引言
近年來，無線通信技術(shù)得到廣泛的應用,，GPRS (General Packet Radio System)通用無線分組網(wǎng)絡就是一種比較流行的無線通信網(wǎng)絡。
GPRS網(wǎng)絡具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快,、通信質(zhì)量高、永遠在線和可按流量計費等優(yōu)點,。
本傳輸方案采用的是西門子GPRS無線通信模塊MC35i,，該模塊支持標準的AT指令集，但并沒有嵌入TCP／IP協(xié)議,，不過系統(tǒng)采用的linux操作系統(tǒng)里面帶有完整的TCP／IP協(xié)議棧以及PPP協(xié)議,，它不但減少了軟件系統(tǒng)的復雜度，也增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。這樣,，本方案就可用于不同的場合，只要設計相應的上層軟件處理系統(tǒng)即可,。
1 系統(tǒng)總體設計
該系統(tǒng)主要由GPRS通訊模塊和控制模塊兩部分組成,，并采用嵌入式系統(tǒng)來設計GPRS終端。該嵌入式系統(tǒng)由硬件和應用軟件組成,，其架構(gòu)可分為微處理器,、內(nèi)存、輸入輸出,、操作系統(tǒng)和應用軟件等五部分,。系統(tǒng)的硬件由微處理器、GPRS模塊,、SIM卡座,、外部接口和擴展數(shù)據(jù)存儲器等部分組成。微處理器可控制GPRS模塊的信息接收和發(fā)送,，以通過標準RS232串口和外部控制器進行數(shù)據(jù)通訊,，其系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)硬件主要是以ARM為開發(fā)平臺,，以西門子公司的MC39i模塊作為GPRS發(fā)送模塊,，從而使系統(tǒng)快速完成發(fā)送工作。
2．1 嵌入式微處理器單元
本硬件平臺的CPU采用Samsung的基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410微處理器,，S3C2410是采用0．18μm工藝制造的32位微控制器,，該處理器擁有獨立的16 KB指令Cache及16 KB數(shù)據(jù)Cache和MMU，并可支持TFT的LCD控制器,、NAND閃存控制器,、3路UART、4路DMA,、4路帶PWM的定時器,、I／O 口,、RTC、8路10位ADC,、Touch Screen接口,、IIC-BUS接口、IIS-BUS接口,、2個USB主機,、1個USB設備、SD主機和MMC接口和2路SPI,。S3C2410處理器最高可運行在203MHz頻率下,。另外，通過提供一系列完整的系列外圍設備,，S3C2410X可大大減少整個系統(tǒng)的成本,，消除了為系統(tǒng)配置額外器件的需要。
2．2 GPRS模塊MC35i
MC35i是西門子公司最近推出的新一代雙頻GSM／GPRS通訊模塊的無鉛產(chǎn)品,，它簡潔的封裝是很多應用系統(tǒng)中無線高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐虢鉀Q方案,，可進行數(shù)據(jù)、語音,、SMS和FAX各個方面的應用,，且功耗低。它為用戶提供了永遠在線,、高速度,、更簡單的移動數(shù)據(jù)通信接入手段。 MC35i具有豐富的AT指令,，而且功能強大,，操作靈活方便，是繼GPRS手機的又一種非常重要的GPRS移動通信系統(tǒng)的終端設備,。它的出現(xiàn)給GPRS的發(fā)展注入了新的活力,。
MC35i具有體積小、重量輕,、功耗低等特點,。MC35i的工作電壓為3．3～4．8 V，典型電壓為4．2V,，最大工作電流為2 A,。模塊可工作在EGSM900和GSMl800兩個頻段。工作于EGSM900時的功耗為2 W,，工作于GSMl800時的功耗為1 W，可利用AT指令進行控制,，并支持文本和PDU模式的短消息,、第i組的二類傳真,。MC35i模塊常用的工作模式有省電模式、IDLE,、TALK,、數(shù)據(jù)等模式。通過獨特的40腳連接器(ZIF)可實現(xiàn)電源連接,、指令,、數(shù)據(jù)、語音信號及控制信號的雙向傳輸,。MC35i模塊主要由GSM基帶控制器,、射頻模塊、供電模塊,、閃存,、ZIF連接器、射頻功率放大器,、天線接口等部分組成,。
3 系統(tǒng)軟件設計
根據(jù)系統(tǒng)需求，在操作系統(tǒng)Linux啟動前,，首先應該對微處理器和GPRS模塊在內(nèi)的系統(tǒng)內(nèi)外部硬件進行初始化,，在硬件初始化就緒后，可按系統(tǒng)要求劃分并創(chuàng)建系統(tǒng)任務,，最后啟動Linux進行各任務的調(diào)度,。應用程序共分為初始化任務、配置任務,、數(shù)據(jù)發(fā)送任務,、數(shù)據(jù)處理任務和用戶串口中斷服務等五個任務。本文主要完成系統(tǒng)的初始化以及撥號連入Internet等工作,。
3．1 系統(tǒng)初始化
為了能利用TCP／PI協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸,。設計時必須對系統(tǒng)的硬件和軟件進行初始化。圖2所示為系統(tǒng)初始化部分的軟件流程圖,。
本系統(tǒng)軟件在開始時,，首先需要通過檢查0x90端口的輸入電平是否為高來判斷MC35i模塊是否正常上電。若未能正常上電,，那么,，軟件將通過0x90端口的輸出使MC35i模塊上電。
當MC35i模塊上電后,，軟件將在內(nèi)存中開辟一個緩存區(qū)做為包括PPP,、IP、TCP、UDP等協(xié)議的數(shù)據(jù)緩存區(qū),。該緩存區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的存放方式采用雙向鏈表的方式,。
為了TCP協(xié)議實現(xiàn)中能夠進行超時檢測，在軟件中應利用R8822CPU模塊的內(nèi)部定時器安裝一個20ms的時鐘中斷,。
ETR186可通過其串口COM2和MC35i模塊相連接,，用軟件可通過安裝串口中斷來和MC35i模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。
在完成上述操作后,，系統(tǒng)即可以利用AT命令登錄GPRS網(wǎng)絡,。若不成功，即進行重試,，超過重試次數(shù)后,，即發(fā)送出錯報告。最后就是進行PPP鏈路的連接,，同時發(fā)送數(shù)據(jù),。
3．2 撥號原理
所謂初始化模塊，主要就是設定APN：CMNET,，
at+cgdcont=1,，ip,cmnet，
然后利用chat程序撥號*99***1,，#
待撥號連接成功后,，再由pppd建立通信鏈路即可。其腳本改動如下：在ppp-on里改了電話號碼為*99***1#,，將賬號與密碼清除,，再修改DIALER_SCRIPT的路徑，同時把下面的設備改成／dev／ttyS0,，速率改為115200,，再將crtscts參數(shù)去掉。同時在ppp-on-dialer里把帳號密碼去掉,。其改動后的腳本如下：
改動完成后,，執(zhí)行腳本PPP-on／ppp-on，即可撥號上網(wǎng),。
3．3 無線數(shù)據(jù)傳輸
當GPRS撥號成功接入Internet后,，就可以進行無線數(shù)據(jù)傳輸了，這可通過Linux下的網(wǎng)絡編程實現(xiàn),?；赥CP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡編程主要有兩種方式可以選擇：TCP方式和UDP方式。采用UDP方式進行通信時,，要求通信雙方都知道對方的IP地址和端口號,。但是目前GPRS網(wǎng)絡并不提供固定的IP服務,，通信鏈路中的GPRS終端的IP地址是由網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(GSN)動態(tài)分配的。因此,，GPRS終端在進行每次數(shù)據(jù)發(fā)送后,。它的IP地址和端口都可能發(fā)生變化。本方案中的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信采用TCP方式,。即采用流套接字進行網(wǎng)絡編程。
3．4 上位機軟件設計
中心服務器端軟件應提供一個可視化的監(jiān)控界面,，以便直觀,、方便、快捷地了解遠程數(shù)據(jù)采集終端的狀態(tài),，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常和故障情況,，實現(xiàn)與GPRS終端的通信。上位機部分采用的是Windows的平臺,，編譯器采用VC6．0,。為了方便網(wǎng)絡編程，90年代初,，由Microsoft聯(lián)合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網(wǎng)絡編程接口,，即Windows Sockets規(guī)范，這實際上不是一種網(wǎng)絡協(xié)議,，而是一套開放的,、可支持多種協(xié)議的、Windows下的網(wǎng)絡編程接口,，現(xiàn)在的Winsock已經(jīng)基本上實現(xiàn)了與協(xié)議無關(guān),，可以使用Winsock來調(diào)用多種協(xié)議的功能，但較常使用的是TCP／IP協(xié)議,。Socket在計算機中實際提供了一個通信端口,，可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機進行通信。應用程序在網(wǎng)絡上傳輸時,，接收的信息都可通過這個Socket接口來實現(xiàn),。
在VC中進行WINSOCK的API編程開發(fā)時，需要在項目中使用下面三個文件,，否則就會出現(xiàn)編譯錯誤：
(1)WINSOCK．H：這是WINSOCKAPI的頭文件,，需要包含在項目之中；
(2) WSOCK32．LIB：WINSOCKAPI連接庫文件,。在使用中,，一定要把它作為項目的非缺省的連接庫包含到項目文件中去；
(3) WINSOCK．DLL：WINSOCK的動態(tài)連接庫,，位于WINDOWS的安裝目錄下,。
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)將無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)有機的融合在一起,，可使用戶終端以低廉、快速,、可靠的方式連入GPRS網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng),，并可使用戶終端的數(shù)據(jù)信息簡潔、實時的進行傳送,，從而為用戶終端安全穩(wěn)定的運行提供了可靠的保證,。實驗結(jié)果證明，該系統(tǒng)在上位機上能很好地接收數(shù)據(jù),，尤其在中低業(yè)務和低速率的數(shù)據(jù)傳輸中,，能體現(xiàn)良好的性價比，同時可滿足實時性的要求,。