基于GPRS模块的应用设计

1、摘要GPRS通用分组无线电业务）是利用包交换的概念发展的一套无线传输方式。GPR测络是基于现有的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（GPF网关支持节点）和SGSN（GPR服务支持节点）。SGSN勺主要 作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与GGSr之间完成移动分组数据的发送和接收。GGS主要起网关作用，可以与多种不同的数据网络连接，女口ISDN（综合业务数字网）、PSPDN包交换公用数据网）和LAN局域网）等。GGS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。GPR

2、删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，CPRSt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。系统软件采用C语言编写，在VB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勺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：CPRS1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

3、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。关键词：数据传输与接收；单片机；GPRS通信系统AbstractGPRS (ge neral p acket radio service) is the use of p acket switch ing, the concept of the devel opment of a set of wireless tran smissi on mode. GPRS n etwork is based on the exist ingGSM (global system for mobile com muni cati ons) n

4、etwork. Need to add some no des in the exist ing GSM network, such as the GGSN (GPRS gateway support node) and SGSN service (GPRS support no de). SGSN's mai n fun ctio n is to record the curre nt p ositi on of mobile termi nals, and mobile p acket data betwee n mobile term inal and the GGSN in s

5、ending and recei ving. GGSN mai n gateway role, with a variety of data n etwork connection, such as ISDN (integrated services digital network), PSPDN (packet switching public data network) andLAN (local area network (LAN), etc. GGSN can put GSM GPRS packet in the packet, p rotocol conv ersi on, thus

6、 the p acket p ackets to the remote TCP/IP or x. 25 n etwork.GPRS n etwork not on ly has wide coverage, data tran smissi on sp eed, high com muni cati on quality, always online and charged according to traffic advantages,and its type is itself a p acket data n etwork, support TCP/IP p rotocol, can b

7、e directly excha nged with the In ternet. As a result, the CPRS in p ortable wireless Internet access,e nvir onmen tal mon itori ng, traffic mon itori ng, mobile office, etc have an unp aralleled p rice adva ntage.System software using C Ianguage to write, compile under VB environment. Because this

8、system is a remote terminal management module, so in the writing of the program must adhere to certa in p rotocols, in order to en sure correct com muni cati on. The body of the p rogram is how to control the AT comma nd of GR47 of GR47 in itial set up and han dli ng of information data. Program in

9、general can be divided into the following blocks: CPRS connection of in itial set up, the judgme nt of the short message, no data tran smissi on whe n the heartbeat p rocess, data forward ing, etc. The main p rogram is the p rogram block orga nic comb in atio n together, mutual con trol, the infin i

10、te loop.Keywords : Data transmission and reception Single-chip; microcomputer; GPRS com muni cati on system绪论1.1 课题的背景和意义1.2 国内外研究现状GPRS通信无线网络的介绍2.1什么是GPRS无线通讯网络2.1.1 为什么要有 GPRS2.22.32.4GPRS的承载业务GPRS的网络结构2.3.12.3.22.3.32.3.4GPRS协议栈目录10基于GPRS的TCP/IP协议GPRS究竟是什么GPRS有什么优点中国移动发展GPRS的市场定位是什么2.4.1 G 先锋 GPR

11、SGPRS通信系统的整体设计方案3.1GPRS通信系统的方案论证101112131314143.2GPRS通信系统的硬件设计方案153.3结论3.2.13.2.23.2.33.2.5系统总体功能概述单片机的用途和使用单片机 STC89C51 简介CTM900-CG PRS模块简介GPRS通信系统的软件设计方案3.3.13.3.23.3.33.3.43.3.61516171819连接的建立数据处理主程序流程系统程序电路原理图192828303839致谢40参考文献41附录 A 英文原文42附录 B 汉语翻译491.1 课题的背景和意义GPRS通用无线分组业务（General Packet Rad

12、io 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受。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

13、/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In ternet 互通。因此，GPRS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。目前，我国在水利、电力和天然气、石油等资源的监测中还没有经济实用的自动化 数据采集和传输设备，尤其是在偏远的乡村、山区以及其他恶劣环境下的数据传输更加 的困难，不能满足工业现代化、自动化的要求。 GPRS通信系统是现代测控的基础，用 于获取各种采集到的数据，因为作为获取信息的重要工具，GPRS通信系统正

14、广泛应用于生产、科研的各个领域。随着通信事业的发展，我国已建成了覆盖全国的 GSM 数字 蜂窝移动通信网， GSM 网络中重要发展的 GPRS 网络也已经投入使用，所以，本课题 提出并设计了基于单片机的 GPRS通信系统的设计，实现远程数据传输系统，使得数据 传输更加的灵活， 并且大大降低了成本， 为一些监控系统后的传输数据带来了方便快捷。1.2 国内外研究现状GPRS是通用分组无线业务（Ge neral P acket Radio Service的简称，它突破了 GSM 网只能提供电路交换的思维方式， 只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行 部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对

15、来说并不大，但得到的用户数据速率却 相当可观。GPRS （General Packet Radio Service是一种以全球手机系统（GSM）为基 础的数据传输技术，可说是 GSM 的延续。 GPRS 和以往连续在频道传输的方式不同， 是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并 非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且，因为不再需要现行无线应用所 需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参 加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN ）的使用者，甚至可以无需通

16、过拨号上网，而持续与网络连接。GPRS的特点1 、 应用上的特点目前，用手机上网还显得有些不尽人意。因此，全面的解决方法GPRS也就这样应运而生了，这项全新技术可以令您在任何时间、任何地点都能快速方便地实现连接，同 时费用又很合理。简单地说：速度上去了，内容丰富了，应用增加了，而费用却更加合 理。（ 1 ）高速数据传输速度10倍于GSM，更可满足您的理想需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音 频与视频文件，可谓不一般的巨大进步。（ 2）永远在线 由于建立新的连接几乎无需任何时间（即无需为每次数据的访问建立呼叫连接） ， 因而您随时都可与网络保持联系，举个例子，若无 GPRS的支持，当您正在网上

17、漫游， 而此时恰有电话接入，大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上 网。这对大多数人来说，的确是件非常令人恼火的事。而有了GPRS，您就能轻而易举地解决这个冲突。（ 3）仅按数据流量计费 即根据您传输的数据量（如：网上下载信息时）来计费，而不是按上网时间计费也 就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直“在线” ，也无需付费。做个“打电话”的 比方，在使用 GSM+WAP 手机上网时， 就好比电话接通便开始计费； 而使用 GPRE+WAP 上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。总之，它真正体 现了少用少付费的原则 2.2 GPRS 通信无线网络的介绍2.1

18、 什么是 GPRS 无线通讯网络GPRS是通用分组无线业务（Ge neral P acket Radio Service的英文简称，是一种新 的分组数据承载业务。相对原来 GSM 的拨号方式的电路交换数据传送方式， GPRS 是 分组交换技术，具有 “实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换” 的优点。GPRS是Ge neral P acker Radio Service的英文缩写，中文译为通用无线分组业务， 具 体来讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，即以分组的“形式”把数据传送到用户手 上。因此，GPRS技术可以令手机上网省时、省力、省花费。打个比方，GSM是猫上

19、普通固定电话线网的话，那么 GPRS就是手机的ADSL。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有171.2kbps的访问速度；在连 接建立时间方面，GSM需要10-30秒，而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关 请求；而对于费用而言，GSM是按连接时间计费的，而 GPRS只需要按数据流量计费； GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于 GSM。目前中国只有中国移动提供 GPRS无线通讯服务，联通网络不具有这个网络服务。2.1.1 为什么要有 GPRS目前，用手机上网还显得有些不尽人意。因此，全面的解决方法GPRS也就这样应运而生了，这项全新技术可以令您在任何时间、任何地点

20、都能快速方便地实现连接，同 时费用又很合理。简单地说：速度上去了，内容丰富了，应用增加了，而费用却更加合 理了！2.2 GPRS 的承载业务GPRS提供的承载业务又叫GPR删络业务。GPRS支持两种类型的承载业务：点对 点（PTP）业务和点对多点（PTM）业务。1. 点对点业务是在两个用户之间提供一个或多个分组传送的业务， 由业务请求者启动， 被接受者接受。（ 1）点对点无连接网络业务IP点对点无连接网络业务属于数据报业务类型。具体来说就是，一个或多个分组从单 一业务用户A发送到另一个单一目标用户 B，各个数据分组彼此相互独立，即每一个分 组独立于前一个和后一个分组，用户之间的信息传输没有端到

21、端的呼叫建立过程，分组 的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护。发送的每个数据报或数据分组用 字头封装， IP 字头内包含信源和目标或信宿网络地址和当前网络拓扑结构， 通过最佳的 路由算法选取去往下一个网关或路由器的路由。 网关路由表配置该网关与其相连的其他 网关的网络地址。通过网间网寻径，最终把数据报送往目标子网。在子网内依据数据报 中的信宿 IP 地址，把数据送给目标主机。由于每个分组都是独立完成传送的，用户数 据分组不是按照顺序传达的。 分组的交付没有确认保护， 用户数据可能丢失或重复接收。（2）点对点面向连接的网络业务 点对点面向连接的网络业务属于虚电路型业务，它为两个用户之间传送

22、多路数据 分组建立逻辑电路。它要求有建立连接，数据传送和连接释放的过程。这类业务是由面 向连接的网络协议CONP支持的业务，即X.25协议支持的业务。X.25协议是数据终端 设备分组协议。在两个用户或多个用户之间的数据分组传送， 要求建立逻辑虚电路连接， 包括永久虚电路和交换虚电路。 PTP-CONS 业务要求有数据分组传送之前的连接建立， 数据传送和连接释放工作程序。面向连接方式传送是指数据分组传送之前的连接建立， 数据分组是在建立的虚电路中按顺序传送的，并按照顺序进行交付数据。由于数据分组 内没有信宿地址，所以不能实现单独分组的寻径传输。分组交付有确认保护，不会受到 重复的分组。2. 点对

23、多点业务是将单一消息传送给多个用户的一类业务。GPRS 提供的点对多点业务可根据某个业务请求者请求，把信息送给多个用户或一 组用户，由 PTM 业务请求者定义用户组成员。 GPRS 使用国际移动组识别（ IMGI ）识 别组成员。组成员主要由移动用户组成，但是也可能包含一个或多个固定网用户。 PTM 业务请求者可以是外部网络业务提供者，或者是经过授权的 GPRS 移动台。 PTM 外部 业务提供者一般通过公众分组数据网接入到点对多点服务中心 （PTM-SC ）。服务的地理 区可以是一个或几个，即所有组成员可能分布在不同的地理区域内，有业务请求着自己 定义。点对多点服务中心主要执行对 PTM 业

24、务请求者进行鉴权，选取组成员所在的 SGSN （服务GPRS支持节点），把PTM业务信息送往相关的 SGSN,由相关的SGSN 再把信息送给基站子系统。由基站子系统送给 PTM 组成员移动台。2.3 GPRS的网络结构GPRS网络结构基于GSM系统实现，话音部分人采用原先的基本处理单元，而对 与数据本分则新增了一些数据处理单元和接口。GPRS系统中新增的数据单元包括一下（1）PCU（ Packet Control Unit）:分组处理单元，它是 BSC（ Base Station Controller，基站控制器）的一部分，可以独立设置或者与BSC合并设置，它与BSC之间的接口不开放。（2）S

25、GSN （Service GPRS Support Node）: GPRS服务支持节点。功能和作用与MSC （Mobile Switching Center,移动交换中心）具有相同点，进行分组移动用户的状态 管理，计费管理等并负责到 HLR （Home Location Register,小区位置存储器）的用户数 据信息的传送。（3）GGSN（Gateway GPRS Support Node）： GPRS网关支持节点。负责和外部数 据网络的接口。进行数据包转发，具有路由器的部分功能。2.3.1 GPRS协议栈GP RS协议规程体现了无线和网络相结合的特征。其实既包含类似局域网技术中的逻辑链路

26、控制LLC子层和媒体接入控制 MAC子层。又包含RLC和BSSGP等新引入的特定规程。由GPRS网络系统的端到端之间的应用协议结构可知，GPRS网络是存在于应用层之下的承载网络，它用以承载 IP或X.25等数据业务，由于GPRS本身采用IP 数据网络结构，所以基于 GPRS网络的IP应用规程结构可理解为两层IP结构，即应用级的IP协议以及采用IP协议的GPRS本身。DCCH DTCHDTCH DCCHMAC-dMAC-esMAC-dMAC-eEDCHFPMAC-es/MAC-eEDCH FPPHYPHYTNLTNLUENode B图2.2 GPRS协议栈CRNC/SRNC2.3.2基于GPRS

27、的TCP/IP协议TCP/IP是为协同操作计算机、分享网络资源的一套协议。该协议成员包括IP、TCP、TCP则可UDP等。TCP确保数据的正确传送，如果对于一个信息包来说，数量太大，将其分成若干组。IP被用来为信息包到达另一端寻找通道，每一个与网络相连接的工作 站都有一个唯一的IP地址，该IP地址为一个32位数，它通常被写成四个十进制数字， 每一个代表8位。TCP/IP是一个无连接协议，信息以分组方式进行传输，信息包的最大容量在初始化 过程中得以商定。如果信息超过其最大容量，则将被分成若干组分别传送。信息包未得以按顺序传送甚至丢失及再次转发的可能性是存在的，因此，TCP必须将序号、信息来源和目

28、的地通道数，以及其他信息添加进数据包中，被称为 TCP 包头。接收器端将利 用该信息来监测数据包是否被正确的接收，从而加以整理。要直接将信息包发送至正确 的工作站，仅有 TCP 包头，是不允许的。一个 IP 抱头必须被加在 TCP 抱头之上，源地 址和目的地址被包括在 IP 包头里。发送信息包至目的地，计算机将首先核对其自身的 路由列表，如果目的地在自己的网络内，它将直接发送信息包。否则，它将发送信息包 至网关，每一个网关都有一个路由列表，信息包将通过几个单独的路由节点到达目的地 址。GPRS网提供网络功能将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。GPRS可以为IP 地址提供多重选择，包括公共地

29、址、专用地址以及客户代理地址。指定 IP 地址选择权 的GPRS机制被称为接入点域名（APN ）。因为IP地址的整体供应受到限制，一个 GPRS网络提供商通常使用专用的、可动 态分配的地址，然而，公用网址选择可由专门的客户提供，专用网址则无法越过公共网 进行操作。为连接公共网络，专用网址被转换成公共网址。该转换通过一个节点发生， 该节点是专用的网络地址转换（NAT ）。多重专用地址可被映射成一个公共地址，对于 急于IP协议的应用，和有限网络一样，在无线网络中他们以相同的方式工作。当GPRS对话启动是，大多数服务提供商也将监控数据的传输流量，如果在特定的一段时间内没 有数据传输，其连接将被断开。

30、因为 TCP/IP 信息包是通过 GSM 网络传输的，所以，必须考虑 TCP/IP 协议栈的一 些参数配置。基于 GPRS的TCP应当支持适当的窗口尺寸以利于优化端对端连接的宽带延迟，默认接受和发送缓冲器比例应当增加到容纳足够大的窗口， 被衔接层支持的 IP 数据包的最大值是最大传输单元（ MTU ）。在高误码率的连接上，较小的 MTU 尺寸增 加了成功传输的机会，默认IP最大传输单元值为576字节。一句链路条件和ARQ的配 置，它有可能增加MTU大到一个较大的值，一个较大的 MTU允许TCP更快的增加拥 挤窗口。对于急于GPRS的TCP/IP协议的设计，必须考虑这些。2.3.3 GPRS究竟

31、是什么GPRS是通用分组无线业务（Ge neral P acket Radio Service的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。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。这一特点正适合大多数移动互联的应用。2.3.4 GPRS有什么优点相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式， GPRS的分组交换技术, 具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。1 、实时在

32、线“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时，手机 就在无线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手机还一直与网络保持联接，不 但可以由用户侧发起数据传输，还可以从网络侧随时启动 push 类业务，不像普通拨号 上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。2、按量计费 用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。形象地讲：休眠发呆都是免费的。3、快捷登录GPRS的用户一开机，就始终附着在 GPRS网络上，每次使用时只需一个激活的过 程，一般只需 13秒的时间马上就能登录至互联网， 而固定拨号方式接入互联网需

33、要拨 号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要 8 1 0秒甚至更长的时间。4、高速传输GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s,但实际速度 受到编码的限制和手机终端的限制，可能会有所不同。电路交换数据业务，速率为每秒 9.6K比特，因此电路交换数据业务（简称CSD）与GPRS的关系就像是9.6K Modem和 33.6K、56K 的 Modem 的区别一样。5、自如切换GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说用户在 用移动电话上网冲浪的同时，可以接收语音电话。举个例子，原来的电话拨号上网，接 入之后就不能再打电话，也不能接电话

34、，而 GPRS就类似于固定电话的ISDN的概念， 电话上网两不误。相对原来 GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优点。2.4 中国移动发展 GPRS 的市场定位是什么中国移动建设和发展GPRS,最主要的目的就是要让中国移动的客户能够享受到最新的信息数据服务所带来的美好感受， 为客户营造一种真正全新与时尚的个性化的数据网络新生活。中国移动的GPRS服务将首先为高端商务人士和追求时尚、喜欢新技术的 年轻新人类提供各种移动商务咨询、移动办公与移动娱乐等服务。随着 “移动梦网” 计划的进一步推行和实施，基于 GPRS的应用也将越来越丰富，将为所有

35、的移动电话客 户提供生活、工作、学习等各方面全面的移动数据信息服务,客户享受到的将是一个无 论何时何地都若近在咫尺的个性时尚的移动数据空间。2.4.1 G 先锋 GPRS 对于用手机上网的用户来说，最让人讨厌的就是上网速度慢、经常掉线，不过随着 中国移动先进的GPRS网络建设完成，全球通手机用户很快就不会再有这些麻烦了，而 且下载文件的速率还会比现在提高近 10 倍。 GPRS 网络启动后，手机上网的计费方式 还要从现在的按时间收费，改变成按下载字节计费。新一代的GPRS网络，由于引进了数据通信技术、尤其是互联网技术，使数据传输速率大大提高，掉线率大大降低。GPRS是通用分组无线业务（Ge n

36、eral P acket Radio Service的英文简称，是在现有 的第二代移动通信 GSM 系统上发展出来的分组交换系统，提供端到端的、广域的无线 IP连接。GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，发展GPRS技术十分经济，因为只须沿用现有的 GSM 网络来发展即可，虽然是介于第二代和第三 代这间的一种网络技术（ 2.5代），但是它在许多方面都具有显著的优势，也是目前国内 最先进的商用网络技术。GPRS 网络中,无线信道可以根据需要,自行进行分配,而在 CSD 环境下, WAP 用户只能使用指定的信道来传输数据,如果操作不结束,这条信道就会一直被占用。例 如,当 4

37、 个用户同时上网时,就必须占用 4 个数据信道。而 gprs 技术就不存在这个问 题,可以在同一个信道中同时支持 4 个用户,而且不会对性能有任何大的影响。如果流 量过大,还会自动启用其它信道。3.1 GPRS 通信系统的方案论证方案：基于GPRS的数据传输（GPRS的通信系统）移动通信和互联网的飞速发展使得人类自由通信的梦想接近实现， 而这两者的结合 也为传统产业的发展提供了新的机遇。本文研究了移动通信的最新数字通信技术GPRS，并将该技术应用到传统的数据采集与监控系统中， 两者的结合为移动数字通信的发展提 供了良好的市场，也为数据采集与监控系统提出了一个新的实现方法。本文采用理论与实践相结

38、合的方法，在对 GPRS技术和互联网主要通信协议 PPP,TCP/IP协议进行深入研究的基础上，设计了一个通用GPRS数字传输模块。该模块具有 GPRS网络和短信两种工作方式，并支持 TCP和UDP两种通信协议，利用该 GPRS数 字传输模块实现了超声波流量计数据采集与监控系统。该系统包括采集终端，通信服务 器，数据库服务器以及用户终端。系统通信不忿采用 TCP 协议，各数据终端通过 GPRS 数字传输模块与服务器建立连接，用户终端提供列表和图形等多种数据显示方式，独立 的通信服务器和数据库服务器则为系统提供了足够的伸缩度。本文讨论了 GPRS和PPP, TCP/IP协议的工作原理，提出了一个

39、通用数据采集与监 控系统协议，实现了一个GPRS通信模块和超声波流量计数据模采集与监控系统。这些 内容可以为嵌入式 PPP， TCP/IP 协议的实现提供参考， 并为终端分布广泛的数据采集与 监控系统的设计和实现提供新思路。随着第三代移动通信打的到来，移动数据通信将具有更高的通信速率，更广泛的覆 盖面积，使用移动通信技术的数据采集与监控将可以更快，更好的传输更多的数据，所 以这种系统具有广阔的发展空间。系统设计的原理：系统采用华为公司的内部嵌有 TCP/IP 协议栈的 GPRS 通信模块 GTM900-C 和STC89C51 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

40、与CTM900-C的连接和软件的编写。STC89C51单片机具有一个USBRT （通用异步串行接 口），其中一个与 CTM900-C 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。3.2 GPRS通信系统的硬件设计方案系统采用华为公司的内部嵌有TCP/IP协议栈的GPRS通信模块GTM900-C和STC89C51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CTM900-C的连接和软件的编写。STC89C51单片机具有一个USBRT （通用异步串行接 口），其中一个与CTM900-C模块相连，进行数据和 AT命令的传输，另一个与终端芯

41、片的串口相连，与终端进行通信，CTM900-C模块外部需要安装天线，如图1所示。STC89C51单片机控制CTM900-C模块发送和接受数据，在软件中采用串行口的中断 来实现收发数据和转发数据。串行接口PC个人电脑控制模块 单片机STC89C51<GPRS模块INTERNET网络>移动基站图3.2系统硬件框图3.2.1系统总体功能概述利用单片机控制的GPRS通信网络，终端和主台的所有交换信息通过中国移动的数据通信服务中心，在移动的数据服务中心和供电局配电中心之间申请VPN专网，并在电力局配电中心建立中心主站，所有终端设备通过GPRS网络及移动数据中心连至该中 心主站，实现终端和主站

42、的实时在线连接。该系统的主要功能:全自动数据抄收 故障信息主动上报实时巡检表计参数自动电量平衡分析 及时发现表计被非法侵入及窃电行为当然这个通信系统就会是这些方案实现的基础和核心。 现如今，这种基于单片机的 GPRS 通信系统大多都用在3.2.2 单片机的用途和使用单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机 系统集成到一个芯片上。 概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。 它的体积小、 质量轻、 价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原 理与结构的最佳选择。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的 电

43、脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主机、键盘、显 示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各 种机械的单片机(亦称微控制器。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电 路，即可进行简单运算和控制) 。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。 它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在， 这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家 用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名 称前冠以形容词“智能型” ，如智能型洗衣机等。现在

44、有些工厂的技术人员或其它 业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。 究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。在计算机出现以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。 进入电器时代后， 人们借助电气技术实现了自动控制机械，自动生 产线甚至自动工厂，并且大大地发展 了控制理论。然而，在一些大 中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后， 人们才见 到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是， 计算机出 现后的相当长的时间里，计算机作为科学武器，在科学的 神圣殿堂里默默地工作，而 工业现场的测控领域并没有得到真正的 应用。只有

45、在单片机 (Microcontroller )出现后， 计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家， 成为广大工程技术人员现代 化技 术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测 控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机， VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深 地溶入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们 的生活带来舒适和方便的同时， 在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量。 单片机按用途大体上可分为两大类：1 、通用型单片机不能再修改的2、专用型单片机 专用型单片机是指用

46、途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好， 单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。 其生产成本很低。通用型单片机的用途很广泛， 使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成 不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现 自动化控制。3.2.3 单片机 STC89C51 简介本设计采用的是 STC89C51 系列单片机。STC89C51 系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰 /高速/低功耗的单片机， 是 MCS-51 系列单片机的派生产品；它们在指令系统中、硬件系统和片内资源与标准的 8052单片机完全兼容，DIP-40封装系列与8051为pin-to

47、-pin兼容，指令代码是与8051 完全兼容的单片机。STC89C51单片机具有增强型12时钟/机器周期、6时钟机器/周期 任意选择，工作电压为 5.5V-3.4V（5V 单片机） /3.8V-2.0V（5V 单片机）；工作频率范 围：0-40MHZ，相当于普通8051的0-80MHZ。实际频率可达48MHZ。用户应用程序 空间为 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字节；片上集成 1280字节 /512字节 RAM ;有 32/36 个通用I/O 口，P1/P2/P3/P4是准双向口；集成ISP （在系统可编程）/IPA （在应用可编 程），无需专用的编程器/仿真器，可通过串

48、行口（ P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程 序3秒就可以完成一片，具备 EEPROM 功能，工作温度范围在 0-750，共有 3个16位 定时器/计数器，其中定时器T0还可以当成2个8位定时器使用；封装形式有 DIP-40, PLCC-44，PQFP-44等。324 GPRS模块简介及应用基于GPRS的IP协议提供了与互联网“永远在线”的可能性，使之成为一种节约成本的选择。为了开发基于IP协议的应用，系统设计师需要同时通晓无线网络和 TCP/IP。 各种各样的接入技术被运用于无线网络。在 FDMA 技术中，每个用户被分配一个频率， 而 TDMA 技术则通过实践分隔用户。在 CDMA

49、技术中，所有用户在痛一时间使用同一 个频段发送信号，分隔用户通过各自被分配到的为一代吗来实现。在 2G 系统中，数据 传输主要是通过电路交换， 既一个被分配给用户的传输信道， 当一个用户完成传输任务， 让出信道后，该传输信道才被提供给其他用户使用。 由于促发性是数据业务的基本特征， 当一个用户不在有数据传输时，宽带就处于荒废状态中。在分组交换系统中，所有用户 分享同一个信道，用户则可以实现多路复用的功能。当一个用户没有需要传输数据的时 候，信道就会被其他用户所使用。信息包的传输方式可通过媒体存储控制(MAC )协议被编排。在互联网上的信息包传输全部基于 IP 协议。无线网络将于互联网结合，信息

50、包通 过无线媒介传送至基于 IP 协议的网络，在传输前，为了能直接到达指定的目的地，数 据包必须根据TCP/IP协议封装。在GPRS网络中就是采用IP协议进行传输。3.2.5 CTM900-CGPRS 模块简介CTM900-C 是华为公司生产的一款双频段 EGSM900/GSM1800 的通信模块，它的最 大发射功率为EGSM900 Class4(2W)和GSM1800 Classi (1W)，它正常的工作温度在 -20C+70r之间，平均带电电流为 3.5mA，它支持的协议有 GSM/GPRS Phase2/2+和 华为GT800协议，在此模块的基础上，可进行 GPRS数据传输，具有支持短消

51、息服务 等功能，采用 3.8V 电压供电，多外可提供多种接口，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12C通信，内部集成了 TCO/IP协议栈，支持多链 接，提供 ACK 应答，提供打容量缓存，因此采用此芯片会大大降低低微控制器编程工 作的难度。逻辑框图图 3.3 GTM9003.3 GPRS通信系统的软件设计方案系统软件采用C语言编写，在IAR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。程序的主题 是如何控制CTM900-C的AT命令对CTM900-C进行初始设置和信息数据的处理。 程序 总体上可以分为

52、以下两个模块，一是CPRS连接的出师设置，二就是判断数据以及发送。 主程序吧这些程序块有机的结合到一起，相互控制。3.3.1连接的建立GPRS模块连接到In ternet和GPRS网络实现的过程如下:a）单片机软件控制GPRS模块开机，等待此模块正常启动。b）通过单片机和CTM900-C模块连接的串口，向 CTM900-C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 GP RS网络上，获取网络运行商分配的动态 IP地址，与目的终端建立连接。其步骤如下； 第一步：AT+CSQ查询网络质量o®串口COMJ 2J9600 也无 rot 二1狡15位S 创停止位k d®

53、;；关田畢cit空K收回？5畑 停止显示i佩|自动滴空.十进豊惶示ATCSQ +CS0； 31, M|C ACflHTMA.溝空盍埴I注的翔7喩Sr十夫进別岌送手动笈送J厂自樹侵送逓I明段芟后董疡 _旦制臺送删耳：TII醪埃送丈件1还按有腳文件 卡 GmVE : m 0理reu * 9606 札 ® 1 T EJt lTSTX：T35!AILJE£ I,JSi可关闭程序|dwn*rEESET| 翅汕图3.4查询网络质量图第二步：AT+CPIN?查询SIM是否准备好SCoKAssislaAt ¥Z 】匚叵冈串口钢g应序止住COttl96C0 TATtcriir? W

54、F工 IL MJOT0£港至援收区箕收E停止显亍匝自动着至十為曲制呈汞噪荐显禾数jt网 jCACOMBATAAT+CPIir清空畫値痂丽轉血I十n洪黑愷遥底动埴iB关砸序目刮岌迭周北：丽r % 壁怦脚理投有遶樺文件堆文件 迪 ®Ta 莎砥：COMl OFFR3t ：£gs图3.5 查询SIM是否准备好图第三步：AT+CGREG?查询是否注册成功:南口UV试助手atit 陀 I0®串口停止包COHl 也|Of溝空授皈眞收E 停止显示C卡施进制旻贰限存豐示數捌画:C；ATtCGKIC?卫5 5眾阿TT 105|EuM*rM£Ef1 炳IM®

55、;十六蛊ia岌医I捋辱I e动S送脚MffK英后贡选) e动握送周朋：两5 匱枚 43 iSTAlUS： C0M1 OFEHED 96«), 1,9J |K：£S5图3.6查询是否注册成功图以上三步主要是确认当前网络和模块的状态。第四步：AT+CGDC0NT=1 , “IP”，“CMNET ”设置APN无线接入点串口调试助手 SCoMissistfint ¥2. J叵®串口減特車校验位停止位|ccm 二J9600 V无HOI PTh关闭串口Ar+CGDCOin=b *IP*, *CMHET* OK诸空接收国.捲收区停止显示冋自罰港空【十六进制显示I幌存显

56、示数据J甌C:COHDATAS19600 jr 无HOI 关闺串口唐空重1直 懺送的字符/数据 AT+CGnCOHTb "rF "CHHET*图3.7设置APN无线接入点图第五步：AT%ETCPIP= ”，”进行PPP拨号-串口诃试助手 SCoMissistfint T2. 10回冈啸峰关闭程序帥1二iV* M-ff串口 波特率 校验位 数据位 停止检TX；13ElUcnmterKEEET |肌）皿AnETCPIP=*, OK十六进制叛送懂熒送I一目动发透阔期改突后重选）.自动发送周期：毫秒I选择按送文杵厂还疫有选择文啓占 feTATVS : C33HI OFEHEE9SC比毎 S, I 'ax：283M齊