GPRS模塊開發(fā)

1、GPRS GPRS 模塊開發(fā)模塊開發(fā)單片機(jī)與GPRS 模塊通訊開發(fā)的注意事項(xiàng) from http:/e-單片機(jī)微控制器以其體積小、功耗低、使用方便等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)、民用的嵌入式系統(tǒng)中;而隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet的興起與普及,使微控制器通過互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)就變得非常有意義。目前使微控制器上網(wǎng)的解決方案一般有兩種:一種是采用微控制器驅(qū)動網(wǎng)卡,通過以太網(wǎng)連接Internet;另一種是使微控制器直接驅(qū)動調(diào)制解調(diào)器(MODEM通過電話線向ISP 撥號上網(wǎng)。這兩種方案的缺點(diǎn)在于都要使用有線的網(wǎng)絡(luò),無法應(yīng)用于在邊遠(yuǎn)地區(qū)或可移動系統(tǒng)中。針對這一問題,提出一種基于GPRS 的單片機(jī)上網(wǎng)的解決方案,即

2、在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)PPP 協(xié)議,并通過驅(qū)動GPRS 模塊經(jīng)過GPRS 無線網(wǎng)連接到Internet 實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于: 覆蓋面廣,適用于廣大偏遠(yuǎn)地區(qū); 無線上網(wǎng),適用于可移動目標(biāo);使用廉價(jià)的微控制器實(shí)現(xiàn)簡單、成本低; 安裝簡便,維護(hù)方便。GPRS 技術(shù)及其特點(diǎn)技術(shù)及其特點(diǎn)GPRS(General Packet Radio Service是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱,是在GSM 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式。與原有的GSM 比較,GPRS 在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢:通過多個(gè)GSM 時(shí)隙的復(fù)用,支持的數(shù)據(jù)傳輸速率更高,理論峰值達(dá)115kb/s;不同的網(wǎng)絡(luò)用

3、戶共享同一組GPRS 信道,但只有當(dāng)某一個(gè)用戶需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)才會占用信道資源。這樣,通過多用戶的業(yè)務(wù)復(fù)用,更有效地利用無線網(wǎng)絡(luò)信道資源,特別適合突發(fā)性、頻繁的小流量數(shù)據(jù)傳輸,很好地適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性特點(diǎn);GPRS 計(jì)費(fèi)方式更加靈活,可以支持按數(shù)據(jù)流量來進(jìn)行計(jì)費(fèi);與無線應(yīng)用協(xié)議(WAP技術(shù)不同,GPRS 能夠隨時(shí)為用戶提供透明的IP 通道,可直接訪問Internet 中的所有站點(diǎn)和資源;采用信道復(fù)用技術(shù),每一個(gè)GPRS 用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)永遠(yuǎn)在線;另外,GPRS 還能支持在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行語音通話等等,而且相對于短消息等其它無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),GPRS 的價(jià)格優(yōu)勢比較明顯。目前,我國移動

4、推出的GPRS上網(wǎng)業(yè)務(wù)最高每千字節(jié)也只有3分錢,而且用戶可以根據(jù)自己的需要,以月租、包月等多種形式進(jìn)一步降低GPRS通信的費(fèi)用。因此使用GPRS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳送是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的,特別是對于不易架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和可移動裝置。硬件連接和GPRS模塊設(shè)置模塊設(shè)置通過GPRS網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸一般需要使用GPRS模塊。目前,GPRS模塊一般是指帶有GPRS功能的GSM模塊,可以利用GPRS網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。其中比較流行的有法國Wave公司的WISMO系列和西門子公司的S系列等等。WAVECOM的WISMO模塊接口簡單、使用方便且功能非常強(qiáng)大其中GPRS模塊與單片機(jī)間是通過串行口進(jìn)行通信的,通信速率最

5、快可以達(dá)到115 200b/s。模塊與控制器間的通信協(xié)議是AT命令集,其中大部分命令是符合協(xié)議“AT command set for GSM Mobile Equipment (ME (GSM 07.07 version 6.4.0 Release 1997”的,但也有一些是Wavecom自己定義的AT命令。除了串口發(fā)送(TX、串口接收(RX之外,微控制器與GPRS模塊之間還有一些硬件握手信號,如DTR、CTS、DCD等。為了簡化微控制器的控制,硬件設(shè)計(jì)時(shí)不要使用全部的硬件握手信號,而只使用數(shù)據(jù)載波檢測(Data Carrier Detect, DCD和終端準(zhǔn)備(Data Terminal R

6、eady, DTR信號。DCD信號可以檢測GPRS模塊是處于數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)還是處于AT命令傳送狀態(tài)。 DTR信號用來通知GPRS模塊傳送工作已經(jīng)結(jié)束。硬件連接完成后,在進(jìn)行GPRS上網(wǎng)操作之前,首先要對GPRS模塊進(jìn)行一定的設(shè)置。主要的設(shè)置工作有: 設(shè)置通信波特率,可以使用AT+IPR=38400命令,把波特率設(shè)為38 400b/s或其它合適的波特率,默認(rèn)的通信速度為9600b/s。 設(shè)置接入網(wǎng)關(guān),通過AT+ CGD CONT=1, “IP”, “CMNET”命令設(shè)置GPRS接入網(wǎng)關(guān)為移動夢網(wǎng)。設(shè)置移動終端的類別,通過AT+CGCLASS=“B”設(shè)置移動終端的類別為B類,即同時(shí)監(jiān)控多種業(yè)務(wù);但只

7、能運(yùn)行一種業(yè)務(wù),即在同一時(shí)間只能使用GPRS上網(wǎng),或者使用GSM的語音通信。 測試GPRS服務(wù)是否開通,使用AT+CGACT=1,1命令激活GPRS功能。如果返回OK,則GPRS連接成功;如果返回ERROR,則意味著GPRS失敗。這時(shí)應(yīng)檢查一下SIM卡的GPRS業(yè)務(wù)是否已經(jīng)開通,GPRS模塊天線是否安裝正確等問題。中國移動在GPRS與Internet網(wǎng)中間建立了許多相當(dāng)于ISP的網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN,以連接GPRS網(wǎng)與外部的Internet網(wǎng)。GPRS模塊可以通過撥“*99*1#”登錄到GGSN上動態(tài)分配到Internet網(wǎng)的IP地址。其間GPRS模塊與網(wǎng)關(guān)的通信要符合點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議(Point

8、 to Point Protocol, PPP,其中身份驗(yàn)證時(shí)用戶名、密碼都為空。使用PPP協(xié)議登錄上之后,就可以通過GGSN接上Internet了。軟件整體結(jié)構(gòu)軟件整體結(jié)構(gòu)程序中的所有代碼最好采用C語言編寫,并采用分層的結(jié)構(gòu),從底到上分別為:串口驅(qū)動層、GPRS模塊驅(qū)動層、PPP協(xié)議層、IP協(xié)議層、UDP協(xié)議層與應(yīng)用層。上層函數(shù)的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用到底層函數(shù),而底層函數(shù)的任務(wù)就是為上層函數(shù)提供服務(wù),最終完成應(yīng)用層任務(wù)傳送數(shù)據(jù)。驅(qū)動程序編寫驅(qū)動程序編寫首先是串行口驅(qū)動層。它實(shí)現(xiàn)打開串口、關(guān)閉串口、讀串口數(shù)據(jù)、寫串口數(shù)據(jù)等函數(shù)。然后,在這些串口函數(shù)的基礎(chǔ)上編寫GPRS模塊的驅(qū)動函數(shù)。單片機(jī)通過串行口控

9、制GPRS模塊,進(jìn)行撥號、設(shè)置等操作。控制的方法是采用AT命令。在控制GPRS模塊撥打移動夢網(wǎng)GGSN的登錄號碼“*99*1#”之后,GPRS模塊就轉(zhuǎn)入在線模式(On-Line。此時(shí)單片機(jī)向串行口發(fā)送的所有數(shù)據(jù)都透明地傳送給了GGSN,同樣GGSN的回答也傳回單片機(jī)的串行口。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完成后,單片機(jī)需要通知GPRS模塊結(jié)束會話,并從在線模式轉(zhuǎn)回普通的命令模式,這可以通過置高DTR線完成。同時(shí),如果線路由于異常斷開,CD 線會回復(fù)到平常的低電平,所以處于在線模式下也要不斷檢測CD線是否處于高電平。根據(jù)這些操作,可以編寫GPRS驅(qū)動函數(shù):初始化GPRS模塊函數(shù)、撥號函數(shù)、斷開連接函數(shù)、檢測是否處于

10、在線狀態(tài)函數(shù)。這些底層的驅(qū)動函數(shù)將會使上層協(xié)議的編寫很方便,更重要的是,它為我們提供了一個(gè)驅(qū)動抽象層。當(dāng)?shù)讓佑布龀龈膭拥臅r(shí)候,只需要對底層的驅(qū)動函數(shù)進(jìn)行改動,而上層函數(shù)的代碼不變。協(xié)議的實(shí)現(xiàn)PPP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)由于移動夢網(wǎng)的GGSN與GPRS模塊通信時(shí)遵循PPP協(xié)議,所以要在單片機(jī)中也實(shí)現(xiàn)一部分PPP協(xié)議才能與之對話。GPRS模塊在撥號后首先要與GPRS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信鏈路的協(xié)商,即協(xié)商點(diǎn)到點(diǎn)的各種鏈路參數(shù)配置。協(xié)商過程遵守LCP(Link Control Protocol、PAP(Password Authentication Protocol和IPCP(Internet Protocol Con

11、trol Protocol等協(xié)議。其中LCP協(xié)議用于建立、構(gòu)造、測試鏈路連接;PAP協(xié)議用于處理密碼驗(yàn)證部分;IPCP協(xié)議用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議環(huán)境,并分配IP地址。協(xié)商機(jī)制用有限狀態(tài)機(jī)的模型來實(shí)現(xiàn)。一旦協(xié)商完成,鏈路已經(jīng)創(chuàng)建,IP地址已經(jīng)分配就可以按照協(xié)商的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行IP報(bào)文的傳輸了。根據(jù)應(yīng)用的不同,IP報(bào)文中可以攜帶UDP報(bào)文,也可以是TCP或ICMP報(bào)文。本系統(tǒng)正是采用UDP報(bào)文傳送數(shù)據(jù)信息的。數(shù)據(jù)傳輸完成之后,單片機(jī)會向GGSN發(fā)送LCP 的斷開連接報(bào)文,以終止網(wǎng)絡(luò)連接。PPP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)(圖略。單片機(jī)的串口中斷接收程序首先以包起始和結(jié)束符來判斷是否有完整的PPP包,并對PPP包的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)

12、,以確定數(shù)據(jù)包的完整性和正確性。然后,在主循環(huán)中進(jìn)入PPP報(bào)文解析模塊。的過程登錄GGSN的過程系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)是單片機(jī)登陸GPRS網(wǎng)關(guān)(GGSN并與網(wǎng)關(guān)通過LCP、PAP、IPCP協(xié)議進(jìn)行協(xié)商的過程。LCP、PAP與IPCP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)大同小異,最常用的為請求(REQ、同意(ACK和拒絕(NAK三種幀。單片機(jī)與GGSN各為一方進(jìn)行協(xié)商,任何一方都可以發(fā)送REQ幀請求某方面的配制,另一方覺得配置不能接受會回應(yīng)NAK幀,如果可以則回應(yīng)ACK幀。為了節(jié)省資源,我們只處理這三種數(shù)據(jù)幀,其它鏈路問題都由單片機(jī)在程序控制下自己重新?lián)芴柦鉀Q。協(xié)商過程大致描述如下:在撥號成功連接后,GGSN首先會返回一個(gè)PA

13、P REQ 數(shù)據(jù)幀。我們發(fā)送一個(gè)空LCP REQ幀,以強(qiáng)迫進(jìn)行協(xié)議協(xié)商階段。隨后,GGSN 發(fā)送LCP設(shè)置幀,我們拒絕所有的設(shè)置并請求驗(yàn)證模式。GGSN選擇CHAP或PAP 方式驗(yàn)證,我們只接受PAP方式。然后,進(jìn)行PAP驗(yàn)證用戶名和密碼過程,在GPRS中用戶名與密碼都為空,如果成功,GGSN會返回IPCP報(bào)文分配動態(tài)IP地址。此時(shí),就完成了與GGSN的協(xié)商過程。協(xié)商過程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖4所示。協(xié)商完成后進(jìn)入IP數(shù)據(jù)報(bào)通信階段。此時(shí),單片機(jī)向GGSN發(fā)送的所有包含IP報(bào)文的PPP報(bào)文都會被傳送給Internet網(wǎng)中相應(yīng)的IP地址;而遠(yuǎn)端所有向單片機(jī)IP地址發(fā)送的報(bào)文也都會經(jīng)GPRS網(wǎng)傳送到單片機(jī)

14、上,從而完成單片機(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。GPRS DTU是什么?其工作原理是什么?GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元,在國內(nèi)目前實(shí)際上對GPRS DTU具有更加明確的約定:GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無線設(shè)備。GPRS DTU的四個(gè)核心功能:1內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng),從硬件上,它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結(jié)合;它具備GPRS撥號上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。2提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能GPRS DTU提供了串行通信接口,包括

15、RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式,而且GPRS DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式,也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送,而不需要改變原有的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此,GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接,而且不需要對用戶設(shè)備作改動。3支持自動心跳,保持永久在線GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線,因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能,這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線(當(dāng)長時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí),移動網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接,心跳包就

16、是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包,以保持連接不被斷開、支持?jǐn)嗑€自動重連、自動重?fù)芴柕忍攸c(diǎn)。4支持參數(shù)配置,永久保存GPRS DTU作為一種通信設(shè)備,其應(yīng)用場合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置,并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等。一旦上電,就自動按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。GPRS DTU的擴(kuò)展功能:較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴(kuò)展功能,主要包括:支持?jǐn)?shù)據(jù)中心域名解析、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置/遠(yuǎn)程固件升級、支持遠(yuǎn)程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、

17、提供短信通道、提供DTU在線/離線電平指示等。這些擴(kuò)展功能可以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,以及方便用戶的使用及維護(hù)。GPRS DTU工作過程描述:GPRS DTU上電后,首先讀出內(nèi)部FLASH中保存的工作參數(shù)(包括GPRS撥號參數(shù),串口波特率,數(shù)據(jù)中心IP地址等等,事先已經(jīng)配置好。GPRS DTU登陸GSM網(wǎng)絡(luò),然后進(jìn)行GPRS PPP撥號。撥號成功后,GPRS DTU將獲得一個(gè)由移動隨機(jī)分配的內(nèi)部IP地址(一般是10.X.X.X。也就是說,GPRS DTU 處于移動內(nèi)網(wǎng)中,而且其內(nèi)網(wǎng)IP地址通常是不固定的,隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時(shí)是一個(gè)移動內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備,通過移動網(wǎng)

18、關(guān)來實(shí)現(xiàn)與外部Internet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過網(wǎng)關(guān)訪問外部網(wǎng)絡(luò)的方式相似。GPRS DTU主動發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接,并保持通信連接一直存在。 由于GPRS DTU處于移動內(nèi)網(wǎng),而且IP地址不固定。因此,只能由GPRS DTU主動連接數(shù)據(jù)中心,而不能由數(shù)據(jù)中心主動連接GPRS DTU。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址或固定的域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址或固定的域名作為參數(shù)存儲在GPRS DTU內(nèi),以便GPRS DTU一旦上電撥號成功,就可以主動連接到數(shù)據(jù)中心。具體地講,GPRS DTU通過數(shù)據(jù)中心的IP地址(如果是采用中心域名的話,先通過中心域名解析出中心IP地址以及

19、端口號等參數(shù),向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP 通信請求。在得到中心的響應(yīng)后,GPRS DTU即認(rèn)為與中心握手成功,然后就保持這個(gè)通信連接一直存在,如果通信連接中斷,GPRS DTU將立即重新與中心握手。由于TCP/UDP通信連接已經(jīng)建立,就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信了。對于DTU來說,只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信,完成用戶串口數(shù)據(jù)與GPRS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù),DTU就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP包里,發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之,當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時(shí),從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容,立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。通過有線的數(shù)據(jù)采集中心,同時(shí)與很多個(gè)GP

20、RS DTU進(jìn)行雙向通信。這是目前GPRS DTU應(yīng)用系統(tǒng)中最為常用的方式。有何區(qū)別DTU和MODEM有何區(qū)別GPRS/CDMA DTU和GPRS/CDMA MODEM有什么區(qū)別?GPRS/CDMA DTU全稱GPRS/CDMA數(shù)據(jù)終端單元,在軟件設(shè)計(jì)上,它封裝了協(xié)議棧內(nèi)容并且具有嵌入式操作系統(tǒng),硬件上可看作是嵌入式PC加無線接入部分的結(jié)合;GPRS/CDMA MODEM是接入GPRS/CDMA分組網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)物理通道,它本身不具有操作系統(tǒng),必須依附于計(jì)算機(jī)(在功能類似與有線MODEM,在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)之上才能進(jìn)行PPP撥號連接,通常是與PC結(jié)合使用。從某種角度來說,GPRS/CDMA DTU是

21、嵌入式PC與GPRS/CDMA MODEM的結(jié)合,但它不能單獨(dú)當(dāng)作MODEM使用,它完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和透明傳輸這樣一個(gè)功能。使用時(shí)如何選擇?在使用上,前端采集設(shè)備或智能數(shù)據(jù)設(shè)備,通常提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口,如RS232,RS485/422等,這些前端用戶設(shè)備適合采用GPRS/CDMA DTU,借助于GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)平臺,實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心端的數(shù)據(jù)通信。GPRS/CDMA MODEM需要接入計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)連接,比如說中心站的PC主機(jī)可以通過GPRS/CDMA MODEM接入GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò),從而構(gòu)成某中心站服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,數(shù)據(jù)通信等。什么場合需要使用GPRS DTUGPRS DTU1

22、 現(xiàn)場只能使用無線通信環(huán)境當(dāng)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場的設(shè)備需要在移動中工作,或者采集現(xiàn)場處于野外等情況下,無法提供有線通信的環(huán)境。這個(gè)時(shí)候,采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)就可能是一個(gè)好的選擇,因?yàn)镚PRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率目前已經(jīng)很高,全國大部分地區(qū)均有GPRS信號覆蓋。2 現(xiàn)場終端的傳輸距離分散由于GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全國的公共網(wǎng)絡(luò),因此采用GPRS來傳輸數(shù)據(jù)的一大優(yōu)勢就是現(xiàn)場采集點(diǎn)可以分步在全國范圍,數(shù)據(jù)中心與現(xiàn)場采集點(diǎn)之間的距離不受限制。無線公網(wǎng)通信(包括GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò),3G網(wǎng)絡(luò)等這個(gè)非常顯著的優(yōu)點(diǎn)是專用無線通信網(wǎng)絡(luò)(比如數(shù)傳電臺,WiMax,WLAN等無法達(dá)到的。3 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求目前的GPRS網(wǎng)絡(luò),

23、其傳輸數(shù)據(jù)的延時(shí)為秒級范圍。在絕大部分時(shí)間下,GPRS 數(shù)據(jù)通信的平均整體延時(shí)為2秒左右。也就是說,從GPRS DTU端發(fā)送的數(shù)據(jù)包將大致在2秒鐘后到達(dá)數(shù)據(jù)中心。反之,從數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)包也大致在2秒鐘后到達(dá)GPRS DTU。總的來說,GPRS這種實(shí)時(shí)性,可以滿足大多數(shù)行業(yè)應(yīng)用的要求。 但是,對于一些特定的應(yīng)用系統(tǒng),如果不能承受2秒左右的平均延時(shí),那么GPRS通信方式就可能是不適合的。(另外,CDMA網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)也是1秒-2秒左右。從另一個(gè)角度來講,如果我們要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)希望通過GPRS網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù),那么就要在設(shè)計(jì)通信協(xié)議時(shí)候考慮這種延時(shí)的情況。4 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信速率GPRS DTU與數(shù)據(jù)中心的

24、數(shù)據(jù)通信速率一般在10kbps-60kbps之間。從也就是說,GPRS DTU可以持續(xù)不斷地以10bps-60kbps的速度向中心發(fā)送數(shù)據(jù),反之亦然。(補(bǔ)充說明:國內(nèi)CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信平均速率可以達(dá)到40kbps-90kbps左右從系統(tǒng)應(yīng)用可靠性角度來講,我們認(rèn)為當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)平均通信量在30kbps以內(nèi)的時(shí)候,使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是比較適合的。從另一個(gè)角度來講,如果我們要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)希望通過GPRS網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù),那么就需要把數(shù)據(jù)平均通信量控制在30kbps之內(nèi)。(注意:這里的平均持續(xù)通信速率和瞬間通信速率是有區(qū)別的,與設(shè)備串口波特率也不是同一個(gè)概念以上的幾點(diǎn)可以用于判斷應(yīng)

25、用系統(tǒng)是否適合采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,如果這幾個(gè)方面都比較符合的話,那么采用GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是非常合適的。和嵌入式系統(tǒng)的無線通訊模塊基于GSM和嵌入式系統(tǒng)的無線通訊模塊作者:于濤 丁承君 孫建剛 微計(jì)算機(jī)信息 更新時(shí)間:2009-1-1【字體: 】Based on GSM and embedded system wireless communication module Abstract: Using the techniques of modern embedded and Global System for Mobile communications, this arti

26、cle combines GSM module and embedded system together, that is compatibility between ARM and GRM, as to implement software design of wireless communications module of Automobile Multimedia system. It provides the method and employing flow for application program. The system hardware is based on ARM9

27、SBC-2410X board. The Embedded Operating System is Windows CE.Key Word: embedded system wireless communication GSM ARM摘要:本文利用當(dāng)前嵌入式技術(shù)和全球移動通訊技術(shù),把GSM手機(jī)模塊和嵌入式系統(tǒng)平臺相結(jié)合,即ARM與GSM兼容,實(shí)現(xiàn)汽車多媒體系統(tǒng)的無線通訊模塊的軟件設(shè)計(jì)部分。同時(shí)給出實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用程序開發(fā)流程。本系統(tǒng)的硬件平臺是基于ARM9的SBC-2410X開發(fā)板,嵌入式操作系統(tǒng)為現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的Windows CE平臺。關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng) 無線通訊 GSM ARM0 引言A

28、RM與GSM兼容,核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM等現(xiàn)代通訊技術(shù)。本文根據(jù)多媒體系統(tǒng)的要求,設(shè)計(jì)了一款集通訊、娛樂為一體的無線通訊系統(tǒng)。如:撥號上網(wǎng)、撥打電話、收發(fā)短信等功能。所有這些功能的實(shí)現(xiàn)都一改以往的獨(dú)立控制、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)能夠集成這些功能為一體。本文給出具體實(shí)現(xiàn)方法、軟件流程圖和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1 實(shí)現(xiàn)方法在基于Windows CE的產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)無線通訊(撥號上網(wǎng)、撥打電話、收發(fā)短信等功能,存在兩種實(shí)現(xiàn)方法:一是讓用戶外接手機(jī),二是在基于Windows CE 產(chǎn)品上集成手機(jī)模塊。如果是外接手機(jī),手機(jī)只是起到在上網(wǎng)瀏覽期間接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的作用。如果是集成手機(jī)模塊,手機(jī)模塊能夠完成無線

29、通訊的全部功能,并且成本低。只是從軟件開發(fā)角度講,相對要復(fù)雜一點(diǎn)。本文是采用的集成手機(jī)模塊的方法。 無線通訊模塊主要包括兩部分的通訊,如圖1所示。一是系統(tǒng)和GSM手機(jī)模塊之間的通訊,采用AT指令集和串口實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閃indows CE的串口不支持重疊,所以在撥號和瀏覽網(wǎng)頁期間是不能同時(shí)使用同一個(gè)串口,否則如果連續(xù)發(fā)送指令,那么手機(jī)模塊會出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài),必須發(fā)送一個(gè)命令后,等待手機(jī)模塊對這個(gè)命令的返回結(jié)果,才可以發(fā)送下一條指令。所以必須針對手機(jī)模塊的特點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)合理的模型。由于手機(jī)模塊不具備存儲功能,每次啟動的時(shí)候必須初始化一些必要的設(shè)置。如:文本模式、字符格式等。二是計(jì)算機(jī)和硬件平臺的連接是通過串

30、行口實(shí)現(xiàn)的, 系統(tǒng)自帶的通訊口RS232采用半雙工通訊,只需用三根數(shù)據(jù)線TXD、RXD和TND來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。2 系統(tǒng)的硬件指標(biāo)和結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)是基于ARM9為核心的嵌入式SBC2410X開發(fā)板設(shè)計(jì)開發(fā)的,采用6層板設(shè)計(jì),使用ARM920T核,內(nèi)部帶有全性能的MMU(內(nèi)存管理單元,它適用于設(shè)計(jì)移動手持設(shè)備類產(chǎn)品。具有高性能、低功耗、接口多、體積小等優(yōu)良特性。系統(tǒng)硬件還有20針的標(biāo)準(zhǔn)JTAG仿真接口,可以方便的和各種仿真器、SD卡、RJ-45等器件進(jìn)行連接。系統(tǒng)和GSM模塊之間的通訊是通過串口進(jìn)行的。通訊速率為115200bps,采用8位異步通訊方式,1個(gè)起始位,8個(gè)數(shù)據(jù)位, 1個(gè)停止位。整個(gè)系統(tǒng)

31、的物理連路如圖2所示: 3 系統(tǒng)軟件平臺軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為系統(tǒng)的編程,通過向GSM手機(jī)模塊寫入不同的AT指令,能完成多種功能,如上網(wǎng)、讀取SIM卡上的電話號碼、發(fā)送、接收SMS信息等。編程的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于AT指令的正確使用。這里涉及到了目標(biāo)機(jī)和宿主機(jī)、嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺和運(yùn)行平臺之間的關(guān)系。嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)和普通PC機(jī)開發(fā)軟件方式有很多不同點(diǎn),嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)平臺是通用的普通計(jì)算機(jī),在計(jì)算機(jī)上開發(fā)好軟件以后,首先在本機(jī)上利用仿真環(huán)境進(jìn)行編譯、調(diào)試,如果運(yùn)行成功,那么需要把程序下載到目標(biāo)機(jī)上,即系統(tǒng)開發(fā)板,系統(tǒng)開發(fā)板是嵌入式軟件的運(yùn)行平臺。3.1 短信的編碼方式在收發(fā)短信開發(fā)方面,共有

32、三種模式:Block Mode、基于AT指令的Text Mode、基于AT指令的PDU Modem。Text Mode比較簡單,PDU模式是發(fā)送、接收手機(jī)SMS信息的一種通用方法,短信息正文經(jīng)過十六進(jìn)制進(jìn)行編碼后被傳送。目前PDU模式用的比較多,本文選用的就是PDU模式。3.2 GSM模塊的AT指令集將手機(jī)模塊和系統(tǒng)開發(fā)板用串口相連,并設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)。首先測試連接的手機(jī)是否支持AT指令,這里輸入 AT<回車>,超級終端的屏幕上返回“NET READY”表明系統(tǒng)與手機(jī)連接正常。然后設(shè)置短信息發(fā)送格式AT+CMGF=1<回車>,這里的“1”表明采用PDU模式,當(dāng)屏幕上返回“

33、OK”時(shí),表明成功。接下來就安照ZXGM18模塊的指令集格式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。3.3 基于WinCE的串口通訊上面提到系統(tǒng)中兩部分的通訊,其物理連接都是通過串口實(shí)現(xiàn)的,串行設(shè)備的接口是常規(guī)驅(qū)動程序調(diào)用和通信相關(guān)具休函數(shù)的組合。通常包括打開、關(guān)閉、讀和寫串行端口等步驟?？砂惭b的流設(shè)備是為了配置端口Win32 API支持一組通信函數(shù)。Windows CE支持大多數(shù)Windows NT或Windows 98所支持的通信函數(shù)。打開和關(guān)閉串行端口,在所有的流設(shè)備驅(qū)動程序中均使用CreateFile。打開串行端口設(shè)備所使用的名稱要遵循一定的準(zhǔn)則。即COM后接要相應(yīng)的端口號,后面加一個(gè)冒號。冒號是Wind

34、ows CE所必需的,它是為了區(qū)別于在Windows NT中用于設(shè)備驅(qū)動程序的命名規(guī)則。下面給出流程圖(圖3和部分程序代碼段: /打開串口hCommDev=CreateFile(_T(“COM1:”,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NUL L,OPEN_EXSTING,0,NULL;/關(guān)閉串口CloseHandle(hCommDev;/寫串口DWORD dw;char sc60;WriteFile(hCommDev,(BYTEsc,strlen(sc*2,NULL/讀串口BYTE strCommRecvMsg51;memset(strCommRecvMsg,0,51;

35、DWORD dw;BOOL b=ReadFile(hCommDev,strCommRecvMsg,50,&dw,NULL;/配置串口DCB PortDCBPortDCB.DCBlength=sizeof(DCB;GetCommState(hCommDev,&PortDCB;PortDCB.BaudRate=115200;PortDCB.fBinary=TRUE;/設(shè)置串口超時(shí)特性COMMTIMEOUTS CommTimeouts;CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMult

36、iplier=0;CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=0;CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=0;CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=1000;SetCommTimeouts(hCommDev,&CommTimeouts;/情空串口驅(qū)動緩沖區(qū)PurgeComm(hCommDev,PURGE_TXCLEAR;PurgeComm(hCommDev,PURGE_RXCLEAR;等基本操作步驟。3.4 開發(fā)工具系統(tǒng)選用的軟件開發(fā)工具為微軟提供的EVC+開發(fā)工具。針對W

37、indows CE 應(yīng)用開發(fā)的軟件有很多種,要根據(jù)具體情況和各軟件的優(yōu)缺點(diǎn),選擇能夠滿足系統(tǒng)需要的軟件開發(fā)工具。目前存在的應(yīng)用開發(fā)軟件有:Platform Builder、Embedded Visual C+、Visual Studio .NET、Embedded Visual Tools 3.0 (不提倡,被廢棄。綜合比較上述軟件,其中Embedded Visual C+支持與Visual C+ 6.0具有相似的工程管理模式和用戶界面,易于調(diào)試和測試。但是必須安裝相應(yīng)的為特定平臺開發(fā)的SDK,才能開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用EVC+開發(fā)非常簡單易用。4 結(jié)論使用手機(jī)模塊有利于系統(tǒng)集成

38、,成本低,體積小。同時(shí)利用嵌入式系統(tǒng),系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好,穩(wěn)定性高,非常適合應(yīng)用在現(xiàn)代汽車多媒體系統(tǒng)中,從而一改以往系統(tǒng)體積龐大,成本高的特點(diǎn)。本文創(chuàng)新點(diǎn):利用GSM手機(jī)模塊和嵌入式系統(tǒng)集成,以其體積小,性能好的優(yōu)點(diǎn)完成了汽車多媒體通訊模塊的設(shè)計(jì)工作。參考文獻(xiàn):1 程全,李向東.基于GSM模塊與AT89C51的接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息,2006,9-2:293-295.2 田東風(fēng).Windows CE應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.103 周毓林,寧楊, 付林林.Windows CE.net內(nèi)核定制及應(yīng)用開發(fā).北京:電子工業(yè)出版社.20054 Jean J.Labrosse著.嵌入

39、式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(第二版.邵貝貝等譯,北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.55 付林林. 在基于WinCE產(chǎn)品上使用手機(jī)模塊. 。作者簡介于濤(1978-,女(漢族,天津人 ,河北工業(yè)大學(xué)在讀研究生 ,研究方向:智能機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用。通信地址:天津市紅橋區(qū)河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院303實(shí)驗(yàn)室 郵編:300130 Email:yutaohgd丁承君(1973-,男(漢族,天津人,河北工業(yè)大學(xué)副教授,研究方向:嵌入式系統(tǒng)智能控制。詳細(xì)規(guī)格:1 視距可靠傳輸距離可達(dá)1000m; 采用GFSK的調(diào)制方式;2 載頻 433 MHz,ISM頻段;3 提供16個(gè)信道4 接口速率:1200/2400/4800/

40、9600/19200bps;5 接口方式:TTL/RS232/485由用戶選擇,接口格式:8N1/8E1/8o1(特殊格式需定置;6 單發(fā)通訊方式;7 數(shù)據(jù)收發(fā)轉(zhuǎn)換自動完成,只要向接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可,轉(zhuǎn)換時(shí)間短;8 可用于點(diǎn)對點(diǎn),點(diǎn)對多點(diǎn)等多種通信組合方式;9 數(shù)據(jù)透明傳輸,可傳輸較長的數(shù)據(jù)幀;10 自動過濾掉空中產(chǎn)生的假數(shù)據(jù),長期使用穩(wěn)定性好,故障率極低;11 功耗:功率10mw,接收電流<25mA,發(fā)射電流<35mA,休眠時(shí)電流<0.1mA;12 供電:DC 5v or 3.3V;13 溫度:-40+80;14 體積:47mm×26mm×8 mm (不

41、含天線座;應(yīng)用:智能交通;車載GPS記錄儀;車載無線點(diǎn)播;汽車防盜;水、電、煤氣,自動抄表收費(fèi)系統(tǒng);樓宇自動化、安防、機(jī)房設(shè)備無線監(jiān)控;醫(yī)療和電子儀器儀表自動化控制;銀行和政府排隊(duì)管理系統(tǒng);無線電子顯示屏、搶答器等;無線點(diǎn)菜系統(tǒng)和投票系統(tǒng)中的智能無線PDA終端;工業(yè)設(shè)備自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),各種測控設(shè)備。無線監(jiān)控,無線水位監(jiān)測,無線傳感器,無線點(diǎn)菜,無線電子稱重,自動化儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系列無線通訊模塊西門子GPRS MC系列無線通訊模塊1,西門子GPRS 無線通訊模塊無線通訊模塊:西門子MC35不同于TC35的是,MC35是使用GPRS 網(wǎng)絡(luò)通訊方式進(jìn)行無線通訊的,好比一臺連接到互聯(lián)網(wǎng)的電腦,具

42、有自己的IP 地址,可以方便的和世界是任何一個(gè)接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備或者電腦進(jìn)行信息的交換和通訊?；贕PRS 的MC35具有特點(diǎn):(1高速數(shù)據(jù)傳輸高速數(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(zhì)量音頻與視頻文件,可謂不一般的巨大進(jìn)步。TC35只能勝任傳送100多個(gè)字母或者字的數(shù)據(jù),GPRS 以115K 帶寬接入互聯(lián)網(wǎng),速度更快,傳送數(shù)據(jù)量更達(dá),可以勝任傳送文件,圖像,視頻,語音等大數(shù)據(jù)?？勺鳛榛ヂ?lián)網(wǎng)接入設(shè)備;外接攝像頭,可以將視頻,圖片發(fā)送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場監(jiān)控;遠(yuǎn)程信息采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)過大過頻繁,基于短信息的無線通訊模塊按信息條數(shù)計(jì)費(fèi),總費(fèi)用過高,

43、可采用GPRS 接入,中國移動GPRS 目前采用包月使用,可以使總體費(fèi)用更低,給您項(xiàng)目帶來更多的利潤。(2永遠(yuǎn)在線永遠(yuǎn)在線 由于建立新的連接幾乎無需任何時(shí)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(shí)都可與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候MC35仍然永遠(yuǎn)接入互聯(lián)網(wǎng),但因?yàn)闆]有實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送,移動不計(jì)費(fèi)。可以更方便的連接,控制遠(yuǎn)程終端 。永遠(yuǎn)在線,更方便網(wǎng)絡(luò)管理 具有相對固定的IP 地址連接入移動GPRS 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候通過移動身份認(rèn)證RADIUS 服務(wù)器身份驗(yàn)證,數(shù)據(jù)加密通訊。防止了他人違法侵入。而GSM,衛(wèi)星,短波電臺都有可能因?yàn)樗嗣坝梅欠ㄇ秩氲目赡?。采用UDP 協(xié)議傳送數(shù)據(jù) 抗干擾能力(

44、3僅按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)僅按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi) 即根據(jù)您傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(如:網(wǎng)上下載信息時(shí)來計(jì)費(fèi),而不是按上網(wǎng)時(shí)間計(jì)費(fèi)也就是說,只要不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,哪怕您一直“在線”,也無需付費(fèi)。做個(gè)“打電話”的比方,在使用GSM+WAP 手機(jī)上網(wǎng)時(shí),就好比電話接通便開始計(jì)費(fèi);而使用GPRE+WAP 上網(wǎng)則要合理得多,就像電話接通并不收費(fèi),只有對話時(shí)才計(jì)算費(fèi)用?？傊?它真正體現(xiàn)了少用少付費(fèi)的原則2,GPRS 無線通訊模塊無線通訊模塊 在分布在分布-集中監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應(yīng)用集中監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應(yīng)用 無人值守點(diǎn)(如倉庫、移動通信基站、機(jī)房、微波站、中繼站等監(jiān)控 GSM/SMS/GPS 移動車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng) 交警、公安等移動性數(shù)

45、據(jù)查詢 外勤人員移動性數(shù)據(jù)查詢 GSM 無線接入系統(tǒng) 無線固定電話接入(WLL GSM/SMS 城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng) 煤氣調(diào)壓站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和自動控制 自來水、污水管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù) 熱力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù) 電力系統(tǒng)城市中壓電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動補(bǔ)償 移動性書記和Internet 接入 移動性辦公及管理 工業(yè)遙感遙測遙控、信息回報(bào)3，MC35無線通訊模塊相比 TC35以及其他 GSM 通訊模塊的的技術(shù)優(yōu)勢 MC35無線通訊模塊相比 TC35以及其他 靈活-可實(shí)現(xiàn) GSM，GPRS 兩種組建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案。實(shí)現(xiàn)了組網(wǎng)上冗余雙線 路。更能保證通訊網(wǎng)的工作。 質(zhì)量-可靠的產(chǎn)品，領(lǐng)先的技術(shù)，德國西門子原廠精工制造。 高速-115K 寬帶接入，高速傳輸，多媒體數(shù)據(jù)語音視頻傳輸。其他無線通訊設(shè) 備望塵莫及。 安全-中國移動 GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入安全驗(yàn)證。在 GPRS 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，使用 PPP 協(xié)議封裝。在通訊時(shí)可使用 PAP，CHAP 加密通訊 穩(wěn)定-一年365天，每天24小時(shí)全程工作不死機(jī)，具有電信級別產(chǎn)品高穩(wěn)定性 先進(jìn)-面臨3G 時(shí)代的到來，