GPRS通信的应用探讨

单片机实现 GPRS 通信系统引言GPRS 通用无线分组业务 (General Packet Radio Service)是利用包交换的概念发展的一套无线传输方式。GPRS 网络是基于现有的 GSM(全球移动通信系统 )网络实现的。在现有的 GSM 网络中需要增加一些节点，如 GGSN(GPRS 网关支持节点) 和 SGSN(GPRS 服务支持节点) 。SGSN 的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与 GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN 主要起网关作用，可以与多种不同的数据网络连接，如 ISDN(综合业务数字网)、PSPDN(包交换公用数据网)和 LAN(局域网)等。GGSN可以把 GSM 网中的 GPRS 分组数据包进行协议转换，从而把这些分组数据包传送到远端的 TCP/IP 或 X.25 网络。GPRS 网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持 TCP/IP 协议，可以直接与 Internet 互通。因此，CPRS 在无线上网、环境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。1、GPRS 通信系统硬件设计 系统采用 Sony Ericsson 公司的内部嵌有 TCP/IP 协议栈的 GPRS 通信模块 GR47 和PIC18f6720 单片机，二者的串口均支持 RS-232 通信标准。核心设计在于单片机与 GR47 的连接和软件的编写。PIC18f6720 单片机具有两个USART(通用异步串行接口)，其中一个与 GR47 模块相连，进行数据和 AT 命令的传输；另一个与终端芯片的串口相连，与终端进行通信。GR47 模块外部需要安装天线。如图 1所示。 PIC18F6720 单片机控制 GR47 模块发送和接收数据，在软件中采用串行口的中断来实现收发数据和转发数据。1.1 PICl8F6720 简介 PIC18F6720 是 Microchip 公司生产的较为高档的单片机。采用 3.3 V 供电，其大部分指令均为单周期指令，几乎所有的相关硬件配置都映射成特殊寄存器，大大提高了运行速度；具有 A，B，C，D，E，F，G 这 7 个可编程的 I/O 口；内部除了 3840B 的 RAM 外，还有 1024B 的 EEPROM 和 128 kB 的 Flash 存储器；拥有 4 个定时器和多个中断源及 2 个中断优先级，有 2 个 USART，功能十分强大，是一款性价比很高的芯片。 1.2 GR47 简介 GR47 是 Sony Ericsson 公司生产的一款双频段 GSM900/GSM=1800 的通信模块。在此模块基础上，可进行 GPRS 数据传输，具有支持短消息服务等功能。采用 3.6 V 电压供电；对外可提供多种接口，如天线接口、模拟音频接口、异步串行接口、SIM 卡接口等，也支持 I2C 通信；内部集成了 TCP/IP 协议栈，因此采用此芯片会大大降低微控制器编程工作的难度。 本方案中用到的 GR47 的端口并不多，对几个重点的连接点作如下说明： a) 串行口 TD：接单片机的 RX2，RD 接单片机的 TX2。 b) DSR 引脚：即 DataSetReady，说明模块准备好接收数据，此引脚经过三极管开关电路与单片机的 RB0 相连。DSR 为高表示处在数据模式，为低表示处在命令模式。 c) DTR 引脚：即 Data Terminal Ready，说明终端设备准备好接收数据，可以通过控制此引脚电平的高低时间来进行 GR47 的数据态和命令态的切换。此引脚经过三极管开关电路与单片机的 RF2 相连。 2、 GPRS 通信系统软件设计 系统软件采用 C 语言编写，在 MPLAB 环境下编译。由于本系统是远程管理终端的一个模块，因此在程序的编写中要遵守一定的协议，这样才能保证正确通信。程序的主体是如何控制 GR47 的 AT 命令对 GR47 进行初始设置和对信息数据的处理。程序总体上可以分为以下几个块：CPRS 连接的初始设置、短消息的判断处理、无数据传输时的心跳处理、数据判断转发等。主程序是把这些程序块有机结合到一起，相互控制，无限循环。 2.1 连接的建立 GPRS 模块连接到 Internet 和 GPRS 网络的实现过程如下： a) 单片机软件控制 GR47 模块开机，等待此模块正常启动。 b) 通过单片机和 GR47 模块连接的串口，向 GR47 模块写入相应的 AT 设置命令，进行初始化，使模块成功粘附在 GPRS 网络上，获得网络运行商分配的动态 IP 地址，与目的终端建立连接。 2.2 数据的处理 数据包在数据中心服务器和 GPRS 服务器中的传输是基于 IP 数据包的，但明文传送 IP包不可取，因此大多选用 PPP(点对点协议)进行传输，实现通过 GPRS 模块的数据和Internet 网络的透明传输。 GR47 内部集成了 TCP/IP 协议栈，所以用户对 IP 协议相关的程序就不必编写，可以直接通过 GR47 传递数据。 a) 模块与 Internet 上 PC 机的数据传输：要求 PC 机具有公网的 IP 地址和开放的端口以及监视传输报文的运行软件。这样，模块与 Intemet 传输数据时，报文就会显示。在模块成功联入网络后，单片机只要将要发送的数据通过串口发给 GR47，GR47就会把数据转发给相应的 IP 地址的 PC 机。 b) 短消息数据的处理：GR47 具有 GSM 的功能，可以与手机发送和接收短消息。短消息采用 PDU 格式，在程序中需要判断短消息的到来和读取短信内容，并根据内容执行相应的功能，最后把结果构造成 PDU 格式返回给相应的发送者。 c) GPRS 通信心跳信息：网络连接建立后，在设定周期内无数据通信时，GPRS 模块向数据服务中心发送心跳信息，数据服务中心收到心跳信息后，回应应答信号。 d) 重要数据的存储：程序中把一些重要的常用和易变的数据如计算机服务器的 IP 地址、端口号、终端地址、SIM 卡号等存入单片机的 EEPROM 中。需要时从EEPROM 中读出或向 EEPROM 重新写入数据进行设置。 2.3 主程序流程 主程序由模块函数组成，模块函数由基本函数嵌套组成。主程序流程大致如下：首先进行单片机设置变量的初始化，一般均为 0；进行单片机相应配置单元的初始化，比如设定端口方向、没置中断优先级、定时器初始化等；然后由单片机控制 GR47 的电源，以决定是否开机；待开机成功后，查询网络是否注册成功；成功后即可建立模块与 PC 机服务器的连接，并进行数据传输和短消息处理；根据需要发送一定格式的心跳信息。见图 23、结束语本文给出了一种基于单片机和 GPRS 模块的嵌入式无线数据传输终端的实现方案。以单片机应用系统为中心的小型 GPRS 通信系统成本低、设计周期短、便携性好，尤其适用于远程控制和数据传输。基于 GPRS 的 SOCKET 通信应用引 言GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，是一种以全球手机系统（GSM ）为基础的数据传输技术1。GPRS 网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP 协议，无需经过 PSTN（公用电话交换网）等网络的转接，可直接与 Internet 网互通。因此 GPRS 业务在无线上网、环境监测、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。在网络设置中有 HTTP、SOCKET 等类型。SOCKET 是建立在传输层协议(主要是 TCP和 UDP)上的一种套接字规范，它定义两台计算机间进行通信的规范（也是一种编程规范） 。如果说两台计算机是利用一个通道进行通信，那么这个通道的两端就是两个套接字。套接字屏蔽了底层通信软件和具体操作系统的差异，使得任何两台安装了 TCP 协议软件和实现了套接字规范的计算机之间的通信成为可能。1、 系统组成系统的组成如图 1 所示。该系统利用现有的 GPRS 网络，单片机通过串口对 GPRS 模块进行收发控制，实现 SOCKET 通信。系统各部分的说明如下： 单片机采用了 AT89C52，它带有一个串口； GPRS 模块。本文以利事达信息技术有限公司开发的 GPRS 模块 LT80302为例。LT8030 内嵌了完整的 TCP/IP 协议栈，包括TCP、UDP、FTP、SOCKET 、Telnet、POP3 、SMTP、HTTP 等，为用户提供了更简单的网络接口。LT8030 采用的 GPRS 技术，无缝覆盖、永远在线且按流量计费，紧密结合产品应用领域所遇到的实际问题，进行全面的优化和升级，使产品开发变得更容易、更快捷。它采用标准的 RS232 接口，用户可以通过单片机或其他 CPU 的 UART 口，使用相应的AT 命令对模块进行控制，达到使其产品可以轻松进入 GPRS 网络的目的。 服务器。建立 SOCKET 连接必须具有公网的 IP 地址，故应保证服务器中心计算机连接到 Internet 并且取得公网 IP 地址。在单片机对 GPRS 模块控制之前，服务器端需运行SOCKET 端口监听程序（此监听程序一般是现成的） ，并且设为监听状态，端口号也要设定，例如 port：1024。2、 单片机与 GPRS 模块的连接单片机与 GPRS 模块一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为 9600 bps。采用 RS232 电缆方式进行连接时，数据传输的可靠性较好。单片机通过电平转换电路与 GPRS 模块连接，电路比较简单，电路原理图如图 2 所示。所涉及的芯片 MAX232 用于串行通信接口与 232 通信接口之间的电平转换3。图 2 单片机与 GPRS 模拟连接的电路原理图MAX232 的 T1IN、T2IN、R1OUT 、R2OUT 为接 TTL/CMOS 电平的引脚；T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN 为接 RS232 电平的引脚。TTL/CMOS 电平的 T1IN、T2IN引脚应接 AT89C52 的串行发送引脚 TXD；R1OUT 、R2OUT 应接 AT89C52 的串行接收引脚 RXD。与之对应，RS232 电平的 T1OUT、T2OUT 应接 GPRS 模块的接收端RXD；R1IN、R2IN 应接 GPRS 模块的发送端 TXD。现选用其中一路发送/接收 ,R1OUT 接 AT89C52 的 RXD，T1IN 接 AT89C52 的TXD,T1OUT 接 GPRS 模块的 RXD, R1IN 接 GPRS 模块的发送端 TXD。因为 MAX232 具有驱动能力，所以不需要外加驱动电路。3、 建立 SOCKET 连接的命令下面对 SOCKET 通信中要用到的一些 AT 命令进行说明。3.1 基本设置 GPRS ISP 码。AT+IISP1=*99*1# /全国通用 登录用户名。AT+IUSRN=WAP/GPRS 网络登录名 登录密码。AT+IPWD=WAP/ GPRS 网络登录密码 MODEM 类型。AT+IMTYP=2 /定义 GPRS MODEM 初始化命令。AT+IMIS=“AT+CGDCONT=1,ip,CMNET” 域名服务器。AT+IDNS1=71/DNS 服务器地址，全国通用 扩展码（XRC） 。AT+IXRC=03.2 SOCKET 设置 建立一个 TCP 通信。AT+ISTCP：73,1024建立 SOCKET 连接，73 为应用服务中心计算机端 IP 地址（实际地址由实际情况决定） ，1024 为端口号（端口号由中心 SOCKET 端口监听程序设置决定） 。 如果连接成功，LT8030 返回 I/xxx。xxx 为 LT8030 中本次 SOCKET 连接的句柄号。中心监听程序会显示连接的终端 IP 地址。如果连接失败，LT8030 返回 I/ERROR(xxx)。xxx 为错误代码。 发送数据。AT+ISSND%：xxx,：发送数据，xxx 为句柄，为要发送的字符长度， 为要发送的数据。发送成功后，在中心端可看到终端发送的数据。最多一次能够发送 5K 以下的数据。 查询 SOCKET 状态。AT+ISST： xxx查询 SOCKET 状态，xxx 为句柄。 LT8030 返回 I/。如果= 000，表示该端口连接正常；如果1 ，LT8030 通过该端口从中心接收存在 Buffer 里的字节数；如果 xxx 为句柄。该指令会读取 LT8030 通过该句柄从中心接收到的，存在 Buffer 里的数据；Buffer 最大可存储 30K 的数据。 关闭 SOCKET 通道。AT+ISCLS：xxx关闭 SOCKET 通道，xxx 为句柄。4、 程序的设计 根据单片机与 GPRS 模块通信协议的约定，单片机串行口设为方式 1，波特率为 9 600 bps，8 位 UART，1 位起始位，1 位停止位，无奇偶校验。上电后，首先向 GPRS 模块发送基本设置命令，即 ISP 码、用户名及用户密码帧等，其中 ISP 码必须为“*99*1#” ，用户名和用户密码可以任意设置，但不能为空。在使用 LT8030 GPRS 上网功能之前，必须正确设置这些参数。参数一旦设置后，即永久保存，以后无需重新再设( 以上设定为LT8030C 出厂时的默认参数)。然后向 GPRS 模块发送 SOCKET 设置帧，如成功，则点和点通信环境已建立，接着就调用发送数据帧。开机上电后，程序在主函数中运行，单片机进行初始化。初始化包括设置串口工作方式、波特率，并初始化变量参数和标志位。编著注：实现 SOCKET 通信的完整程序，见本刊网站（） 。结语随着计算机和通信技术的进步,当今社会的生产正朝着高效、准确和稳定的方向发展,这对数据传输的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求,为此介绍利用 GPRS 模块实现SOCKET 通信的系统。本文采用内嵌 TCP/IP 协议的 GPRS 模块 LT8030，在 8 位微控制器AT89C52 上实现了对 LT8030 的控制，并实现了基于 GPRS 的 SOCKET 通信功能，具有外围器件少、电路简单、系统成本低等优点。GPRS 传输静态图像系统的设计与实现摘要：介绍了一种 GPRS 无线静态图像传输系统的软件和硬件实现方案，重点讨论了终端移动台以及通过 Internet 传输图像数据的通信软件设计。此外，还介绍了进行无线网络数据传输时，GPRS 客户端使用的两种流控制方法。关键词：GPRS 无线网络通信 TCP/IP 协议图像传输 GPRS 是 GSM 系统中提供分组业务的一种方式，对于 2G 向 3G 的过渡，GPRS 是使用最广的能解决移动通信与 IP 结合的技术方案。因其具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、覆盖面广等优点，电力抄表、金融证券、智能交通等部门都开始逐步利用GPRS 进行远程监控和数据传输。而在各类数据业务中，尤以图像传输的应用最具代表性。当前，快速发展的 GPRS 亦面临不少问题：各种开展 GPRS 业务的应用软件还有待开发；大量多功能的 GPRS 终端设备也需生产等。本文基于当前 GPRS 的发展状况，研究如何利用 GPRS 技术进行静态图像传输以及如何通过驱动 GPRS 模块经过 GPRS 无线网连接 Intemet，实现移动台与公网监控中心问的可靠数据无线通信。其优点在于：(1)无线上网，适用于可移动目标； (2)覆盖面广，适用于偏远及分散目标；(3)传输可靠，传输速率远高于 GSM 系统。1、GPRS 无线通信系统总体结构GPRS 无线通信系统结构图如图 1 所示。该系统主要由三大部分组成：移动台(MS)( 控制机+GPRS 开发板)、GPRS 通信网(包括基站控制器 BSC、服务支持节点、骨干网以及业务支持节点等)和监控中心部分。移动台通过