GPRS在嵌入式数据收集系统中的应用.docx

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1、GPRS在嵌入式数据收集系统中的应用ronggang导语：本文主要针对GPRS在无线监控数据传输方面的应用，提出了一种基于新兴的GPRS技术在嵌入式数据收集系统的方案摘要：随着数字技术的开展，无线通讯技术迅速开展起来。GPRSGeneralPacketRadioService是通用分组无线业务的简称，它是第2.5代挪动通讯系统，是在GSM的根底上开展起来的一种新技术。GPRS采用分组交换技术，其核心网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，提供了与现有数据网的连接。GPRS的应用范围很广，可以用于开发互联网、挪动性治理以及无线监控等方面。本文主要针对GPRS在无线监控数据传输方面的应用，提出

2、了一种基于新兴的GPRS技术在嵌入式数据收集系统的方案。方案利用GPRS的Internet接入功能，在Internet上设置一个中心效劳器，负责与GPRS终端设备的通讯，实现数据的实时收集和传输。关键词：GPRS；无线监控；数据收集；嵌入式系统远程监控技术的出现，是计算机网络技术与故障监控技术相结合的必然结果。早期远程监控技术是非实时非在线监控方式，而当代远程监控技术是实时在线监控方式，借助于计算机、互联网和通讯技术，操纵者可以依靠安装在现场的各种传感器及音视频设备，便可随时理解现场的情况，对现场进展监控、诊断与控制。远程监控技术的形式是与通讯技术的开展密不可分的，伴随着通讯技术的开展，出现了

3、三种远程监控形式：1人工远程监控。这种方式无法实现实时在线监控，存在很多弊端，这是比拟原始的方式。2有线网络远程监控。这是当代一种远程监控形式，它将现场各个采样点通过通讯线连成网，但这种方式在网络铺设上投资宏大，而且受间隔限制，各数据点之间的间隔越远铺网的投资就要上升，主要是由于需要增设路由器。3无线网络远程监控。这类监控的通讯方式是依托遍布全球的GSM网，它的最大特点是打破了间隔的限制，进而可以实现全国乃至全球遨游监控。这类监控主要是利用GPRS数据业务通过Internet进展通讯。利用GPRS进展远程监控，通讯速度快，建立和运行本钱低，因此具有广阔的前景。1、GPRS简介GPRSGener

4、alPacketRadioService是通用分组无线业务的简称，它是第2.5代挪动通讯系统，是在GSM的根底上开展起来的一种技术。GPRS采用分组交换技术，其核心网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，提供了与现有数据网的连接。GPRS是GSMPhase2+引入的非常重要的内容之一，利用GPRS进展数据传输具有：“永远在线、“按流量计费、“快捷登陆、“自如切换等优点。图1是GPRS系统原理图。align=center图1GPRS系统原理图/align其中：SGSN：GPRS业务支持节点;PCU：分组控制单元;GGSN：GPRS网关支持节点;PDN：分组数据网。GPRS采用与GSM一样的频

5、段、一样的频带宽度、一样的突发构造、一样的无线调制标准、一样的跳频规那么以及一样的TDMA帧构造。因此，在GSM根底上构建GPRS系统时GSM系统中的绝大局部部件都不需要做硬件改动，只需作软件晋级。构建GPRS系统的方法是：1在GSM系统中引入三个主要组件，这三个主要组件是SGSN、GGSN和PCU，SGSN、GGSN又合称GSNGPRS支持节点。2对GSM系统中的相关部件进展晋级。2、嵌入式系统概述嵌入式系统被定义为以应用为中心，以计算机技术为根底，软件硬件相结合，适应应用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，目前已经有大

6、量的8，16，32位嵌入式微控制器在应用中，成为进步消费效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，如制药工业经过控制、电力系统、电网平安、电网设备监测、石油化工系统等。随着嵌入式系统的开展和应用的多样性，对嵌入式软件的要求也发生了相应的变化，主要有以下几点：1操纵系统的支持;2多任务且具有实时性;3强大的联网功能;4窗口交互功能。随着计算机技术的不断扩大，很多新型应用的不断涌现，汽车、电视、及游戏机的芯片都需要操纵系统和应用程序，这为嵌入式系统提供了更广阔的开展舞台。嵌入式系统在办公设备，建筑物设计，制造和流程设计，医疗，监视，卫生设备，交通运输，通讯，金融银行等系统中也有着广泛的应用。3、基于

7、GPRS嵌入式数据收集系统得过硬件总体设计方案系统由微控制器W77E58，GPRS模块电路，电源模块，时钟电路和RS232电平转化电路组成。系统硬件构造如图2所示。微控制器通过串口0扩展232标准串口与收集设备、PC机或者含有232接口的传感器模块进展通讯。串口1直接与GPRS模块相连，完成对Q2406B的初始化以及与GPRS网络的协商。align=center图2系统硬件构造/alignSIM300C是英国SIMCOM公司消费的一款具备GSM/GPRS900/1800/1900MHz功能的芯片。它以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和信息的高速传输，内嵌TCP/IP协议。用户可通过AT指令

8、对模块进展操纵，依次完成检测GPRS信号强度，注册GPRS网络，建立数据传输透明通道等。它广泛应用在无线公话、商话、GSM汽车防盗、电力抄表、水务、油田、POS机、航运等行业中。W77E58是增强型MCS-51系列单片机，它与标准的MCS-51系列单片机的指令和根本功能均兼容，并且扩大了很多新的功能。它的工作时钟频率最大可达40MHz，片内有32KB可屡次擦除的ROM和1KBRAM，不用扩展程序存储器和数据存储器，整个芯片采用静态CMOS设计。时钟电路：W77E58的时钟可采用无源晶振，W77E58提供了二个时钟管脚XTAL1和XTAL2，XTAL1又称CLKIN，是一个输入管脚，而XTAL2

9、是一个输出管脚。我们可以使用4脚卧式晶振，此时XTAL2脚悬空，晶振输出送入XTAL1脚，如图3所示：align=center图3W77E58时钟电路原理图/align电源模块：由于W77E58要求用3.3V供电，我们采用了TI公司TPS7XXX系列电源转换芯片中的TPS7333，将电路板外接的+5V转换成+3.3V。同时，TPS7333提供系统复位信号，实现电压监控。TPS7333内部带有一个比拟器监视输出电平，对外实现RESET输出信号，该信号在输出电压出现欠电压时输出低电平，当欠电压状态完毕后，RESET信号经过一个约200ms的延时后变为高电平。电源电路如图4所示：align=cent

10、er图4W77E58电源电路/align为了方便手工复位，在电路中使用了复位开始SW1。当SW1接通后，输出电压将出现欠电压状态，TPS7333监视到这上变化后将在RESET端输出一个宽度大于200ms的低电平，迫使W77E58复位。RS232转换电路：由于从W77E58产生的串口信号电平为非TTL的，所以与标准的RS232串口连接前还就应作电平转换，典型的转换芯片有MAX232等。我们采用如图5所示的转换电路：align=center图5RS232转换电路/align通过以上接口电路，将W77E58的串行口转换成为标准RS232口，然后与PC机的COM1口通过DB9的插头进展互连。4、系统软

11、件流程系统软件流程如图6所示。align=center图6系统软件流程图/align上电启动后，首先初始化各项参数，然后开场检测串口0是否收到数据，假如收到数据再检测是否是预先所定义好的收集信息的数据格式，假如是，开场通过串口1启动GPRS连接，建立透明通道之后，把从串口0收到的数据通过串口1发送到GPRS模块，然后通过GPRS网络传送到所预定的目的IP地址上去。假如持续不断从串口0接收收集信息数据，那么就不断执行转发程序，发送数据到GPRS网络，假如超过3分钟串口0还是没有数据，就执行断开程序，断开GPRS连接，让系统进入节电形式以降低能耗。GPRS进展数据传送是软件设计的关键，GPRS通过

12、以下经过完成数据传输设置：1、通过AT+CGATT命令与GPRS网络附着。2、通过AT#GPRSMODE命令让模块切换到GPRS形式。3、设置网络的接入点名称为CMNET。4、分别输入APN的用户名和密码。5、通过AT#CONNECTIONSTART开场连接。6、设置TCP连接的效劳器地址和端口号。7、翻开TCP连接。5、结论本系统的硬件设计本着低本钱、低功耗、小体积和实时性的设计思想，采用了微控制器W77E58，实现了USB通讯、GPRS通讯等一些嵌入式应用技术，使系统的整体性能上有了很大的进步。同时，GPRS模块采用了SIM300C，它以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和信息的高速传输

13、，内嵌TCP/IP协议的芯片。软件按照分模块设计，使软件系统在实际运行中更加高效、可靠。该系统的功能比拟完善，适用性更强，可以广泛应用于水利、监控、POS、银行等场合。经实际应用证实，该系统运行良好，传输数据稳定。本文作者的创新点：本系统比传统的数据收集系统的体积更小、功耗更低、本钱更低。系统采用了英国SIMCOM公司新出的一款GPRS模块SIM300C芯片，使得整个系统更加高效、可靠性和实时性强。该系统的功能比拟完善，适用性更强。经实际应用证实，该系统运行良好，传输数据稳定。参考文献：1韩斌杰.GPRS原理及其网络优化M.北京机械工业出版社,2003.2胥静.嵌入式系统设计与开发实例详解M.

14、北京:北京航空航天大学出版社,20053LowCost.LowPowerInstrumentationAmplifierAD620M.AnalogDeviceCorporation.20054常雄，周旭.基于GPRS的信息收集系统智能终端的设计J.计算机技术与开展,2006,12:154-1585杨健，张慧慧.一种面向数据收集系统的网络接入研究与实现J.微计算机信息，2006，3-2：137-139。作者简介：李敏1972-，女汉族，湖北荆州人，博士，教授，长江大学计算机科学学院副院长，硕士研究生导师，目前主要研究方向：嵌入式系统。王凭1981-，男汉族，广东湛江人，长江大学计算机科学学院硕士研究生。白凯1980-，男汉族，湖北荆州人，长江大学计算机科学学院讲师。