-C模塊外部需要安裝天線，如圖1所示。STC89C51單片機控制CTM900-C模塊發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，在軟件中采用串行口的中斷來實現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)和轉發(fā)數(shù)據(jù)。GPRS模塊TCP/IP協(xié)議處理控制模塊單片機STC89C51串行接口 透明通道PC個人電腦移動基站INTERNET 網(wǎng)絡圖3.2 系統(tǒng)硬件框圖3.2.1 系統(tǒng)總體功能概述利用單片機控制的GPRS通信網(wǎng)絡，終端和主臺的所有交換信息通過中國移動的數(shù)據(jù)通信服務中心，在移動的數(shù)據(jù)服務中心和供電局配電中心之間申請VPN專網(wǎng)，并在電力局配電中

41、心建立中心主站，所有終端設備通過GPRS網(wǎng)絡及移動數(shù)據(jù)中心連至該中心主站，實現(xiàn)終端和主站的實時在線連接。該系統(tǒng)的主要功能： 全自動數(shù)據(jù)抄收 故障信息主動上報 實時巡檢表計參數(shù) 自動電量平衡分析 及時發(fā)現(xiàn)表計被非法侵入及竊電行為當然這個通信系統(tǒng)就會是這些方案實現(xiàn)的基礎和核心?，F(xiàn)如今，這種基于單片機的GPRS通信系統(tǒng)大多都用在3.2.2 單片機的用途和使用單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。

42、可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制）。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產

43、品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。在計算機出現(xiàn)以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的機械。 進入電器時代后，人們借助電氣技術實現(xiàn)了自動控制機械，自動生 產線甚至自動工廠，并且大大地發(fā)展了控制理論。然而，在一些大 中型系統(tǒng)中自動化結果均不理想。只有在計算機出現(xiàn)后，人們才見 到了希望的曙光。如今借助計算機逐漸實現(xiàn)了人類的夢想。但是， 計算機出現(xiàn)后的相當長的時間里，計算機作為科學武器，在科學的 神圣殿堂里默默地工作，而工業(yè)現(xiàn)場

44、的測控領域并沒有得到真正的 應用。只有在單片機（Microcontroller）出現(xiàn)后，計算機才真正 地從科學的神圣殿堂走入尋常百姓家，成為廣大工程技術人員現(xiàn)代 化技術革新，技術革命的有利武器。目前，單片機在民用和工業(yè)測 控領域得到最廣泛的應用。彩電，冰箱，空調，錄像機，VCD，遙 控器，游戲機，電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深 地溶入我們每個人的生活之中。單片機能大大地提高這些產品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農業(yè)生產 上也極大地提高了生產效率和產品質量。 單片機按用途大體上可分為兩大類：1、通用型單片機2、專用型單片機專用型單片機

45、是指用途比較專一，出廠時程序已經(jīng)一次性固化好， 不能再修改的單片機。例如電子表里的單片機就是其中的一種。 其生產成本很低。通用型單片機的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應用程序就可完成不同的功能。小到家用電器儀器儀表，大到機器設備和整套生產線都可用單片機來實現(xiàn)自動化控制。3.2.3 單片機STC89C51簡介本設計采用的是STC89C51系列單片機。STC89C51系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，是MCS-51系列單片機的派生產品；它們在指令系統(tǒng)中、硬件系統(tǒng)和片內資源與標準的8052單片機完全兼容，DIP-40封裝系列與8051為pin-to-pin

46、兼容，指令代碼是與8051完全兼容的單片機。STC89C51單片機具有增強型12時鐘/機器周期、6時鐘機器/周期任意選擇，工作電壓為5.5V-3.4V（5V單片機）/3.8V-2.0V（5V單片機）；工作頻率范圍：0-40MHZ，相當于普通8051的0-80MHZ。實際頻率可達48MHZ。用戶應用程序空間為4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié) ；片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM；有32/36個通用I/O口，P1/P2/P3/P4是準雙向口；集成ISP（在系統(tǒng)可編程）/IPA（在應用可編程），無需專用的編程器/仿真器，可通過串行口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8

47、K程序3秒就可以完成一片，具備EEPROM功能，工作溫度范圍在0-750，共有3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器T0還可以當成2個8位定時器使用；封裝形式有DIP-40，PLCC-44，PQFP-44等。3.2.4 GPRS模塊簡介及應用基于GPRS的IP協(xié)議提供了與互聯(lián)網(wǎng)“永遠在線”的可能性，使之成為一種節(jié)約成本的選擇。為了開發(fā)基于IP協(xié)議的應用，系統(tǒng)設計師需要同時通曉無線網(wǎng)絡和TCP/IP。各種各樣的接入技術被運用于無線網(wǎng)絡。在FDMA技術中，每個用戶被分配一個頻率，而TDMA技術則通過實踐分隔用戶。在CDMA技術中，所有用戶在痛一時間使用同一個頻段發(fā)送信號，分隔用戶通過各自被分配到的為

48、一代嗎來實現(xiàn)。在2G系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸主要是通過電路交換，既一個被分配給用戶的傳輸信道，當一個用戶完成傳輸任務，讓出信道后，該傳輸信道才被提供給其他用戶使用。由于促發(fā)性是數(shù)據(jù)業(yè)務的基本特征，當一個用戶不在有數(shù)據(jù)傳輸時，寬帶就處于荒廢狀態(tài)中。在分組交換系統(tǒng)中，所有用戶分享同一個信道，用戶則可以實現(xiàn)多路復用的功能。當一個用戶沒有需要傳輸數(shù)據(jù)的時候，信道就會被其他用戶所使用。信息包的傳輸方式可通過媒體存儲控制（MAC）協(xié)議被編排。在互聯(lián)網(wǎng)上的信息包傳輸全部基于IP協(xié)議。無線網(wǎng)絡將于互聯(lián)網(wǎng)結合，信息包通過無線媒介傳送至基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡，在傳輸前，為了能直接到達指定的目的地，數(shù)據(jù)包必須根據(jù)TCP/IP協(xié)

49、議封裝。在GPRS網(wǎng)絡中就是采用IP協(xié)議進行傳輸。3.2.5 CTM900-CGPRS模塊簡介CTM900-C是華為公司生產的一款雙頻段EGSM900/GSM1800的通信模塊，它的最大發(fā)射功率為EGSM900 Class4（2W）和GSM1800 Class1（1W），它正常的工作溫度在-20+70之間，平均帶電電流為3.5mA，它支持的協(xié)議有GSM/GPRS Phase2/2+和華為GT800協(xié)議，在此模塊的基礎上，可進行GPRS數(shù)據(jù)傳輸，具有支持短消息服務等功能，采用3.8V電壓供電，多外可提供多種接口，如天線接口、模擬音頻接口、異步串行接口、SIM卡接口等，也支持12C通信，內部集成了

50、TCO/IP協(xié)議棧，支持多鏈接，提供ACK應答，提供打容量緩存，因此采用此芯片會大大降低低微控制器編程工作的難度。射頻天線開關單元數(shù)字基帶處理單元AD/DA轉換單元 音頻處理單元 CPU中央 處理器單元 射頻收發(fā)單元模擬基帶處理單元 串口處理單元 電源管理單元 程序和數(shù)據(jù) 存儲單元 射頻信號 功率放大單元 SIM卡處理單元圖3.3 GTM900邏輯框圖3.3 GPRS通信系統(tǒng)的軟件設計方案系統(tǒng)軟件采用C語言編寫，在IAR環(huán)境下編譯。由于本系統(tǒng)是遠程管理終端的一個模塊，因此在程序的編寫中要遵守一定的協(xié)議，這樣才能保證正確通信。程序的主題是如何控制CTM900-C的AT命令對CTM900-C進行初

51、始設置和信息數(shù)據(jù)的處理。程序總體上可以分為以下兩個模塊，一是CPRS連接的出師設置，二就是判斷數(shù)據(jù)以及發(fā)送。主程序吧這些程序塊有機的結合到一起，相互控制。3.3.1 連接的建立GPRS模塊連接到Internet和GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)的過程如下：a）單片機軟件控制GPRS模塊開機，等待此模塊正常啟動。b）通過單片機和CTM900-C模塊連接的串口，向CTM900-C模塊寫入相應的AT設置命令，進行初始化，使模塊成功粘附在GPRS網(wǎng)絡上，獲取網(wǎng)絡運行商分配的動態(tài)IP地址，與目的終端建立連接。其步驟如下；第一步：AT+CSQ 查詢網(wǎng)絡質量 圖3.4 查詢網(wǎng)絡質量圖第二步：AT+CPIN? 查詢SIM是否

52、準備好圖3.5 查詢SIM是否準備好圖第三步：AT+CGREG? 查詢是否注冊成功圖3.6 查詢是否注冊成功圖以上三步主要是確認當前網(wǎng)絡和模塊的狀態(tài)。第四步：AT+CGDCONT=1，“IP”，“CMNET”設置APN無線接入點圖3.7 設置APN無線接入點圖第五步：AT%ETCPIP=”，” 進行PPP撥號圖3.8 PPP撥號圖第六步： AT%ETCPIP? 查詢獲得本地IP地址，以用DNS服務器地址圖3.9 查詢獲得本地IP圖第七步：AT%IPOPEN=”TCP”，”221.207.252.107”，1234 圖3.10 圖3.11第八步：AT%IPSEND=”3”發(fā)送內容為abc123的十六進制數(shù)據(jù)。圖3.12 發(fā)送數(shù)據(jù)圖 圖3.13 發(fā)送數(shù)據(jù)界面圖第九步：接收數(shù)據(jù) 圖3.14 接受數(shù)據(jù)界面圖 圖3.15 接受數(shù)據(jù)圖 第十步：AT%IPOPEN? 查詢鏈路狀態(tài) 圖3.16 查詢鏈路狀態(tài)圖第十一步：AT%IPCLOSE 和AT%IPCLOSE=5 關閉連接 圖3.17 關閉連接圖3.3.2 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)中心服務器和GPRS服務器中的傳輸是基于IP數(shù)據(jù)包的，但明文傳送IP包不可取，因此太多選用PPP（點對點協(xié)議）進行傳輸，實現(xiàn)通過GPRS模塊的數(shù)據(jù)和Internet網(wǎng)絡的透明傳輸。GTM900-C內部集成了TCP/IP協(xié)