GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線服務技術的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務，屬于第二代移動通信中的數據傳輸技術。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。

GPRS網絡在短消息方面的應用具有不需撥號、價格低廉、傳輸可靠、覆蓋范圍廣等特點，適用于需頻繁傳送小流量數據和不宜鋪設線路的應用場合。GPRS遠程監控系統是利用單片機組成的數據監控系統，通過GPRS網絡以短消息的形式完成遠程數據的傳輸，即在傳統的單片機數據采集系統中增加支持短消息、數據通信等業務的GPRS模塊，并為其分配一個獨立的SIM卡，結合單片機系統通過串行通信接口，實現數據的遠程無線傳輸。監控終端可以是PC機，也可以是移動電話或移動終端。

1 GPRS 原理及優點

1.1 工作原理

GPRS網是在GSM網的基礎上增加以下功能實體構成的：

服務GPRS支持節點 （SGSN）、網關GPRS支持節點 （GGSN）和點對多點服務中心（PTMSC）。系統共用GSM基站，但基站要進行軟件更新，并采用新的GPRS移動臺：GPRS要增加新的移動性管理程序；通過路由器實現GPRS骨千網互聯；GSM網絡系統要進行軟件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。

GPRS 骨干網的邏輯結構左如圖：

圖1：GPRS骨干網的邏輯結構

1.2 優點

GSM與GPRS兩種業務特點的對比如附表所示。

與GSM電路交換數據傳送方式相比較，GPRS具有瞬間上網、永遠在線、快速傳輸、按量計費、自由切換等優點。

附表：GSH與GPRS兩種業務特點的對比

2 GPRS 終端系統設計

基于對應用場合的需求分析，本文要設計一個基于GPRS網絡通信的、采用S12單片機為核心芯片的終端系統，軟件系統設計是在“code warrior for HCS12”環境下開發，終端系統采用Motorola公司的MC9S12DG128芯片作為CPU處理器，使用SIMCOM公司最新推出的SIM300模塊作為收發數據的GPRS通信模塊。

2.1 單片機模塊

單片機采用摩托羅拉的16位HCS12系列單片機MC9SDG128，它是基于16位HCS12CPU的存儲器產品中的中檔芯片。片內擁有128KB的Flash E E PROM、8KB的RAM、2KB的E E PROM，同時片上還集成了許多標準模塊，包括2個異步串行通信口SCI、2個同步串行通信口SPI、8通道輸入捕捉/輸出比較定時器、2個10位8通道A/D轉換模塊（ADC）、１個8通道脈寬調制模塊（PW M）、一個數字式字節數據鏈接控制器（BDL C）、29個獨立數字I/O口（（Port A, Port B, Port K andPort E ），其中20個具有外部中斷及喚醒功能、兼容CAN2.0A/B協議的5個CAN模塊、B軟件兼容模塊（MSCAN12）以及一個內部IC總線模塊；其較高的性能價格比使其非常適合用于一些中高檔汽車電子控制系統。同時其較簡單的背景開發模式（BDM），也會使開發成本進一步降低，同時也使得現場開發與系統升級變得更加方便。

實現方法如下：

（1）復用串口1分別和GPRS模塊的TX D0和RX D0連接，PT口的其中6個端口分別接到GPRS模塊對應的剩余通信口，通過軟件置位完成對SIM300的初始化和控制GPRS模塊的收發數據。

（2）通過串口0擴展外部控制器（例如數據采集端）連接，外部控制器端接出標準串口，按照約好的協議可很容易利用本設計的控制器進行通信。

2.2 GPRS 模塊

SIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS 雙頻模塊，主要為語音傳輸、短消息和數據業務提供無線接口。

SIM300集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，適合于開發一些GSM/GPRS 的無線應用產品，如移動電話、PDA、PCMCIA無線MODEM卡、USB無線MODEM、無線POS 機、無線抄表、無線數據傳輸業務，無線公用電話、無線商務電話、監控、調度、車載、遙控、遠程測量、定位和導航等系統和產品，應用范圍十分廣泛。

SIM300模塊為用戶提供了功能完備的系統接口，用戶只需投入少量的研發費用，在較短的研發周期內，就可集成自己的應用系統。用戶的主要工作集中在控制系統和人機界面方面。

DG128控制GPRS模塊接收和發送信息，通過標準串口和外部控制器（比如數據采集端）進行數據通信。用軟件實現中斷，完成數據的轉發。

2.3 通信模塊硬、軟件設計

通信模塊硬件設計如圖2。

圖2：模塊硬件設計圖

GPRS模塊通過串口與單片機進行數據傳送。在系統中，GPRS模塊相當于單片機系統的串口，GPRS的數據相當于單片機系統的串口數據。因此對遠程數據的采集就對應了對單片機串口數據的采集。串口采用中斷調用。串行口中斷服務程序完成數據發送和接收等功能，可接收上位機發送給本系統的各種命令，也可將本報警儀的結果傳送給上位機。

單片機和GPRS發送流程為：在發送數據之前，發送端要給出請求發送RTS，接收端利用這個信號清空接收緩沖區，發送端接收到接收端的允許發送信號CTS。接著接收端發出數據終端準備好信號DTR，發送端的DTR接收到對方的DTR以后，開始在TX D上送出數據。

CAN通信發送、接受流程如圖3。

圖3：發送和接收流程

3 結語

隨著通信技術的發展，原有的遠程監控系統己日益不能滿足多方面的要求，我們需要更低成本的通信方式。

GPRS遠程監控系統利用現有的GPRS網絡資源，發揮網絡覆蓋率高、傳輸特性好等優勢，為現有數據采集系統提供一種便捷的無線數據傳輸方式，這必將成為工業控制及現場監測等領域的發展趨勢，并可廣泛應用于交通、安防報警、電力監控、石油、礦山等行業。正是基于以上考慮，本系統中嵌入了GPRS模塊，運用它最具優勢的短信功能，將采集的數據以短信的方式發送到基站，基站也以短信方式實現對終端的適時監控和管理。