基于GPRS和LCD的信息发布系统（单片机控制显示）

摘要现如今，人们对 LCD 信息板的应用和认识越来越多元化。交通、通讯、证券、商务行业当中到处都有它的身影。目前采用的有线控制方式 LCD 信息板在应用上受到限制，基于 GPRS 来控制 LCD 信息板，将使其应用空间更为广阔。本文将从传输和控制方式的革新出发，介绍基于 GPRS 和 LCD 的信息发布系统，嵌入短信控制、GPRS 网络、UDP 传输，从概念和技术上破除 LCD 信息板应用的瓶颈。本文介绍了智能广告牌项目中的无线 LCD 信息发布系统。智能广告牌是移动项目的子项目，基于单片机结合 GPRS 移动网络，通过基站对各种终端进行信息传输和控制。强调以“无线”方式为主，以上位机更改信息等其他方式为辅，架构完成广告信息的发布。然后，根据中国移动智能信息发布项目的需求，对系统进行了分析与设计。通过完整的设计过程，描述出了基于无线网络的 LCD 信息发布系统的整体框架，给出了完整的系统实现方案。根据中国移动智能交通项目的需求，从视频压缩和无线网络两个角度阐述了无线 LCD 信息发布系统的设计过程和实现过程。在系统的实现过程中，运用了软件工程的设计思想，从需求分析开始，到用例图、状态图的创建，直到最后系统总体结构设计的完成，都体现出了软件工程的思维方式。论文提出了新的信息发布系统工作模式，并循序渐进的对系统进行了分析与设计，从无线通讯的角度出发，阐述了系统各个模块的实现过程，重点对无线远程控制的终端系统以及与之相对应的应用系统进行了研究。并最终促成了需求中所提到的对于短信控制、GPRS 传输等功能的实现。并对系统的主要功能进行了验证，成功的搭建了系统，并满足项目需求。关键词：GPRS，短信控制，LCDABSTRACTNowadays there is a growing concern of the LCD message board,the usage of itcomes down to lots of filed.People can find it in the filed of traffic,communication,stock and commerce.But lineate technology stop the development of it,it isimpossible to breakthrough the bottleneck if it dont free from the chain.The textintroduces a LCD broadcasting system based on wireless network which is as therevolution of transport technology and control mode,and mentions SMS control,GPRS network and FTP transport,breakthroughs the bottleneck conceptually.This paper introduces the intelligent LCD traffic projects in the wirelessinformation distribution system.Intelligent transportation is the movement of thesub-project,its CNGI and based on IPv6,with GPRS mobile networks,through basestations transmit information on a variety of terminals and control.Emphasis onwirelessapproach based,supplemented by video and other means of transport Datacollection,to build complete traffic monitoring and management.To datatinuity and real-time to meet the fundamental needs of intelligent transportationand vehicle management.Wireless LCD information release system is to follow thispolicy to the wireless network and video compression technology to build a new eraof breakthroughs in the direction of dissemination of information on the End.By the completedesignation,describe the no-based LCD network that the overall framework release system,andIframe of video compression based on optimalcombination of design,which gives a complete system implementation.According to Chinese demand for mobile intelligent transportation projects.Keywords：GPRS,SMS control,LCD目 录摘要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 课题研究背景 .11.2 国内外研究现状 .21.2.1 无线控制系统发展现状及前景 .21.3 论文主要工作 .31.4 论文组织结构 .42 系统关键技术 .52.1 MCS-51 系统 .52.1.1 MCS-51 指令系统概述 .52.1.2 MCS-51 指令系统特性 .52.2 TCP/IP 协议 .62.2.1 IP.72.2.2 TCP.72.2.3 UDP.82.3 GPRS 系统原理及网络结构 .82.3.1 GPRS 网络概述 .82.3.2 GPRS 技术优点 .82.3.3 GPRS 逻辑体系结构 .93 系统整体框架设计 .113.1 系统框架 .113.2 硬件部分设计 .113.2.1 W77E058 微控制器 .113.2.2 无线通信模块的选择 .154 系统软件设计 .234.1 单片机部分设计 .235 总结与展望 .27参考文献 .28附录 A 系统的总体原理图 .29附录 B 系统的软件主程序 .30致谢 .361 绪论互联网的迅猛发展促进了全球信息的共享和交流，同时人们也越来越希望通过网络来实现远程信息的获取和设备的控制，单片机系统的发展在一定程度上满足了这方面的需求。将无线通信数字业务与嵌入式系统结合在一起，开发与之相对应的一整套应用系统，用户可以很方便地查看设备的状态，配置设备的参数，控制设备的运行，从而实现设备的远程批量控制，将会得到越来越广泛的应用。1.1 课题研究背景随着信息化、智能化、网络化的发展，单片机系统技术也获得了广阔的发展空间。单片机技术的迅速发展不仅使之成为当前微电子技术与计算机技术中的一个重要分支，同时也使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型机、微机之分变为通用计算机与单片机系统之分。嵌入式的应用更是遍及金融、航天、电信、网络、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域，以致有些学者断言，单片机技术将成为后 PC 时代应用非常广泛的技术。进入 09 年代后，我国移动通信业飞速的发展。基于无线新技术的增值服务悄然地改变着城市的面貌、改变着人民的生活方式，无线通信技术广泛地应用于工业控制领域。采用先进的 GSM/GPRS 技术的无线监控管理系统，集计算机、通信、机电、自动控制等多种先进技术于一体，成功实现了对无线分布式系统的控制。近年来，远程监测行业得到了迅速的发展，本课题正是结合单片机技术及GSM/GPRS 无线通讯技术，重点对无线远程控制的终端系统以及与之相对应的应用系统进行了探索和研究。课题的目的是构建一个实现特定功能的单片机设备以及依托于 Web 服务器的一整套发布系统，它可以对远程设备进行控制，用户可通过网络远程访问 Web 服务器来实现数据的采集和历史数据的查询，也可以通过各种接口对远程设备进行控制。本文所实现的单片机和 Web 服务器具有一般性，经过改进后可以用于工业控制或智能家居等系统，因此具有一定的现实意义。系统可以用于远程信息发布，也可以用于远程图像的传输。并且本系统用 LCD 作为显示，其显示清晰，表达能力会大幅度提升。由于 Internet 的普及，借助于 Internet 可以快速、可靠地传递各种控制信息。而单片机系统具有成本、体积、功耗等方面的优势，因此，将单片机系统与Internet 结合起来，是其发展的潮流与趋势。Internet 中发展最快而且最先被广泛使用的是恻 W 服务。Web 服务器与 Web 浏览器提供了方便而稳定的服务，通过在嵌入式设备中增加 TCP/IP 协议栈并构建对应 web 应用系统，用户就可以通过Web 浏览器远程监控并管理该设备。用户可以在任何地点用标准 Web 浏览器(如IE 和 Firefox 浏览器)访问嵌入式设备，而不需要编写任何客户端程序。在工业应用领域，在智能设备、仪器和传感器等领域使用浏览器通过网络访问远端单片机设备是很有意义的。在用户端浏览器中可以在页面中进行系统的配置和设备参数的调整。正因为如此，传统的 C/S 结构控制模式正逐步向 B/S 结构转移，这样可以降低成本，而且不必要开发客户端的 GUI。综上所述，开发单片机设备以及与之对应的 Web 应用系统具有很重要的现实意义和应用价值。1.2国内外研究现状1.2.1 无线控制系统发展现状及前景远程控制技术的出现，是计算机网络技术与无线控制技术相结合的必然结果。早期远程控制技术是非实时控制方式，而现代远程控制技术是实时在线控制方式，借助于计算机、互联网和通信技术，操作者可以依靠安装在现场的设备，远隔千里便可随时更改设备的工作状态。远程控制技术的模式是与通信技术的发展密不可分的，伴随着通信技术的发展，出现了两种远程控制模式。（1）有线网络远程监控:有线网络监控方式是现代远程监控模式，将现场各个采样点通过通信线连成网。根据通信方式的不同，可以有以太网、光纤网等等，这种方式也是现在广为使用的方式，如现场总线。其最显著的特点是现场的采样设备将各种传感器获取的设备状态信息转变为数字信号后，通过网络传送给远程诊断工程师。远程诊断工程师再利用计算机和现代数字信号处理技术对收到的数字信号进行分析处理，对设备状态进行评估，给出诊断结论并将结果返回给现场人员。由于数字信号远程传输的保真度高，不受时间和空间影响，因此诊断结论可靠性高，可以实现真正意义上的实时在线远程控制与诊断。但是这种方式在网络铺设上投资巨大，而且受距离限制，各数据点之间的距离越远铺网的投资就要上升，主要是由于需要增设路由器。（2）无线网络远程控制：无线网络远程控制又分为两种：一种是单独构建无线网，另一种是利用公网 GSM。第一种方式由于要自己进行网络构建包括传输设备，中继站，传输协议制定，工作量比较大。第二种用 GSM 网络实现，这类控制的通信方式是依托遍布全球的 GSM 网，它的最大特点是打破了距离的限制，从而可以实现全国乃至全球漫游控制。这类控制主要是利用 SMS 短消息和 GPRS 数据业务通过 Internet 进行通信。SMS 短消息方便快捷，适应于信息量小的情况；GPRS 技术传输速度快，永远在线，用 GPRS 技术实现的控制系统，实时性强，安全可靠，按流量计费，能承载较大的数据量。利用 GPRS 并加以 SMS 方式作补充进行远程监控，既避免了开发新的频率资源，又开辟了远程控制的新领域。该系统具有网络覆盖范围广，系统抗干扰能力强，通信速度快，通信误码率低等优点，并且完全利用 GSM 和 GPRS 移动通信网络，其建设和运行成本低。随着 GPRS 网络技术的不断发展，构筑在 GPRS 网上的远程无线监控系统必然能与移动通信技术的发展同步，因而具有广阔的前景。基于 GPRS 的无线控制系统简介如下：基于 GPRS 的无线控制系统它是一个基本的系统建设专用的有线或无线网络是传统监控系统的实现方式，这需要高额的建设和维护费用。随着无线通信技术的迅速发展，提供给我们一种成本更低廉、速度更快捷的通信方式，通用分组无线业务 (GeneralPacketRadi。SerVICe，简称 GPRS)。通用分组无线业务(GenerazpaeketRadi。Service，简称 GPRS)，是在现有全球移动通信系统(GlobalSystemForMobile，简称 GSM)网络上开通的一种新型的数据传输技术，GPRS 采用分组交换方式，仅在实际传送和接收数据时才占用无线资源。GPRS 理论上可提供高达 171.Zkb/S 的传输速率，这意味着通过便携式电脑，GPRS 用户能和综合业务数字网(IntegratedServiCeDigitalNetwork，简称工 SDN)用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。除了速度上的优势外，GPRS 还有“永远在线”的特点，即用户可随时与网络保持联系。另外分组交换接入时间缩短为少于 1 秒，能提供快速即时的连接，可大幅度提高一些事务(如信用卡核对、远程监控等)的效率。因此基于 GPRS 网络的无线监控系统结构紧凑、功能丰富和实时性强等特点，又可以利用 GPRS 网络进行数据传输，扩展了系统的应用范围，使得该系统可以广泛适用于水情远程监控、信用卡确认等场合。1.3论文主要工作本文的主要工作就是设计一款单片机设备，并构建相应的无线 LCD 信息发布的应用系统。它以单片机系统为指导思想，结合了 TCP/IP 协议和 Web 服务器技术，尽可能的提供一个简单、灵活、高效的，适合于现代环境新特性的控制系统。具体来说，本文所做的工作主要体现在以下几个方面:1.根据现在无线信息发布系统的发展趋势，提出了无线 LCD 信息发布系统的整体设计方案。2.单片机系统开发环境的搭建，嵌入式 TCP/IP 协议的设计与实现。3.上位机的设计。4.单片机系统的 PCB 设计。最后，对整个系统的设计过程和系统本身的性能作了总结，并探讨了系统进一步改进的方向。1.4论文组织结构第二章主要讲述无线 LCD 信息发布系统的核心技术，涉及到单片机指令系统，嵌入式 TCP/IP 协议的设计以及 GPRS 系统的原理和网络结构。第三章主要讲述整体设计架构以及各个子模块的设计架构，包括 GPRS 模块的选择，单片机的选择，系统的硬件设计。第四章主要讲述系统的软件设计。第五章对论文所做的工作进行了总结，并提出了进一步的改进措施。附录 1 系统的总体原理图。附录 2 系统的软件主程序。2 系统关键技术2.1 MCS-51系统2.1.1 MCS-51指令系统概述一个单片机所需执行指令的集合即为单片机的指令系统。单片机使用的机器语言、汇编语言及高级语言，但不管使用是何种语言，最终还是要“翻译”成为机器码，单片机才能执行之。现在有很多半导体厂商都推出了自己的单片机，单片机种类繁多，品种数不胜数，值得注意的是不同的单片机它们的指令系统不一定相同，或不完全相同。但不管是使用机器语言、汇编语言还是高级语言都是使用指令编写程序的。所谓机器语言即指令的二进制编码，而汇编语言则是指令的表示符号 。在指令的表达式上也不会直接使用二进制机器码，最常用的是十六进制的形式。但单片机并不能直接执行汇编语言和高级语言，都必须通过汇编器“翻译”成为二进制机器码方能执行，但如果直接使用二进制来编写程序，那将十分不便，也很难记忆和识别，不易编写、难于辨读，极易出错，同时出错了也相当难查找。所以现在基本上都不会直接使用机器语言来编写单片机的程序。最好的办法就是使用易于阅读和辨认的指令符号来代替机器码，我们常称这些符号为助记符，用助记符的形式表示的单片机指令就是汇编语言，为便于记忆和阅读，助记符号通常都使用易于理解的英文单词和拼音字母来表示。每种单片机都有自己独特的指令系统，那么指令系统是开发和生产厂商定义的，如要使用其单片机，用户就必须理解和遵循这些指令标准，要掌握某种（类）单片机，指令系统的学习是必要的。MCS-51 共有 111 条指令，可分为 5 类:（1）数据传送类指令（共 29 条）（2）算数运算类指令（共 24 条）（3）逻辑运算及移位类指令（共 24 条）（4）控制转移类指令（共 17 条）（5）布尔变量操作类指令（共 17 条）2.1.2 MCS-51指令系统特性MCS-51 共有 7 种寻址方式，现介绍如下：（1）立即寻址：操作数就写在指令中，和操作码一起放在程序存贮器中。把“#”号放在立即数前面，以表示该寻址方式为立即寻址，如 mov A,#20H。（2）寄存器寻址：操作数放在寄存器中，在指令中直接以寄存器的名来表示操作数地址。如 MOV A，R0 就属于寄存器寻址，即 R0 寄存器的内容送到累加器 A 中。（3）直接寻址：操作数放在单片机的内部 RAM 某单元中，在指令中直接写出该单元的地址。如前例的 ADD A，70H 中的 70H。（4）寄存器间接寻址：操作数放在 RAM 某个单元中，该单元的地址又放在寄存器 R0 或 R1 中。如果 RAM 的地址大于 256，则该地址存放在 16 位寄存器DPTR（数据指针）中，此时在寄存器名前加符号来表示这种间接寻址。如 MOV A， R0。（5）变址寻址：指定的变址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相加，所得的结果作为操作数的地址。如 MOVC A，A+DPTR。（6）相对寻址：由程序计数器中的基地址与指令中提供的偏移量相加，得到的为操作数的地址。如 SJMP rel。（7）位寻址：操作数是二进制中的某一位，其位地址出现在指令中。如SETB bit。指令格式MCS-51 单片机采用汇编语言指令，一条汇编语言的语句最多包括四部分：标号、操作码、操作数和注释，其结构为：标号：操作码 操作数；注释（1）标号位于语句的开始，由字母和数字组成，它代表该语句的地址。标号必须由字母打头，冒号结束。字母和数字的总数不应超过一定数量，一般标号不能为助记符。标号不是语句必要的组成部分。（2）操作码在标号之后，是指令的助记符，表示语句的性质，是语句的核心。没有标号时，它作为语句的开始。（3）操作数在操作码之后，二者用空格分开。操作数既可以是数据，也可以是地址，且必须满足寻址方式的规定。有多个操作数时，操作数之间用“，”分开。2.2 TCP/IP协议Transmission Control Protocol/Internet Protocol 的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是 Internet 最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础，由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了 4 层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言：TCP 负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而 IP 是给因特网的每一台电脑规定一个地址。2.2.1 IPIP 层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层-TCP 或 UDP 层；相反，IP 层也把从 TCP 或 UDP 层接收来的数据包传送到更低层。IP 数据包是不可靠的，因为 IP 并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP 数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址） 。高层的 TCP 和 UDP 服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP 地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作 IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些 TCP 和 UDP 的服务来说，使用了该选项的 IP 包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠 IP 源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。2.2.2 TCPTCP 是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于 TCP 是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。TCP 提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP 还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。如果 IP 数据包中有已经封好的 TCP 数据包，那么 IP将把它们向上传送到 TCP 层。TCP 将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP 数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。TCP 将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet 的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回 TCP 层，TCP 层便将它们向下传送到 IP 层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。面向连接的服务（例如 Telnet、FTP、rlogin、X Windows 和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了 TCP。DNS 在某些情况下使用 TCP（发送和接收域名数据库） ，但使用UDP 传送有关单个主机的信息。2.2.3 UDPUDP 是面向无连接的通讯协议，UDP 数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。UDP 通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出丢包现象，实际应用中要求在程序员编程验证。UDP 与 TCP 位于同一层，但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此，UDP 不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP 主要用于那些面向查询应答的服务，例如 NFS。相对于 FTP 或 Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP 的服务包括 NTP（网络时间协议）和 DNS（DNS 也使用 TCP） 。欺骗 UDP 包比欺骗 TCP 包更容易，因为 UDP 没有建立初始化连接（也可以称为握手） （因为在两个系统间没有虚电路） ，也就是说，与 UDP 相关的服务面临着更大的危险。2.3 GPRS系统原理及网络结构2.3.1 GPRS网络概述通用分组无线业务(General Radio serviee，简称 GPRS)，即是在现有的全球移动通信系统(Global system For Mobile，简称 GSM)系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，目的是为 GSM 用户提供分组形式的数据业务。基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。GPRS 与现有的 GSM 语音系统最根本的区别是，GSM 是一种电路交换系统，而 GPRS 是一种分组交换系统。因此，GPRS 特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。以 GPRS 网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线 IP。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多用户共享，资源被有效的利用。使用GPRS 技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。2.3.2 GPRS技术优点GPRS 是 GSM 引入的非常重要的内容之一，与 GSM 电路交换相比，GPRS 非常重要的优点是引入了分组交换能力。利用 GPRS 进行数据传输具有以下优点：（1）接入范围广：GPRS 是在现有的 GSM 网上升级，可充分利用全国范围的电信网络，可以方便、快速、低成本的为用户数据终端提供远程接入网络的部署；（2）高速传输:传输速率高，数据传输速度最高理论值可达 171.2kbps，是当前 GSM 网络中电路数据交换业务速度的十几倍，下一代 GPRS 业务的速度甚至可以达到 384kbps，完全可以满足用户应用需求；（3）快捷登陆:接入时间短，GPRS 接入等待时间短、可快速建立连接、平均耗时为两秒；（4）永远在线:提供实时在线功能。 “实时在线”或“永远在线”即用户随时与网络保持联系，即使没有数据传送终端还一直与网络保持联系，这将使访问服务变得非常简单、快速；（5）按流量计费：用户只有在发送或接收数据期间才占用无线资源，计费方式是按照用户接收和发送数据包的数量，没有数据流量传递时，用户即使挂在网上也不收费的；（6）切换自如:用户在进行数据传送时，不影响语音信号的接收，数据业务和语音业务的切换有两种方式:自动和手动，其具体形式依据不同终端而定。2.3.3 GPRS逻辑体系结构从逻辑上来说，GPRS 通过在 GSM 网络结构中增添 SGSN(GPRS 业务支持节点， Serving GPRS Support Node)和 GGSN(GPRS 网关支持节点,Gateway GPRS support Node)两个新的网络节点来实现。由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。来自 Internet 或 Internet 的标识有 MS(移动台)地址的 IP 包，由GGSN 接收，再转发到 SGSN，继而传送到移动台上。SGSN 是 GSM 网络结构中的一个节点，它与 MSC(移动交换中心)处于网络体系的同一层。SGSN 通过帧中继与BTS(基站收发信台)相连，是 GSM 网络结构与移动台之间的接口。SGSN 的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和 GSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。GSN 通过基于 IP 协议的 GPRS 骨干网连接到 SGSN，是连接 GSM 网络和外部分组交换网(如因特网和局域网)的网关。GSN 主要是起网关作用，也有将GSN 称为 GPRS 路由器。GSN 可以把 GSM 网中的 GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的 TCP/IP 或 X.25 网络。SGSN 和 GGSN 利用 GPRS 隧道协议(GTP)对 IP 或 X.25 分组进行封装，实现二者之间的数据传输。GSN 到外部分组网络是通过 Gi 参考点连通的，而其他 GPRS 网络是通过 Gp 接口连通的。另外，从 MS 端到 GPRS 网络有两个接入点，Um 接口用于无线通信接入，而 R 参考点用于信息的产生或接收。移动终端 MT(例如手机)通过 Um 接口接入GPRS PLMN(支持 GPRS 的公共陆地移动网络)，R 则是 MT 和 TE(如笔记本电脑)之间的参考点。这里的 MS 由 TE 和 MT 两部分组成，它们通过 R 参考点组成一个整体，另外，MS 也可单独由一个移动终端(MT)组成。对于一个支持 GPRS 的公共陆地移动网络(PLMN)，当它运行 GPRS 业务时可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互通的需求。GPRS 网络通过 Gi 参考点和 Gp 接口实现与其他网络的互通。对于具有 GPRS 业务功能的移动终端，它本身具有 GSM 和 GPRS 业务运营商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向 GPRS 终端直接发送数据。另外 GPRS 支持与基于 IP 的网络互通，当在 TCP 连接中使用数据报时，GPRS 提供 TCP/IP 报头的压缩功能。GPRS 是 GSM 系统中提供分组业务的一种方式，但从其根本性质上说，也属于IP 网络，所以能广泛应用于 IP 域。其移动终端通过 GSM 网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信。3 系统整体框架设计3.1系统框架系统工作原理本系统主要由上位机和接收显示部分组成。上位机为安装有 TCP/UDP 管理软件而且能连接 Internet 或 GPRS 网络的设备。下位机为以单片机控制模块为主的 LCD 屏无线控制器。系统主要利用 GPRS 模块作为无线 Modem, 实现了对 LCD 显示屏无线控制器的控制，与 Internet 网络上的上位机（作为服务端）进行TCP 无线通信，实现数据传输，完成对 LCD 屏的无线数据更新。无线 LCD 信息发布系统采用模块化设计方法，尽量减小模块间的耦合，方便后期的维护和扩展。整个系统的框架如图 3.1 所示，软件部分由四个功能模块组成，分别是：1.上位机(TCP/DUP 服务器)2.GTM900GPRS 模块3.W77E058 单片机系统4.LCD 显示模块上位机TCP/DUP 服务器GTM900GPRS 模块LCD显示模块W77E058单片机系统图 3.1 系统框图3.2硬件部分设计3.2.1 W77E058微控制器W77E058是一个快速8051 兼容微控制器；它的内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。经过这种改进以后，在相同的时钟频率下，它的指令执行速度比标准8051 要快许多。一般来说，按照指令的类型，W77E058的指令执行速度是标准8051的1.5-3倍。整体来看，W77E058的速度比标准的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低频时钟情况下，电源消耗也降低。由于采用全静态CMOS设计，W77E058能够在低时钟频率下运行。W77E058内含32KB Flash EPROM，工作电压为4.5v-5.5v，具有 1KB片上外部数据存储器，当用户应用时使用片上SRAM代替外部SRAM，可节省更多I/O口。 其特性如下：（1）8位CMOS微控制器。（2）每4个时钟周期为一个机器周期的高速结构，最大外部时钟频率为40MHZ。（3）与标准80C52管脚兼容。（4）指令与MCS-51兼容。（5）4个8位I/O口。（6）一个附加的4位I/O口和等待状态控制信号 (仅限 44-脚PLCC/QFP 封装)。（7）3个16位定时/计数器。（8）12个中断源，2级中断能力。（9）片上振荡器及时钟电路。（10）二个增强型全双工串行口。（11）32KB，Flash EPROM。（12）256字节片内暂存RAM。（13）片内1KB外部数据存储器（用MOVX指令访问）。（14）可编程看门狗定时器。（15）软件复位。（16）2个16位数据指针。（17）对外部RAM及外设的访问周期可以进行软件编程。（18）封装：无铅封装(RoHS) DIP 40： W77E058A40DL,无铅封装(RoHS) PLCC 44：W77E058A40PL,无铅封装(RoHS) PQFP 44： W77E058A40FLW77E058与8052在管脚及指令集上兼容。它具有8052的资源如：4个双向8位I/O口，3个16位定时器/计数器，全双工串行和若干中断源。W77E058中建有一个更加快速，性能更好的8位CPU，它的内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。性能的提高不仅仅在于使用高频的振荡器，还在于W77E058将多数标准的8052指令的机器周期从12个时钟减少至4个时钟。这样性能就提高了1.5-3倍。另外W77E058还可调整MOVX指令的周期，范围为2个机器周期-9个机器周期。这种设计使得W77E058能够更有效的访问慢速或快速外部RAM及外设。W77E058内含1KB用MOVX指令访问的数据存储器，地址范围为0000H-03FFH。它只能用MOVX指令来访问，可由软件来选择是否使用这个片上SRAM。W77E058是与8052兼容的，因此具有8052的特性；相比8052它的速度提高，耗电量减少。他的指令集基本与8051相同；多了一条DEC DPTR (操作码 A5H, DPTR减 1)指令。8051每12个时钟周期为一个机器周期，而W77E058每4个时钟周期为一个机器周期。这样提高了W77E058的指令执行速度。因此与8052相比即使在时钟频率相同的情况下W77E058也可以以更高速度运行。由于采用全静态CMOS设计，W77E058能够在低时钟频率下运行，在相同指令吞吐量的情况下，电源消耗也降低。机器周期缩短至4个时钟周期，是W77E058速度提高的主要原因。W77E058具有所有8052的特性，同时也具有一些新的外设及特性。该处理器引脚功能如表3.1所示：表3.1 引脚功能符号 类型 描述Error!Error!I 外部访问使能：此管脚使处理器访问外部ROM。当Error!Error!保持高电平时，处理器访问内部ROM。如果Error!Error!管脚为高电平且程序计数器指向片内ROM空间，ROM的地址和数据就不会出现在总线上。Error! O 程序存储使能：在执行取指令（fetch）和MOVC的操作时，此管脚允许外部ROM数据出现在P0口的地址/数据总线上。当访问内部ROM时，此管脚上不输出PSEN的选通信号。ALE O 地址锁存使能：ALE用于将P0口地址锁存，使其和数据分离。RST I 复位：振荡器运行时，此管脚上出现两个机器周期的高电平将使器件复位。XTAL1 I 石英晶体1：晶体振荡器的输入。此管脚可由一个外部时钟驱动。XTAL2 O 石英晶体2：晶体振荡器的输出。XTAL2是XTAL1的反相端。VSS I 地：地电位。VDD I 电源：电源工作电压。P0.0P0.7 I/O 端口0：端口0是一个双向I/O口，在访问外部存储器时，端口0可用作低位地址/数据总线。端口0是一个开漏极端口，在进行编程时需要连接一个外部上拉电路。P1.0P1.7 I/O 端口1：端口1是一个具有内部上拉电路的双向I/O口。有复用功能位，如下：T2（P1.0）：定时/计数器2的外部计数输入。T2EX（P1.1）：定时/计数器2的重装载/捕获控制。RXD1(P1.2)：串行口2RXD。TXD1(P1.3): 串行口2TXD。INT2(P1.4)：外部中断2。符号 类型 描述Error! (P1.5)：外部中断3。INT4(P1.6)：外部中断4。Error! (P1.7)：外部中断5。P2.0P2.7 I/O 端口2：端口2是一个具有内部上拉电路的双向I/O口。此端口提供访问外部存储器的高位地址。P3.0P3.7 I/O 端口3：端口3是一个具有内部上拉电路的双向I/O口。所有位都有复用功能，如下：RXD（P3.0）：串行口接收器输入。TXD（P3.1）：串行口发送器输出。Error!（P3.2）：外部中断0。Error!（P3.3）：外部中断T0（P3.4）：定时器0外部输入。T1（P3.5）：定时器1外部输入。Error!（P3.6）：外部数据存储器写选通。Error!（P3.7）：外部数据存储器读选通。P4.0P4.3 I/O 端口4：可位寻址的双向I/O口P4，P4.0也提供Error!功能提供等待控制信号。P4.3也提供Error!的功能。W77E058 的中断系统与标准 8052 之中断系统有细微的差别。由于存在新增功能和外设，中断源的数量和中断向量都相应得增加。W77E058 提供 12 个中断源 2级中断能力，包括 6 个外部中断，定时器中断及串行 I/O 口中断。左上方为单片机的复位电路，利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST 引脚上的电位是高电平，电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST 引脚上的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证 RST 引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复位。极性电容 C1 的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用 10 到 30uF，最小系统容值越大需要的复位时间越短。左下方为单片机时钟电路。单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。在单片机 XTA