论文部分内容阅读
摘 要：针对传统通信方式的不足，中国移动推出了基于第2.5代移动通信技术GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务） 的数据业务。本文阐述了GPRS无线数据终端的功能及应用，实现在GPRS无线数据终端，内嵌TCP/IP协议，并可通过GPRS网络连接到互联网，数据传输实时性强，为用户提供透明的数据传输通道。
关键词：GPRS；TCP/IP协议；无线数据终端
1 GPRS工作原理
GPRS是General Packet Radio Service的缩写，中文意思是通用分组无线业务。它是一项高速数据处理的科技，以分组交换技术为基础，在移动用户和数据网络之间提供一种链接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务。
GPRS利用“包交换”（Packet-Switched）的概念发展起来的一套无线传输方式。所谓“包交换”就是将Data封装成许多独立的封包，再将这些封包一一传送出去，形式上有点类似邮局中的寄包裹。其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对广大用户来说是较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。
2 系统设计
2.1 系统总体框图
本文主要研究将单片机与GPRS模块结合起来，用单片机通过RS-232接口驱动GPRS模块实现上网，实现与远程计算机的端到端通信方式。系统的总体结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统总体框图
单片机系统采集被监控设备的各测量数据，并对测量数据进行处理、协议封装后利用GPRS模块发送到GPRS网络，通过GPRS网络传送至远程监控中心，实现被监控设备与远程监控中心的实时连接。
2.2 GPRS无线数据传输移动基站动力环境采集系统
基于GPRS无线传输的移动基站动力环境采集器的系统结构图如图2-2所示，在这里需要特别指出的是：本GPRS无线传输终端所用的CPU为TMS320F2812单片机，由于这款单片机内部资源特别丰富，所以将移动基站动力环境采集器与GPRS无线终端共用一个CPU来进行控制。软件在GPRS无线终端软件的基础上进行编程，GPRS无线终端中应用嵌入式操作系统？C/OS-Ⅱ，便于软件的扩展。在GPRS模块与远端监控中心连接时，模块的IP地址为移动骨干网内局域网IP，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取此IP地址无意义。
通讯过程中，远端监控中心必须具有公网IP。内网的计算机可向Internet上的其他计算机发送连接请求，但Internet上其他的计算机无法向内网的计算机发送连接请求，而公网的计算机和Internet上的其他计算机可随意互相访问。所以，要想远端监控中心向采集器发送数据，需要在远端监控中心配一个GPRS模块，采用短信方式与GPRS无线终端通信。
3 GPRS无线传输在移动基站动力环境采集器上的测试
由于GPRS网络工作方式是以IP地址导址为基础的，所以目标服务器端并非接入控制器与终端设备进行连接，只需要简单接入Internet，并具备公网分配的IP地址即可。同时，因为GPRS终端产品本身由网络提供商动态地分配IP地址，在未进入连接待机状态时，其本身是不具备IP地址的（在连接中，模块的IP地址为移动骨干网内局域网IP，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取比IP地址无意义）。因此在服务器与终端尚未建立连接前，目标服务器难以（可将短信转换为命令内容）对终端设备及控制器进行控制。必须先将控制器进行相应初始化，并由设备终端主动向服务器发送数据，进行连接。当连接通道建立以后，服务器和用户终端可以双工地进行数据传输。在数据传输过程中，拉丁文字字母采用ASC-II码，而中文采用GBK内码。具体实现如表3.1所示：
表3.1 数据发送格式
本系统中，远端监控中心定时接收采集器发送来的1、2号文件如图3-2和图3-3所示；远端监控中心向采集器发送变量修改指令如图3-4所示：
图3-2所显示的界面为远端监控中心接收界面，其中，本地IP地址栏中的IP地址：202.196.122.204为公网未远端监控中心分配的IP地址；本地端口：1234为远端监控中心设置的监听端口号；远端IP地址栏中的IP地址：219.217.213.139为GPRS终端本身由网络提供商动态分配的IP地址，远程端口4007为GPRS终端动态分配的端口号；在接收区中显示的数据串用十六进制形式显示，接收到的字符串依次为：AA为开始码；10为上传命令字；
01为文件号；01为基站分站号；E7 00 00 00 00 00 00 00 17 00 FD 00 D2 02 33 00 DC 00 CD 00 DC 50 20 5E依次为1号文件中的变量值；11为和校验码；0D 0A为结束码。
图3-3所显示的为远端监控中心接收采集器发送的2号文件，数据串意义同1号文件。图3-4为远端监控中心向采集器发送修改变量指令，数据串采用十六进制形式，发送的数据串中，AA为开始码；20为下传命令字；图3-3远端监控中心接收采集器发送来的2文件
01为修改变量“交流电压上限值”命令；00 F0为修改变量“交流电压上限值”的具体值。
4 结论
随着网络技术的飞速发展，对各种控制对象采用远程监控成为一种必然，这样不仅可以节省大量的人力、物力和财力，从而提高生产效率，而且可以有效地利用Internet网上的丰富资源。本课题实现的GPRS无线数据终端，充分利用了GPRS网络的特点。该GPRS无线数据终端通过RS-232采集用户终端设备数据信息，解释用户数据服务中心下传的命令，通过GPRS网络、互联网，向远程控制中心上传用户终端数据信息，实现自动报警、数据传输等功能。随着无线通信技术的不断发展和社会需求的日益增长，无线通信所具有跨越时空进行信息沟通的灵活性，使得它具有广阔的应用前景。如今已在环境监测、交通监控、无线上网等行业中有大量的应用。随着无线通信系统的不断发展和成熟，它的应用必将深入到人们生活的方方面面。
参考文献
[1]张勇.2004.基于GPRS的嵌入式Internet研究与实现.5～9.
[2]曾耸彬.2005.基于实时操作系统的GPRS无线数据终端设计与实现.10～12.
[3]李相银.2002.GPRS数据传输技术及其在ITS中的应用.
关键词：GPRS；TCP/IP协议；无线数据终端
1 GPRS工作原理
GPRS是General Packet Radio Service的缩写，中文意思是通用分组无线业务。它是一项高速数据处理的科技，以分组交换技术为基础，在移动用户和数据网络之间提供一种链接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务。
GPRS利用“包交换”（Packet-Switched）的概念发展起来的一套无线传输方式。所谓“包交换”就是将Data封装成许多独立的封包，再将这些封包一一传送出去，形式上有点类似邮局中的寄包裹。其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对广大用户来说是较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。
2 系统设计
2.1 系统总体框图
本文主要研究将单片机与GPRS模块结合起来，用单片机通过RS-232接口驱动GPRS模块实现上网，实现与远程计算机的端到端通信方式。系统的总体结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统总体框图
单片机系统采集被监控设备的各测量数据，并对测量数据进行处理、协议封装后利用GPRS模块发送到GPRS网络，通过GPRS网络传送至远程监控中心，实现被监控设备与远程监控中心的实时连接。
2.2 GPRS无线数据传输移动基站动力环境采集系统
基于GPRS无线传输的移动基站动力环境采集器的系统结构图如图2-2所示，在这里需要特别指出的是：本GPRS无线传输终端所用的CPU为TMS320F2812单片机，由于这款单片机内部资源特别丰富，所以将移动基站动力环境采集器与GPRS无线终端共用一个CPU来进行控制。软件在GPRS无线终端软件的基础上进行编程，GPRS无线终端中应用嵌入式操作系统？C/OS-Ⅱ，便于软件的扩展。在GPRS模块与远端监控中心连接时，模块的IP地址为移动骨干网内局域网IP，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取此IP地址无意义。
通讯过程中，远端监控中心必须具有公网IP。内网的计算机可向Internet上的其他计算机发送连接请求，但Internet上其他的计算机无法向内网的计算机发送连接请求，而公网的计算机和Internet上的其他计算机可随意互相访问。所以，要想远端监控中心向采集器发送数据，需要在远端监控中心配一个GPRS模块，采用短信方式与GPRS无线终端通信。
3 GPRS无线传输在移动基站动力环境采集器上的测试
由于GPRS网络工作方式是以IP地址导址为基础的，所以目标服务器端并非接入控制器与终端设备进行连接，只需要简单接入Internet，并具备公网分配的IP地址即可。同时，因为GPRS终端产品本身由网络提供商动态地分配IP地址，在未进入连接待机状态时，其本身是不具备IP地址的（在连接中，模块的IP地址为移动骨干网内局域网IP，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取比IP地址无意义）。因此在服务器与终端尚未建立连接前，目标服务器难以（可将短信转换为命令内容）对终端设备及控制器进行控制。必须先将控制器进行相应初始化，并由设备终端主动向服务器发送数据，进行连接。当连接通道建立以后，服务器和用户终端可以双工地进行数据传输。在数据传输过程中，拉丁文字字母采用ASC-II码，而中文采用GBK内码。具体实现如表3.1所示：
表3.1 数据发送格式
本系统中，远端监控中心定时接收采集器发送来的1、2号文件如图3-2和图3-3所示；远端监控中心向采集器发送变量修改指令如图3-4所示：
图3-2所显示的界面为远端监控中心接收界面，其中，本地IP地址栏中的IP地址：202.196.122.204为公网未远端监控中心分配的IP地址；本地端口：1234为远端监控中心设置的监听端口号；远端IP地址栏中的IP地址：219.217.213.139为GPRS终端本身由网络提供商动态分配的IP地址，远程端口4007为GPRS终端动态分配的端口号；在接收区中显示的数据串用十六进制形式显示，接收到的字符串依次为：AA为开始码；10为上传命令字；
01为文件号；01为基站分站号；E7 00 00 00 00 00 00 00 17 00 FD 00 D2 02 33 00 DC 00 CD 00 DC 50 20 5E依次为1号文件中的变量值；11为和校验码；0D 0A为结束码。
图3-3所显示的为远端监控中心接收采集器发送的2号文件，数据串意义同1号文件。图3-4为远端监控中心向采集器发送修改变量指令，数据串采用十六进制形式，发送的数据串中，AA为开始码；20为下传命令字；图3-3远端监控中心接收采集器发送来的2文件
01为修改变量“交流电压上限值”命令；00 F0为修改变量“交流电压上限值”的具体值。
4 结论
随着网络技术的飞速发展，对各种控制对象采用远程监控成为一种必然，这样不仅可以节省大量的人力、物力和财力，从而提高生产效率，而且可以有效地利用Internet网上的丰富资源。本课题实现的GPRS无线数据终端，充分利用了GPRS网络的特点。该GPRS无线数据终端通过RS-232采集用户终端设备数据信息，解释用户数据服务中心下传的命令，通过GPRS网络、互联网，向远程控制中心上传用户终端数据信息，实现自动报警、数据传输等功能。随着无线通信技术的不断发展和社会需求的日益增长，无线通信所具有跨越时空进行信息沟通的灵活性，使得它具有广阔的应用前景。如今已在环境监测、交通监控、无线上网等行业中有大量的应用。随着无线通信系统的不断发展和成熟，它的应用必将深入到人们生活的方方面面。
参考文献
[1]张勇.2004.基于GPRS的嵌入式Internet研究与实现.5～9.
[2]曾耸彬.2005.基于实时操作系统的GPRS无线数据终端设计与实现.10～12.
[3]李相银.2002.GPRS数据传输技术及其在ITS中的应用.