引言

　　近年來，無線通信技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，GPRS (General Packet Radio System)通用無線分組網(wǎng)絡(luò)就是一種比較流行的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

　　GPRS網(wǎng)絡(luò)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。

　　本無線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(shè)計相應(yīng)的上層軟件處理系統(tǒng)即可。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)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(shè)計GPRS終端。該嵌入式系統(tǒng)由硬件和應(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)計

　　根據(jù)系統(tǒng)需求，在操作系統(tǒng)Linux啟動前，首先應(yīng)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(wù)，最后啟動Linux進行各任務(wù)的調(diào)度。應(yīng)用程序共分為初始化任務(wù)、配置任務(wù)、數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)和用戶串口中斷服務(wù)等五個任務(wù)。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(shè)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(yīng)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(luò)。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(shè)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(shè)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(luò)編程實現(xiàn)。基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)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(luò)并不提供固定的IP服務(wù)，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(luò)數(shù)據(jù)通信采用TCP方式。即采用流套接字進行網(wǎng)絡(luò)編程。

　　3.4 上位機軟件設(shè)計

　　中心服務(wù)器端軟件應(yīng)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(luò)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(luò)編程接口，即Windows Sockets規(guī)范，這實際上不是一種網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(wù)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。