基于GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

1、 摘要摘要：GPRS（通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)）是使用包交換的概念發(fā)展來(lái)的一種無(wú)線信號(hào)的傳輸方式。GPRS信號(hào)不但擁有信號(hào)覆蓋范圍較廣、信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)速度較快、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較高、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線以及費(fèi)用按流量計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，且每個(gè)GPRS就是一個(gè)分組性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)GPRS能夠支持TCP/IP協(xié)議，因此其可以直接與Internet連通。因此，GPRS在便攜型環(huán)境檢測(cè)設(shè)備、交通道路監(jiān)控設(shè)備、移動(dòng)辦公以及無(wú)線上網(wǎng)等方面都有較為廣泛的應(yīng)。本文使用的是華為公司生產(chǎn)的一款雙頻段EGSM900/GSM1800的通信模塊GTM900-C，其中嵌入了TCP/IP協(xié)議，并且通過(guò)8位單片機(jī)AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)GTM9

2、00-C的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GPRS業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。此系統(tǒng)的外圍電路較少，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸與接收 單片機(jī) GPRS通信系統(tǒng)AbstractAbstract：GPRS (general packet radio service) is to use the concept of packet switching the development of a wireless transmission. GPRS nets not only has to cover range, data transmission speed, high quality, and always onl

3、ine communication according to flow billing, and a bit, and its itself is a group data networks, support the TCP/IP protocol, can be directly and Internet communication. Therefore, GPRS is in wireless Internet and environmental monitoring portable type, traffic monitoring, mobile office, and other i

4、ndustries.GPRS is used in portable environmental testing equipment, traffic monitoring equipment, mobile office and wireless Internet access, and other aspects.What is used in this paper is a communication module the Huawei produced GTM900-C dual-band EGSM900/GSM1800 which embedded TCP / IP protocol

5、.GTM900-C are controlled by the 8-bit microcontroller AT89C51 microcontroller, thus achieving GPRS services data transmission. This system is less peripheral circuits, simple design and low cost.Keywords：Data transmission and reception Single-chip, microcomputer, GPRS communication system目錄1 GPRS通信1

6、1.1 GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)11.2 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)11.2.1 GPRS協(xié)議棧11.2.2 基于GPRS的TCP/IP協(xié)議21.2.3 GPRS的優(yōu)點(diǎn)21.3 課題研究的背景和意義22 AT89C51單片機(jī)32.1單片機(jī)的用途和使用32.2 AT89C51單片機(jī)32.2.1 AT89C51單片機(jī)的基本組成和功能32.2.2 AT89C51單片機(jī)的引腳及引腳功能43 GPRS通信系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案73.1 GPRS通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案73.2.1 GPRS模塊簡(jiǎn)介及應(yīng)用73.2.3 GTM900-CGPRS模塊簡(jiǎn)介83.3 GPRS通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案83.3.1 連接的建立83.3.

7、2 數(shù)據(jù)處理93.3.3 主程序流程9致謝12參考文獻(xiàn)13附錄1 系統(tǒng)程序141 GPRS通信1.1 GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)GPRS是General Packer Radio Service的英文縮寫，中文譯為通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，具體來(lái)講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的科技，是一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，主要以分組的方式把傳輸數(shù)據(jù)傳送到各用戶。相對(duì)原有的電路交換數(shù)據(jù)的傳送方式，CPRS具有“實(shí)時(shí)在線”、“按量計(jì)費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點(diǎn)。因此，GPRS技術(shù)可以令手機(jī)上網(wǎng)快捷、迅速、價(jià)格低。1.2 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)，GPRS的語(yǔ)音

8、通話部分的信號(hào)傳送依然采用的是GSM網(wǎng)絡(luò)中的基本處理單元，而對(duì)于數(shù)據(jù)部分的信號(hào)傳輸，GPRS網(wǎng)絡(luò)新增了一些數(shù)據(jù)處理單元和訪問(wèn)接口。GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所新增的數(shù)據(jù)處理單元主要包括以下幾個(gè)方面。圖1 GPRS網(wǎng)絡(luò)單元（1）PCU（Packet Control Unit）：分組處理單元。PCU是BSC（Basc Station Controller）基站控制器中的一個(gè)模塊，PCU既可以獨(dú)立的設(shè)置，也可以與BSC合并設(shè)置。（2）SGSN（Service GPRS Support Node）：GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)。該部分的主要功能是進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)中分組移動(dòng)用戶的狀態(tài)管理和計(jì)費(fèi)管理等，并負(fù)責(zé)小區(qū)位置存儲(chǔ)

9、器中用戶數(shù)據(jù)信息的傳送。（3）GGSN（Gateway GPRS Support Node）：GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)。負(fù)責(zé)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的接口。主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的包轉(zhuǎn)發(fā)，具有路由器的部分功能。1.2.1 GPRS協(xié)議棧GPRS協(xié)議體現(xiàn)了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的基本特征。其實(shí)這里面既包含了邏輯鏈路控制(LLC)子層和媒體接入控制(MAC)子層,又包含了RLC和BSSGP等新引入到GPRS協(xié)議中的特定規(guī)程。由GPRS協(xié)議中規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的端對(duì)端之間的結(jié)構(gòu)可知，GPRS網(wǎng)絡(luò)是存在于網(wǎng)絡(luò)ISO/OSI七層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層之下的承載網(wǎng)絡(luò)，它可以用來(lái)承載X.25或IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)本身是采用了

10、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，所以基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的IP結(jié)構(gòu)可理解為是兩層的IP結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用層的IP協(xié)議和采用IP協(xié)議所構(gòu)造的GPRS本身。1.2.2 基于GPRS的TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是為協(xié)同計(jì)算機(jī)和為了網(wǎng)絡(luò)資源的分享所設(shè)定的一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。該協(xié)議的成員主要包括IP、TCP、UDP等。其中TCP連接能夠確保數(shù)據(jù)的正確傳送，如果一個(gè)數(shù)據(jù)包太大，TCP可將數(shù)據(jù)包分成為若干組。IP被用來(lái)為數(shù)據(jù)包尋找能夠到達(dá)目的地的一個(gè)通道，每一個(gè)與Internet相連接的計(jì)算機(jī)都有全球唯一的IP地址，該IP地址為一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)，以點(diǎn)分十進(jìn)制來(lái)表示。TCP/IP是一個(gè)面向無(wú)連接的協(xié)議，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是以分組的方式進(jìn)

11、行傳輸?shù)?，所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的最大容量在網(wǎng)絡(luò)初始化過(guò)程中就確定了，當(dāng)數(shù)據(jù)包超過(guò)了其所確定的最大容量時(shí)，數(shù)據(jù)包將會(huì)被分成若干個(gè)小的數(shù)據(jù)報(bào)分別進(jìn)行傳送。但是數(shù)據(jù)包存在未能以原有的順序傳送甚至數(shù)據(jù)包可能丟失的可能性，因此，TCP必須將數(shù)據(jù)序號(hào)、數(shù)據(jù)的來(lái)源以及數(shù)據(jù)發(fā)送目的地，以及其他相關(guān)的信息添加到數(shù)據(jù)包中，這些信息被稱為TCP包頭。而當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)接收器端時(shí)，接收器將會(huì)利用TCP包頭中的信息來(lái)檢查數(shù)據(jù)包是否被正確接收了，并加以整理。另外，TCP包頭之上還應(yīng)該包含IP包頭，其中包括數(shù)據(jù)的源地址和目的地址。發(fā)送數(shù)據(jù)包至目的地后，接收端將會(huì)先核對(duì)自身的路由列表，當(dāng)目的地就在在自己的路由列表中時(shí)，路由器將會(huì)直接把

12、數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地址。否則，它將把數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，每一個(gè)網(wǎng)關(guān)都有自己的路由列表，數(shù)據(jù)包可以通過(guò)一定數(shù)量的路由節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的地址。1.2.3 GPRS的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)傳統(tǒng)的GSM的電路交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS的所采用的時(shí)分組交換技術(shù)，GPRS具有以下的優(yōu)點(diǎn)。（1）實(shí)時(shí)在線（2）按量計(jì)費(fèi)（3）快捷登錄（4）高速傳輸（5）自如切換1.3 課題研究的背景和意義目前，我國(guó)在水利、電力、天然氣和石油等的監(jiān)測(cè)中還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備，尤其是在偏遠(yuǎn)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(dòng)化的要求。GPRS通信系統(tǒng)是現(xiàn)代測(cè)控的基礎(chǔ)，用于獲取各種采集到的數(shù)據(jù)

13、，因?yàn)镚PRS通信系統(tǒng)作為獲取信息的重要工具，正廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、科研的各個(gè)領(lǐng)域。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已建成了覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，GSM網(wǎng)絡(luò)中重要發(fā)展的GPRS網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)投入使用。本課題提出并設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的GPRS通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，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(lái)了方便快捷。2 AT89C51單片機(jī)2.1單片機(jī)的用途和使用單片機(jī)是由集成電路構(gòu)成的芯片，所采用的是超大規(guī)模技術(shù)，單片機(jī)具微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O口)集成到一個(gè)電路芯片中，還有一些單

14、片機(jī)包括特有的定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)通信接口口，顯示驅(qū)動(dòng)電路，脈寬調(diào)制電路(PWM)以及模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等，將這些單個(gè)的功能模塊構(gòu)成一個(gè)小而全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)按照其用途大可分為兩大類：1. 通用型單片機(jī)2. 專用型單片機(jī)專用型單片機(jī)一般是指那些用途單一，在出廠時(shí)單片機(jī)中的程序就已經(jīng)固化好，其內(nèi)部程序不能夠再被修改的單片機(jī)。其生產(chǎn)成本很低。而通用型單片機(jī)就擁有較為廣泛的用途，根據(jù)實(shí)際情況，用戶可以使用各種不同的接口及編寫不同的程序下載到單片機(jī)中，使得單片機(jī)完成不同的功能。2.2 AT89C51單片機(jī)本設(shè)計(jì)使用的

15、單片機(jī)是AT89C51單片機(jī)，T89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 的8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳，它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)，也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制的領(lǐng)域。AT89C51單片機(jī)中主要是由中央處理器（CPU）、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、多功能可編程I/O接口等計(jì)算機(jī)所需

16、要的基本功能部件集成在一塊大規(guī)模集成電路中，這些部件經(jīng)高速片內(nèi)總線連接在一起，在軟件和控制邏輯的作用下構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。現(xiàn)在我們對(duì)其各部分分別進(jìn)行說(shuō)明：2.2.1 AT89C51單片機(jī)的基本組成和功能1.中央處理器(CPU)中央處理器是AT89C51單片機(jī)中的核心部件，AT89C51單片機(jī)的中央處理器是8位的數(shù)據(jù)寬度的，因此，AT89C51單片機(jī)能在同一時(shí)間處理8位二進(jìn)制的代碼或數(shù)據(jù)，CPU的主要功能是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、控制和指揮單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)單元系統(tǒng)之間有序的工作，完成控制和運(yùn)算輸入輸出功能等操作。它主要由兩大部分組成，這兩大部分分別是運(yùn)算電路和控制電路。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）AT89C51單片

17、機(jī)內(nèi)部提供256個(gè)RAM單元的地址，但是后面的128個(gè)單元的地址被21個(gè)特殊功能寄存器占用，特殊功能寄存器只能用于存放控制指令的數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，不能用于存放用戶的數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有前面的128個(gè)，前面的這128個(gè)RAM可存放讀寫的數(shù)據(jù)，也可以存放單片機(jī)在運(yùn)算過(guò)程中的中間結(jié)果或者是用戶所定義的字型表等。3.程序存儲(chǔ)器（ROM）AT89C51單片機(jī)內(nèi)部擁有4KB的ROM，程序存儲(chǔ)器所存放的內(nèi)容主要是用于單片機(jī)的程序或者是原始數(shù)據(jù)等。4.定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM）AT89C51單片機(jī)內(nèi)部擁有兩個(gè)16位的可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)于輸入的脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)或者是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部

18、所提供的時(shí)鐘脈沖信號(hào)來(lái)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能。5.并行輸入輸出(I/O)口AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部擁有4組8位的并行的輸入/輸出端口，分別稱之為為P0、 P1、P2、P3口，也可以稱之為I/O口。I/O口是單片機(jī)芯片以并行的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的擴(kuò)展以及與外部設(shè)備聯(lián)絡(luò)、通信、控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾绞健?.全雙工串行口AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部擁有一個(gè)工作方式可以是全雙工的串行口的控制器，串行口的控制器是單片機(jī)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)與其他的外部設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送的重要設(shè)備。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部的串行口的功能較強(qiáng)，設(shè)置也比較靈活，即可以用作同步的移位器，又可以用作全雙工的異步通信收發(fā)器。7.中斷控

19、制系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)的擁有比較強(qiáng)大的中斷功能，這個(gè)中斷功能已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中的需求，AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部提供了5個(gè)中斷源，這5個(gè)中斷源分別為2個(gè)外部的中斷、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)的內(nèi)部中斷以及1個(gè)串行的中斷。全部中斷都包括兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別，這兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別是高級(jí)和低級(jí)。8.時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部已經(jīng)含有了時(shí)鐘信號(hào)的電路，只需要在AT89C51單片機(jī)的外部接連一個(gè)石英晶體以及兩個(gè)與之匹配的電容就可產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖的信號(hào)，AT89C51單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率是由外接的石英晶體振蕩器的頻率所決定的。9.總線AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部擁有三條總線，這三條總線分別

20、為地址總線、數(shù)據(jù)總線以及控制總線，它們合稱為單片機(jī)的“三總線”。單片機(jī)內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：可以便于實(shí)現(xiàn)功能部件的模塊化的設(shè)計(jì)，這樣既可以提高數(shù)據(jù)傳輸和處理的效率，又可以提高芯片的集成度和可靠性。2.2.2 AT89C51單片機(jī)的引腳及引腳功能AT89C51的引腳如圖2所示：1.引腳20:此引腳為接地腳。2.引腳40:此引腳為接電源腳，在AT89C51單片機(jī)正常工作或者是片內(nèi)EPROM讀寫程序的情況下，此引腳應(yīng)該接+5V電源。3.引腳19:此引腳為時(shí)鐘XTAL1腳，是AT89C51單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路的輸入端。4.引腳18:此引腳為時(shí)鐘XTAL2腳，是AT89C51單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路的輸出

21、端。5.輸入輸出(I/O)引腳：引腳39-引腳32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，引腳1-引腳8為P1.0-P1.7輸入輸出腳，引腳21-引腳28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，引腳10-引腳17為P3.0-P3.7輸入輸出腳。圖2 AT89C51的引腳圖引腳9（RST/VPD）：此引腳為復(fù)位/備用電源腳，在AT89C51單片機(jī)通電之后，單片機(jī)的時(shí)鐘電路從此時(shí)就開(kāi)始了工作，在單片機(jī)的正常的工作過(guò)程中，如果在RST的引腳上連續(xù)的出現(xiàn)超過(guò)單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期的高電平的情況下，系統(tǒng)就能夠進(jìn)行系統(tǒng)的初始化復(fù)位操作。完成系統(tǒng)的初始化復(fù)位操作之后，AT89C51單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器PC就指向了地址0000H

22、，堆棧指針被寫入到地址07H，而P0-P3輸出口也將全部被置為高電平，AT89C51單片機(jī)中的其它的專用的寄存器會(huì)被清為“0”。而當(dāng)RST引腳上的電平由高電平變?yōu)榈碗娖街?，系統(tǒng)也就會(huì)從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行事先所編寫好的程序。然而，系統(tǒng)的初始化復(fù)位操作并不會(huì)改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，AT89C51單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)表，如表1所示:寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HB00HA00HSP07HPSW00HTH000HDPTR0000HTL000HIPxxx00000BTH100HIE0xx00000BTL100HTMOD00HTCON00HSCON00HSBUFxxxx

23、xxxxBP0-P31111111BPCON0xxx0000B表1 AT89C51單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)表7. 引腳30: 此引腳為ALE/（地址鎖存允許/編程線）。ALE引腳所輸出的時(shí)鐘信號(hào)為的頻率是AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)頻率的1/6,在STC89C511單片機(jī)訪問(wèn)片外的程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE引腳所輸出的脈沖信號(hào)的下降沿用于鎖存P0口所輸出的低8位的地址線，與P2口輸出的信號(hào)，結(jié)合形成了16位地址總線；在不訪問(wèn)外部的程序或數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器時(shí)，ALE引腳依舊會(huì)以不變的頻率周期性的向外部輸出脈沖信號(hào)，因此，ALE端口既被用作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘，也可以別用做來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能，但在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，有一

24、點(diǎn)需要特別的注意，當(dāng)AT89C51單片機(jī)訪問(wèn)外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)跳空一個(gè)ALE脈沖，在這種情況下，ALE端口就不宜作為時(shí)鐘輸出端口來(lái)使用。8.引腳29: 此引腳為（片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端）。當(dāng)單片機(jī)從外部的程序存儲(chǔ)器讀取常數(shù)或者指令的時(shí)候，該引腳所輸出的信號(hào)將會(huì)在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)兩次有效的電平，在有效的電平時(shí)，單片機(jī)可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線P0口讀回常數(shù)或指令。但是，在訪問(wèn)片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，這種信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)。9.引腳31:此引腳為(片外程序存儲(chǔ)器選用端)。在該引腳為高電平的時(shí)侯，單片機(jī)就會(huì)訪問(wèn)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序計(jì)數(shù)器的值超過(guò)了片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器的空間時(shí)，單片機(jī)就會(huì)自

25、動(dòng)地轉(zhuǎn)向外部的程序存儲(chǔ)器，訪問(wèn)其中所存儲(chǔ)的程序。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，單片機(jī)就只會(huì)訪問(wèn)外部的程序存儲(chǔ)器，不管單片機(jī)是否擁有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。3 GPRS通信系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案3.1 GPRS通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案在該系統(tǒng)中的電路所使用的GPRS通信模塊是由華為公司所生產(chǎn)的GTM900-C，其內(nèi)部嵌入了TCP/IP協(xié)議棧，使用方便，另外所使用的控制芯片是AT89C51單片機(jī)，這兩種芯片都提供支持RS-232的通信標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口。因此，本設(shè)計(jì)的核心部分是編寫單片機(jī)AT89C51對(duì)GTM900-C的GPRS模塊控制的程序代碼。AT89C51單片機(jī)具有一個(gè)通用異步串行接口，使其與GTM900-C模塊的

26、相應(yīng)引腳進(jìn)行連接，用于單片機(jī)對(duì)GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)和AT命令的傳輸，GTM900-C模塊外部需要安裝天線。AT89C51單片機(jī)用于控制GTM900-C模塊的數(shù)據(jù)的收發(fā)，在軟件中采用串口通信來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。圖3 系統(tǒng)硬件框圖3.2.1 GPRS模塊簡(jiǎn)介及應(yīng)用基于GPRS的TCP/IP協(xié)議使得中斷在互聯(lián)網(wǎng)上“永遠(yuǎn)在線”成為了可能，并且成為了許多便攜式，但需要永久在線的設(shè)備降低成本的一個(gè)重要途徑。各種網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)都逐步被運(yùn)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。在FDMA技術(shù)中，每個(gè)能連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶都被分配一個(gè)頻率，在TDMA技術(shù)當(dāng)中使用的是分隔用戶（分隔用戶是通過(guò)為每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶分配唯一的代碼實(shí)現(xiàn)）的技術(shù)，

27、而在CDMA技術(shù)當(dāng)中，所有連接網(wǎng)絡(luò)的用戶都在同一時(shí)間使用同一個(gè)頻段發(fā)送和接收信號(hào)，在2G網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸主要通過(guò)固定的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每個(gè)用戶都會(huì)被分配到一個(gè)傳輸信道，而當(dāng)該用戶完成傳輸信號(hào)的任務(wù)時(shí)，該信道就會(huì)被讓出，之后該信道會(huì)被提供給其他的用戶使用。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)存在著促發(fā)性的基本特征，當(dāng)一個(gè)用戶不再使用信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，那么信道就處于荒廢狀態(tài)中，因此會(huì)造成資源的浪費(fèi)。而在分組交換系統(tǒng)中，所有連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶都分享同一個(gè)信道，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多路復(fù)用來(lái)使所有的用戶都能完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。當(dāng)一個(gè)用戶不再使用信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，信道就會(huì)被其他需要使用的用戶所占有。在互聯(lián)網(wǎng)上的所

28、有的包數(shù)據(jù)的傳輸都是依賴于TCP/IP協(xié)議的。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也是通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)傳輸進(jìn)行結(jié)合，包數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線媒介傳送到基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。在傳輸時(shí)，為了能夠辨別是否到達(dá)了指定的目的地網(wǎng)絡(luò)，包數(shù)據(jù)中必須根據(jù)TCP/IP協(xié)議將目的IP地址以及源IP地址封裝在內(nèi)，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中就是通過(guò)TCP/IP協(xié)議來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?.2.3 GTM900-CGPRS模塊簡(jiǎn)介GTM900-C是華為公司生產(chǎn)的一款雙頻段EGSM900/GSM1800的通信模塊，它在EGSM900 Class4頻段下的最大發(fā)射功率為2W，而在GSM1800 Class1頻段時(shí)的最大發(fā)射功率為1W，它擁有較大的工作溫度范圍為-20+70

29、，芯片平均的帶電電流為3.5mA，它支持GSM/GPRS Phase2/2+協(xié)議以及華為自己的GT800協(xié)議。在這些協(xié)議的基礎(chǔ)上，用戶可進(jìn)行GPRS網(wǎng)段的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)芯片也支持短消息服務(wù)等功能，采用3.8V電壓供電，外圍可擁有多種連接接口，如天線接口、模擬音頻接口、異步串行接口、SIM卡接口等，另外還支持12C通信，芯片的內(nèi)部嵌入了TCP/IP協(xié)議棧，支持多鏈接，提供ACK應(yīng)答，提供大容量的緩存，因此采用此芯片能夠大大降低微控制器的編程難度。其實(shí)物如圖所示：3.3 GPRS通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案該系統(tǒng)軟件部分的程序代碼是使用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，在IAR軟件中進(jìn)行編譯。由于本系統(tǒng)是使用在遠(yuǎn)程終端其

30、中的一個(gè)模塊，所以在程序代碼的編寫過(guò)程中必須遵守一定的協(xié)議，才能保證數(shù)據(jù)通信的正確性。在編寫程序代碼的核心任務(wù)是如何通過(guò)AT89C51對(duì)GTM900-C進(jìn)行初始設(shè)置以及控制GTM900-C的AT命令和如何對(duì)接收到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。程序在總體上分為以下兩個(gè)部分，第一部分是進(jìn)行CPRS連接的初始化設(shè)置，二是進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收以及發(fā)送。3.3.1 連接的建立在實(shí)驗(yàn)中，利用終端助手，實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)中的GTM900-C連接到Internet和GPRS網(wǎng)絡(luò)的具體步驟如下所示：a）使用單片機(jī)控制GPRS模塊上電，并等侯GPRS模塊的正常啟動(dòng)。b）通過(guò)使用單片機(jī)AT89C1和GTM900-C模塊連接在一起的的串口通

31、信模塊，在上位機(jī)上通過(guò)串口通信助手向GTM900-C模塊中寫入相應(yīng)的AT命令，對(duì)GPRS模塊進(jìn)行相應(yīng)的初始化設(shè)置，使得GPRS模塊能夠成功的連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并能夠獲取到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商所分配的動(dòng)態(tài)IP地址，由此來(lái)完成與目的終端的連接建立。下面介紹一下在GPRS模塊中，經(jīng)常使用的指令及其相應(yīng)的功能：AT+CSQ：查詢GPRS所連接的網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量；AT+CPIN?：查詢GPRS模塊中SIM卡是否已經(jīng)準(zhǔn)備好；AT+CGREG? ：查詢GPRS模塊是否已經(jīng)注冊(cè)成功；通常使用以上三個(gè)指令來(lái)確認(rèn)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)和GPRS模塊的狀態(tài)。AT+CGDCONT=1，“IP”，“CMNET”：設(shè)置GPRS模塊中的APN無(wú)線

32、接入點(diǎn)；AT%ETCPIP=”，” ：對(duì)GPRS模塊進(jìn)行PPP撥號(hào)；AT%ETCPIP? ：查詢獲得GPRS模塊的IP地址，以及DNS服務(wù)器地址；AT%IPSEND=”：使用GPRS模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；AT%IPOPEN? ：查詢GPRS模塊的鏈路狀態(tài)AT%IPCLOSE ：關(guān)閉GPRS模塊的連接3.3.2 數(shù)據(jù)處理GPRS網(wǎng)絡(luò)中的包在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和GPRS服務(wù)器之間的傳輸都是基于IP數(shù)據(jù)包的，但I(xiàn)P數(shù)據(jù)包不能夠通過(guò)明文進(jìn)行傳輸，因此應(yīng)該選用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議進(jìn)行服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)是通過(guò)GPRS模塊和Internet網(wǎng)絡(luò)之間的透明傳輸來(lái)完成的。GTM900-C內(nèi)部嵌入了TCP/IP協(xié)議棧

33、，所以用戶在控制模塊AT89C51單片機(jī)中編寫代碼程序時(shí)就不需要對(duì)IP協(xié)議相關(guān)的程序進(jìn)行編寫了，用戶可以直接使用GTM900-C內(nèi)嵌的協(xié)議棧進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)。3.3.3 主程序流程主程序由子函數(shù)組成。系統(tǒng)的主程序流程大如下：首先對(duì)單片機(jī)中所用到的變量進(jìn)行初始化，一般情況下將相應(yīng)的變量設(shè)置為0，同時(shí)，還要進(jìn)行單片機(jī)相應(yīng)單元的初始化配置，比如設(shè)定各個(gè)端口輸入輸出方向、設(shè)置各種中斷的優(yōu)先級(jí)別以及所有用到的定時(shí)器計(jì)數(shù)器的初始化配置等，然后通過(guò)單片機(jī)控制GTM900-C芯片的電源的通斷，以決定是否將其上電開(kāi)啟，待開(kāi)機(jī)成功后，通過(guò)一系列的代碼來(lái)查詢GPRS模塊的網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)注冊(cè)成功，如果注冊(cè)成功，即可建立GP

34、RS模塊與PC機(jī)服務(wù)器的連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和短信息處理，另外可以根據(jù)用戶的個(gè)性化需要發(fā)送具有一定格式的信息。圖4 主程序流程圖結(jié)論本文采用的是華為公司生產(chǎn)的一款雙頻段EGSM900/GSM1800的通信模GTM900-C，其中嵌入了TCP/IP協(xié)議，并且通過(guò)8位單片機(jī)AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)GTM900-C的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GPRS業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。此系統(tǒng)的外圍電路較少，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS232串口和外部控制器連接，只需按照預(yù)先規(guī)定的協(xié)議就可互相通信，通用性較強(qiáng)。系統(tǒng)軟件均使用C語(yǔ)言編寫，稍加改動(dòng)就可以在各種控制器上實(shí)現(xiàn)，可移植性也較強(qiáng)。但是，基于GPRS的系統(tǒng)也有一定的缺點(diǎn)，例

35、如，現(xiàn)在的GPRS網(wǎng)還不夠穩(wěn)定，有丟包的現(xiàn)象；主控制器要實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議，使用起來(lái)比較復(fù)雜；上位機(jī)基于互聯(lián)網(wǎng)的解決方案保密性較差等。上述問(wèn)題經(jīng)過(guò)精細(xì)設(shè)計(jì)是可以避免和解決的，所以基于GPRS的設(shè)計(jì)仍具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。致謝參考文獻(xiàn)1 周靜. MSC1210的GPRS無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 武漢大學(xué), 2010.2 百度文庫(kù). 使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)GPRS通信笑系統(tǒng)的設(shè)計(jì).3 蔣延彪. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M.重慶:重慶大學(xué)出版社，20054 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用于設(shè)計(jì)M. 北京:北航空航天大學(xué)出版社, 1999.5 林伸茂. 8051單片機(jī)徹底研究基礎(chǔ)篇M. 北京:人民郵電出版社, 2004.6 學(xué)位論

36、文郭文章ATS系統(tǒng)內(nèi)部通信協(xié)議的設(shè)計(jì)及形式化驗(yàn)證20097 學(xué)位論文陸志敏USB接口通信協(xié)議研究和接口驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)20068 學(xué)位論文華揚(yáng)藍(lán)牙邏輯鏈路控制和適配協(xié)議層數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦碚摲治雠c工程實(shí)現(xiàn)20089 會(huì)議論文李霞麗曹永存潘秀琴一種嵌入式結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸方法的實(shí)現(xiàn)200610 學(xué)位論文方仕雄AMS慢控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)與研究200911 學(xué)位論文杜建華基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議研究200512 期刊論文任全陳西宏謝鵬Win32環(huán)境下Modem數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法及通信協(xié)議研究一計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究2002,19(4)13 學(xué)位論文周秋石無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊的研究與初步實(shí)現(xiàn)2008附

37、錄1 系統(tǒng)程序#include <msp430x14x.h>#define CPU_F (double)8000000) /mxlk16000K#define delay_us(x) _delay_cycles(long)(CPU_F*(double)x/1000000.0)#define delay_ms(x) _delay_cycles(long)(CPU_F*(double)x/1000.0)#define RST 1#define GPRS_APN_flag 2#define GPRS_PPP_flag 3#define GPRS_IP_DNS_flag 4#define

38、GPRS_TCPIP_flag 5#define GPRS_SEND_OK_flag 6#define GPRS_ACTIVE_flag 7#define uchar unsigned char uchar i_TC35_RECE; uchar i_receive; uchar TC35_MAX; uchar TC35_CON; uchar TC35_RE500; uchar TC_ATF="AT&F" /格式化命令。 uchar GPRS_QD1="AT+CGDCONT=1" /設(shè)置APN無(wú)線接入點(diǎn) uchar GPRS_QD2="I

39、P" /設(shè)置APN無(wú)線接入點(diǎn) uchar GPRS_QD3="CMNET" /設(shè)置APN無(wú)線接入點(diǎn) uchar GPRS_PPP_CMD="AT%ETCPIP=" /進(jìn)行PPP撥號(hào)/- uchar GPRS_IP_DNS_CMD="AT%ETCPIP?" /查詢本地啟用服務(wù)器/=DTU連接= uchar GPRS_TCP1="AT%IPOPEN=" /連接服務(wù)器 uchar GPRS_TCP2="TCP" /連接服務(wù)器 uchar GPRS_TCP3="118.119.161

40、.192" /該IP為動(dòng)態(tài)分配IP經(jīng)網(wǎng)絡(luò)查詢 uchar GPRS_TCP4="1234" /服務(wù)器端口號(hào) uchar GPRS_TCP5="AT%IPOPEN?" uchar GPRS_SEND1="AT%IPSEND=" /向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù) 命令 uchar GPRS_SEND3="12345" void delayX(uchar m) uchar k,h; for(k=m;k>0;k-) for(h=0;h<255;h+); void init_serialcom( void ) P3S

41、EL |= 0x30; / 選擇P3.4和P3.5做UART通信端口 ME1 |= UTXE0 + URXE0; / 使能USART0的發(fā)送和接受 UCTL0 |= CHAR; / 選擇8位字符 UTCTL0 |= SSEL0; / UCLK = ACLK UBR00 = 0x03; / 波特率9600 UBR10 = 0x00; / UMCTL0 = 0x4A; / Modulation UCTL0 &= SWRST; / 初始化UART狀態(tài)機(jī) IE1 |= URXIE0; / 使能USART0的接收中斷 void send_uart( uchar a_s) while (!(IFG

42、1 & UTXIFG0); /等待發(fā)送寄存器為空 TXBUF0 = a_s; void AT_RST()uchar i;for(i=0;i<sizeof(TC_ATF)-1;i+) send_uart(TC_ATFi); send_uart(0X0D); send_uart(0X0A); TC35_CON=RST; /*void GPRS_APN():AT+CGDCONT=1,”IP”,”CMNET” 設(shè)置APN無(wú)線接入點(diǎn)*/void GPRS_APN()uchar i;for(i=0;i<sizeof(GPRS_QD1)-1;i+)send_uart(GPRS_QD1i)

43、;send_uart(',');send_uart(0X22);/分號(hào)for(i=0;i<sizeof(GPRS_QD2)-1;i+)send_uart(GPRS_QD2i);send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(',');send_uart(0X22);/分號(hào)for(i=0;i<sizeof(GPRS_QD3)-1;i+)send_uart(GPRS_QD3i);send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(0X0D);/回車send_uart(0X0A);TC35_CON=GPRS_APN_flag;/*GPRS_

44、PPP():AT%ETCPIP=”,” 進(jìn)行PPP撥號(hào)*/void GPRS_PPP()uchar i;for(i=0;i<sizeof(GPRS_PPP_CMD)-1;i+)send_uart(GPRS_PPP_CMDi);send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(',');send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(0X0D);/回車send_uart(0X0A);TC35_CON=GPRS_PPP_flag;/*void GPRS_IP_DNS():AT%ETC

45、PIP? 查詢獲得本地IP地址，以用DNS服務(wù)器地址*/void GPRS_IP_DNS()uchar i;for(i=0;i<sizeof(GPRS_IP_DNS_CMD)-1;i+)send_uart(GPRS_IP_DNS_CMDi);send_uart(0X0D);/回車send_uart(0X0A);TC35_CON=GPRS_IP_DNS_flag;/*void GPRS_TCPIP():AT%IPOPEN=”TCP”,”221.207.252.107”,1234 進(jìn)行TCPIP連接*/void GPRS_TCPIP()uchar i;for(i=0;i<sizeof(

46、GPRS_TCP1)-1;i+)send_uart(GPRS_TCP1i);send_uart(0X22);/分號(hào)for(i=0;i<sizeof(GPRS_TCP2)-1;i+)send_uart(GPRS_TCP2i);send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(',');send_uart(0X22);/分號(hào)for(i=0;i<sizeof(GPRS_TCP3)-1;i+)send_uart(GPRS_TCP3i);send_uart(0X22);/分號(hào)send_uart(',');for(i=0;i<sizeof(GPRS

47、_TCP4)-1;i+)send_uart(GPRS_TCP4i);send_uart(0X0D);/回車send_uart(0X0A);TC35_CON=GPRS_TCPIP_flag; void GPRS_Init(void) long int i,m; m=1;AT_RST();delay_ms(20);while(m) if(TC35_CON=RST) if(TC35_RE7='O')&&(TC35_RE8='K') GPRS_APN(); delay_ms(20); if(TC35_CON=GPRS_APN_flag) if(TC35_RE39='O')&&(TC35_RE40='K') GPRS_PPP(); delay_ms(20); if(TC35_CON=GPRS_PPP_flag) if(TC35_RE61