内置TCPIP 协议的GPRS模块的应用.pdf

内置内置内置内置 TCP/IP 协议的协议的协议的协议的 GPRS 模块的应用模块的应用模块的应用模块的应用 http:/ 2008 年 07 月 30 日 社区交流 关键字：WiFi 传感器网络 GPS 无线模式 低功耗传输协议 无线控制器 语音交换 内容摘要：介绍内置 TCPIP 协议的 SIMl00 模块，给出其硬件组成的部分参考电路以及如何通过 AT 指令操作 SIMl00 接入 GPRS，并在此基础上将 SIMl00 应用于远程家居电器的控制系统。实践证明，把 SIMl00 作为微处理器的辅助器件，可以更简单地实现无线互联网的接入。引 言 随着 GPRS 技术在无线通信领域中的发展，GPRSmodem 作为 GPRS 在 Internet 上的PC 机终端己获得了越来越广泛的应用。相应地，在单片机系统中运用 GPRSmodem 实现Internet 接入也开始为人们所重视。GPRS 具有永远在线、快速登录、按流量计费等优势。如果无线传输的仅仅是低速数据，则用成本较高的 PC 机来控制成本过高。目前，大部分使用的都是没有内置 TCP/IP 协议的 GPRS 模块(如西门子公司的 MC35)，这就需要在系统中另外加入 TCPIP 协议。一般的做法是自己编写，或者使用操作系统再加入协议。本文使用的 SIMl00 是 Simcom 公司推出的内嵌 TCPIP 协议的 GPRS 模块。相对于没有内置 TCP/IP 协议的模块，SIMl00 使用起来更方便，并且可以缩短开发周期。1 SIMl00 模块的接口 SIMl00 模块为用户提供了功能完备的系统接口，在较短的研发周期内，就可以集成自己的应用系统。用户的工作主要集中在控制系统和人机界面方面。SIMl00 模块与应用系统的连接接口主要提供外部电源、RS-232 串口、SIM 接口和音频接口。1.1 电源接口 SIMl00 模块使用锂电池、镍氢电池或者其他外部直流电潭供电，电源电压为 3 34 6 V，电源应该具有至少 2 A 的峰值电流输出能力。EXT 电压用于保证模块与外部数字接口的电平匹配，VAVA 则用于给音频电路提供电源。其电源参考电路如图 1 所示。12 串行接口 SIMl00 提供标准的 RS-232 串行接口，用户可以通过串行口使用 AT 命令完成对模块的操作。在应用设计中，当 MCU 需要通过串口与模块进行通信时，可以只用 3 个引脚：TXD、RXD 和 GND；但当需要通过模块上网时，应该尽量使用全部的串口信号引脚，包括 DTR、RTS、DCD、CTS、TXD、RXD、RI 和 GND。其中，RI 变化表示有来电呼入，可以连到MCU 的中断引脚或者其他输入引脚供 MCU 查询其状态。当模块与 PC 通信时需要电平转换，与 PC 机类标准串行口的参考接口电路如图 2 所示。13 SIM 卡接口 模块支持外部 SIM 卡，可以直接与 30V SIM 卡或者 18V SIM 仁连接，并自动监测和适应 SIM 卡类型。SIM 卡引脚功能如表 l 所列。SIM 卡连接的参考电路如图 3 所示。另外，SIMl00 还提供许多其他接口，用户可以根据系统的配置来增加功能，如输入输出接口、网络指示灯、SPILCD 接口、蜂鸣器、音频通道和键盘等。2 AT 指令控制 SIMl00 接入 GPRS 21 AT 指令简介 AT 指令集一般指专门用来控制调制解调器的指令集。该指令集最初由美国 Hayes 公司推出，专门用于数据传输通信领域，目前己成为全球通用的标准，任何与 Hayes 兼容的调制解调器都可使用这些指令。AT 指令是以 AT 开头、结尾的特定字符串，AT 后面紧跟的字母和数字表明AT 指令的具体功能。AT 指令具有以下特点：几乎所有的 AT 指令(除了“A/”及“+”两个指令外)都以一个特定的命令前缀开始，以一个命令结束标志符结束。命令前缀一般由 AT 两个字符组成，命令结束符通常为。每一条 AT 指令执行完后，调制解调器都会返回一个结果，以对接收到的命令作出应答。指令集分成标准 AT 指令集(Standard V25ter ATCommands)、AT 增强指令集(AT Commands for En-hanced Functions)和传真指令集(AT Commands forFAX)等。根据具体的产品，不同的厂商还会设计特殊的指令集供设置使用，例如奉系统中使用的无线 GSM模块，根据 ETSI-GSM0707 和 ETSI-GSM0705 协议，给调制解调器增加了一些扩充指令。2.2 建立 GPRS 连接 在本系统中，需要利用 TCPUDP 协议来完成 GPRS 业务数据的装帧和拆帧。SIMl00 GSMGPRS 模块内置 TCPUDP 协议，微处理器向该模块直接发送 AT 指令可建立 TCPIP 连接实现数据传输。下面是模块的一些初始设置。置通信波特率。可以使用“AT+IPR=115200”命令，把波特率设为 115 200 bps 或者其他速率。SIMCOM 模块默认为 ll5200 bps。置接入网关。通过“AT+CGDCONT=1”、“IP”、“CMNET”命令，设置 GPRS 接入网关为移动梦网。设置移动终端的类别。通过 AT+CGCLASS=“B”设置移动终端的类别为 B 类，即同时监控多种业务，但只能运行一种业务。也就是说，在同一时间只能使用 GPRS 上网，或者使用 GSM 的语音通信。测试 GPRS 服务是否开通。使用“AT+CGACT=1，1”命令激活 GPRS 功能。如果返回 OK，则表示 GPRS 连接成功；如果返回 ERROR，则意味着 GPRS 失败，应检查一下 SIM 卡的 GPRS 业务是否已开通，GPRS 模块天线是否安装正确等问题。23 TCPUDP 连接举例 (1)通过 TCP 的连接 发送数据程序流程如图 4 所示。3 SIMlD0 的典型应用 SIMl00 模块可以应用于很多的远程监控系统中，下面的例子是其在远程家居电器控制中的应用。此系统的控制思路是客户机通过 SIMl00 接收来自 Internet 的控制数据，通过串口传送给 AT89C53-4；单片机分析数据来源，如果合法(包括来源合法和数据结构合法)，则驱动执行机构来控制家中电器或反馈电器的状态信息。其系统结构框图如图 5 所示。接收执行程序流程如图 6 所示。发送数据程序流程可以参考图 4。整个系统由于采用了 SIMl00 模块，大大减小了系统资源的开销，因此可以根据应用的实际要求来构建系统，而不必为实现 TCPIP 协议选用性能和价格都更高的微处理器甚至是存储器。软件部分的工作重心主要放在控制部分，以缩短研发周期。4 总 结 市场上有根多 GPRS 模块可供选择，有的适用于工业及车载高可靠场合，当然价格也更高；但在一般的工业及车载应用中，如果用户对成本较敏感，则可以选用 Simcom 公司的 SIMl00。其在功能、性能和价格三方面做了很好的折中。尤其是内置了 TCPIP 协议，使得软件部分的工作量减小；对于不需要操作系统的简单应用十分适合，可以有效地降低成本，缩短研发周期。