导言
近年来，通讯技能和网络技能的迅速开展，特别是无线通讯技能的开展，使得电力体系的主动化程度进一步进步，GSM网络呈现后，技能人员很快把GSM模块嵌入到各种仪器仪表中(如多功用电能表、毛病测录仪、抄表体系和用电负荷监控等)，然后使这些仪器仪表具有长途通讯功用。
GPRS是在GSM体系上开展出来的一种新的数据承载事务，支撑TCP/IP协议，能够与分组数据网(Internet等)直接互通。GPRS无线传输体系的运用规模十分广泛，简直能够包括一切的中低事务和低速率的数据传输，特别合适突发的小流量数据传输事务。
本文规划的GPRS无线通讯模块，内嵌入了TCP/IP协议，选用工业级的GPRS模块，适用于单片机数据收集传输体系没有TCP/IP协议栈，但运用串口通讯的状况。
GPRS通讯原理及运用特色
◇ GPRS简介
GPRS是通用无线分组事务(General Pacpet Radio System)的缩写，是介于第二代和第三代之间的一种通讯技能，一般称为2.5G.GPRS选用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制规范、调频规矩以及相同的TD-MA帧结构。因而，在GSM体系的基础上构建GPRS体系时，GSM体系的绝大部分部件都不需求作硬件改动，只需求作软件晋级，有了GPRS,用户的呼叫树立时刻大大缩短，简直能够做到“永久在线”.此外，GPRS是以营运商传输的数据量而不是衔接时刻为基准来计费，然后令每个用户的服务本钱更低。
◇ 根本作业原理
GPRS是在原有的依据电路交流(CSD)方法的GSM网络上引进两个新的网络节点：GPRS服务支撑节点(SG-SN)和网关支撑节点(GGSN)。SGSN和MSC在同一等级水平，并盯梢单个MS的存储单元完结安全功用和接入操控，并通过帧中继衔接到基站体系，GGSN支撑与外部分组交流网的互通，并经由依据IP的GPRS骨干网和SGSN连通。图1给出了GPRS与Internet进行衔接的原理框图。
GPRS终端通过接口从客户体系取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站，分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支撑接点GGSN进行通讯，GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到意图网络，如Internet或X.25网络。
若分组数据是发送到另一个GPRS终端，则一般将数据由GPRS骨干网发送到SGSN,再经BSS发送到GPRS终端。
GPRS模块的硬件规划
嵌入式GPRS无线通讯模块首要由嵌入TCP/IP的单片机(MSC1210Y5)、GPRS模块、SIM卡座、外部接口和扩展数据存储器等部分组成。图2是其体系硬件框图。
MSC1210首要用于操控GPRS模块的信息接纳和发送，并通过规范RS232串口和外部操控器(比方数据收集端)进行数据通讯，一起用软件完结中止，以完结数据转发。
◇ 单片机模块
单片机选用美国德州仪器公司最新推出的依据8051内核的MCS1210Y5,该芯片具有很强的数据处理才能，时钟频率为33MHz,指令运转速度实际上与运转在99MHz时钟频率下的规范8051内核适当，32KB Flash程序存储器，256B内部RAM和1024B片上SRAM,2KB发动ROM,支撑串行和并行的在体系编程，双数据指针DPTR0和DPTR1可加速数据块的移动速度，其首要完结进程如下：
(1)通过AT指令初始化GPRS无线模块，使之附着在GPRS网络上，以取得网络运营商动态分配的GPRS终端IP地址，并与意图终端树立衔接。
(2)通过串口0扩展MAX232规范串口和外部操控器(例如数据收集端)衔接，外部操控器端接出规范串口，依照约好的协议可很简略运用本规划的操控器进行通讯。
(3)复用P1.2和P1.3,也便是串口1别离和GPRS模块的TXD0和RXD0衔接，P1口的其他6个端口别离接到GPRS模块对应的剩下RS232通讯口。通过软件置位完结对MC35的初始化和操控GPRS模块的收发数据。
◇ 扩展数据存储器
MSC1210的Flash存储器可悉数作为Flash程序存储器，也能够悉数作为数据Flash程序，因为要嵌入实时操作体系和网络协议，需求必定的空间，因而将其悉数用作程序存储器，而通过74HC573作为地址锁存器，扩展6264作为外部数据存储器，8KB的数据存储空间满足程序正常运转了，图3所示是MSC1210与数据存储器之间的硬件衔接图。
◇ GPRS无线数传模块
GPRS无线模块作为终端的无线收发模块，把从单片机发送过来的IP包或基站转来得的分组数据进行相应的处理后再转发。
GPRS模块选用德国Simens公司出产的MC35模块。MC35模块首要由射频天线，内部Flash、SRAM、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIF插座组成。GSM基带处理器是核心部件，其效果适当于一个协议处理器，用来处理外部体系通过串口发送AT指令，射频天线部分首要完结信号的调制和解调，以及外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转化，匹配电源为处理器基射频部分供给所需的电源。MC35的外围电路如图4所示。
图中，由AS2815将外部电压转化成3.3V作业电压。体系中的发动电路由三极管和上电复位电路组成，模块上电后，为使之正常作业，有必要在15脚加至少100ms的低电平信号，发动后，15脚信号应坚持高电平。
MC35在ZIF衔接器上为SIM卡接口预留的引脚数为6个，要注意的是，CCIN引脚用来检测SIM卡座是否插有SIM卡，当刺进SIM卡，该引脚置为高电平时，体系方可进入正常作业。
SYNC引脚有两种作业形式：一种是指示发射状况时的功率增加状况，另一种是指示MC35的工组状况，本规划中运用后一种形式，LED平息时，标明MC35处于封闭或睡觉状况;当LED为600ms亮/600ms熄时，标明SIM卡没有刺进或MC35正在进行网络登陆;当LED为75ms为亮/3s熄时，标明MC35已登陆进入网络，处于待机状况。
单片机通讯程序规划
该程序软件中的一切代码都用C言语编写，在Keil环境中编译，Keil是Keil Software公司为8051及其兼容产品供给的专门开发工具，它支撑在体系调试，Keil中C51译码器很好地集成了RTX多任务实时操作体系，编写程序时，需在源代码头参加“#incluede rtx51.h”.一切代码调试后经由TI Downloader下载到存储器中。
现在，绝大多数依据GPRS网络运用体系所运用的GPRS模块不支撑TCP/IP协议，也便是说，要想作业在相同的网络层面上，其内部传输的数据有必要都要选用相同的协议，所以除了运用GPRS模块的功用外，有必要在单片机体系中嵌入按TCP/IP和PPP协议规范编写的程序，然后使规划的终端设备能够便利的运用GPRS数据分组事务。
◇ TCP/IP协议的嵌入
有许多种方法能够完结协议转化，本规划运用在嵌入式实时操作体系RTX51中移植部分IP和PPP协议来增强体系的可扩展性和产品开发的可延续性。
TCP/IP协议是一个规范协议套件，能够用分层模型来描绘，数据打包处理数据时，每一层把自己的信息添加到一个数据头中，而这个数据头又被下一层中的协议包装到数据体中。数据解包处理程序接纳到GPRS数据时，把相应的数据头剥离，并把数据包的其余部分作为数据体对待。
考虑到嵌入式体系的特色，本规划选用了体系开支较小的IIP+UDP协议来完结GPRS通讯，主机发送的UDP数据报文经GPRS通道传送给GPRS通讯模块，GPRS通讯模块担任对数据报进行解析，解析后的数据依照必定的波特率串行传送给用户终端。
◇ 数据处理
数据包在主机和GPRS服务器群中传输运用的是依据IP的分组，即一切的数据报文都要依据IP包，但明文传送IP包不可取。故一般运用PPP协议进行传输，模块向网关发送PPP报文都会传送到Internet网中相应的地址。而从Internet传送过来的应对帧也同样会依据IP地址传送到GPRS模块，然后完结收集数据和Internet网络通过GPRS模块的通明传输。
要注意的是，GSM网络无静态IP地址，故其他通讯设备不能向它提出树立衔接恳求，监控中心有必要具有一个固定的IP,以便监测终端能够在登陆GSM网络后通过该IP找到监控中心，关于这一点，很简略处理，只需在电信请求相应的服务就能够了。
GPRS模块登陆上GSM网络后，主动衔接到数据中心，向数据中心陈述其IP地址，并坚持和保护数据链路的衔接，GPRS监测链路的衔接状况，一旦产生反常，GPRS模块主动从头树立链路，数据中心和GPRS模块之间就能够通过I地址通过UDP/IP协议进行双向通讯，完结通明的牢靠数据传输。
上位机监控中心的规划
监控中心的功用是完结GPRS信息的接纳和保存，规划言语选用Microsoft公司的Visual C++编程言语，C++言语运用灵敏，功用强壮，并对网络编程和数据库有强壮的支撑。
因为通过GPRS中心监控部分能够直接拜访互联网，所以监控部分并不需求再设置GPRS模块，中心只需通过中心软件侦听网络，接纳GPRS无线模块传来的UDP协议的IP包和发送上位机操控信息，以完结与GPRS终端的IP协议通讯。接纳到的信息要保存到中心的数据库中，以备检历史记录。数据库选用Access,用VC编制的界面窗口能推进AD()拜访Access中的数据，也可通过Socket接纳网络终端信息。
Socket接口是TCP/IP网络的API,Socket接口界说了许多函数和例程，程序员能够运用它来开发TCPIP网络上的运用程序，VC中的MFC列供给了CAsyncSocket这样一个套接字类，用它来完结Socket编程十分便利，本规划选用数据报文式的Socket,这是一种无衔接的Socket,对应于无衔接的UDP服务运用。
CAsyncSocket运用DoCallBack函数来处理MFC音讯，一个网络事情产生时，DoCallBack函数依照网络时刻类型FD_READ、FD_WRITE、FD_ACCEPT和FD_CON-NECT来别离调用OnReceive、OnSend、OnAccept和OnCon-nect函数，以驱动相应的事情，然后完结网络数据通讯。
结束语
本文选用嵌入式TCP/IP协议，通过高速8位单片机完结GPRS事务的数据传输功用，具有外围电路少，电路简略，体系本钱低一级长处，通过规范RS232串口和外部操控器衔接，只需依照预先规定的协议就可相互通讯，通用性较强，体系软件均运用C言语编写，稍加改动就能够在各种操控器上完结，可移植性也较强。
依据GPRS的体系有有必定的缺陷，例如，现在的GPRS网还不行安稳，有丢包的现象，主操控器要完结IP协议，运用起来比较复杂;上位机依据互联网的处理方案保密性较差等，上述问题通过精密规划是能够防止和处理的，所以依据GPRS的规划仍具有无与伦比的优势。
