GRS无线通信系统设计方案

MSC1210的GPRS无线通信系统设计引言近年来,通信技术和网络技术的迅速发展,特别是无线通信技术的发展,使得电力系统的自动化程度进一步提高。GSM网络出现后，技术人员很快把GSM模块嵌入到各种仪表仪器中，如多功能电能表、故障测录仪、抄表系统和用电负荷监控等，从而使这些仪表仪器具有远程通信功能。GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务,支持TCP/IP协议，可以与分组数据网（Internet等）直接互通。GPRS无线传输系统的应用范围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。本文设计的GPRS无线通信模块，内嵌了TCP/IP协议，采用工业级的GPRS模块，适用于单片机数据采集传输系统没有TCP/IP协议栈，但使用串口通信的情况。1GPRS通信原理及应用特点1.1GPRS简介GPRS是通用无线分组业务（GeneralPacketRadioSystem）的缩写，是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。有了GPRS，用户的呼叫建立时间大大缩短，几乎可以做到“永远在线”。此外，GPRS是以营运商传输的数据量而不是连接时间为基准来计费，从而令每个用户的服务成本更低。1.2基本工作原理GPRS是在原有的基于电路交换（CSD）方式的GSM网络上引入两个新的网络节点：GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点（GGSN）。SGSN和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统。GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。图1给出了GPRS与Internet连接原理框图。GPRS终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。若分组数据是发送到另一个GPRS终端，则数据由GPRS骨干网发送到SGSN，再经BSS发送到GPRS终端。2嵌入式GPRS通信系统的实现2.1GPRS模块的硬件设计舱嵌入纸式G颗PR移S无乎线通关信模糟块主煌要由判嵌入抬TC蹲P/疮IP回的单佛片机敌（M蹲SC怠12背10赞Y5掏）、腐GP警RS挨模块屠、S森IM从卡座禁、外网部接芝口和末扩展枣数据扮存储完器等舱部分谨组成青。图毁2是她系统宿的硬舟件框清图。叔MS玉C1乖21返0控滑制G扔PR橡S模绢块接仰收和芦发送落信息亡，通志过标煮准R映S2效32匙串口腿和外旁部控灿制器字（比心如数帖据采洗集端球）进怜行数趋据通商信。励用软叠件实碎现中容断，航完成渠数据枝的转督发。厅2.晨1.亚1韵单遍片机村模块料单片大机采柳用美括国德共州仪剖器公额司最驼新推同出的什基于岛80章51找内核呀的M酸SC逢12葵10谋Y5揉。该常芯片站具有路很强饼的数熊据处搏理能员力，遣时钟宪频率茅为3供3铃MH彻z，拥指令图运行见速度劫实际豆上与校运行丽在9于9乌MH爱z时残钟频嘱率下看的标丸准8劳05崭1内厨核相祥当。乳32悄K铺B耀Fl劣as堆h程克序存械储器尤，2帜56部B王内部劝RA秧M和霸10斑24渗B挡片上踪SR啦AM层，2血K治B启莲动R袭OM棚，支骄持串混行和脊并行键的在租系统亲编程绞。双庙数据鞠指针铁DP匹TR可0和锐DP蹲TR膏1可染加快惕数据烛块的荷移动惊速度怖。丸其主风要实恼现过陶程如葬下：博①晨通更过A匹T指概令初苏始化独GP峡RS泳无线老模块豆，使捉之附滔着在把GP匪SR臂网络样上，年获得暂网络忍运营恩商动黑态分响配的劫GP转RS藏终端栗IP拴地址误，并伏与目糖的终湿端建旷立连直接。愿②质通留过串陈口0冈扩展董MA翼X2拔32扣标准典串口遮和外书部控情制器勤（例监如数屑据采织集端逼）连咱接，垦外部四控制舰器端摇接出桶标准携串口疼，按旅照约宗好的健协议挥可很怠容易柴利用脸本设壶计的村控制治器进陷行通即信。祖③绞复脑用P玻1.勾2和贺P1附.3侨，也锣就是缴串口动1分织别和邀GP彼RS葛模块偏的T辨XD动0和独RX灿D0帅连接睁，P虹1口末的其陡他6啊个端酬口分弦别接阿到G招PR奸S模案块对扇应的善剩余侧RS答23亏2通碎信口懒，通抖过软接件置翠位完连成对侧MC策35胸的初揪始化虾和控街制G槽PR荒S模被块的薯收发伴数据川。积2.店1.兼2场扩皆展数驱据存紧储器次部分旬MS嗓C1片21苍0的浴Fl巡as瓦h存坛储器胜可全移部作熟为F的la糕sh现程序艘存储笔器，陈也可饮以全偿部作堵为数别据F斑la购sh拨程序费。因叛为要肯嵌入屋实时宅操作屡系统慎和网独络协欧议，生需要委一定尚的空稍间，塔因此爸将其龙全部塌用作酒程序欢存储接器，满而通伏过7暮4H驻C5皮73眉作为纱地址动锁存魄器，指扩展坝62窃64村作为魂外部颤数据午存储冷器，鼠8想KB崖的数郑据存概储空染间足数够程惜序正归常运舟行。刻图3封给出拖了M赶SC钻12周10号与数耗据存岩储器厚之间贡的硬诚件连冬接图朽。懂2.写1.斗3胁G导PR砖S无让线数果传模负块误GP魂RS墓无线稀模块古作为变终端庙的无堤线收础发模李块，闸把从帐单片富机发办送过改来的晋IP扩包或础基站骨传来沃的分拥组数鉴据进吐行相哀应的膨处理枪后再宇转发语。龟GP敢RS嗓模块消采用篇德国浙Si搞me蛙ns眼公司施生产毙的M壮C3竿5模恰块。怖MC腔35竿模块鱼主要胶由射介频天求线、内内部笛Fl赴as养h、高SR布AM嫌、G尸SM徒基带至处理旨器、侄匹配愤电源窝和一脱个4寻0脚旁的Z鱼IF抓插座鹊组成村。G斜SM膜基带逃处理诊器是皇核心滩部件光，其俗作用践相当希于一洋个协壳议处绕理器奴，用哪来处右理外识部系肾统通雷过串犁口发互送A始T指茧令。兰射频哄天线躁部分赴主要盈实现势信号良的调烫制和舟解调坐，以暑及外吗部射好频信饼号与循内部辫基带嫩处理健器之乏间的六信号原转换饮。匹隔配电温源为闲处理灿器基迹射频熔部分乏提供贪所需场的电太源。睬MC过35开外围幼电路拜如图屡4所堪示。找AS末28裁15感将外善部电丽压转罚换成各3.共3帖V工缎作电衔压。喂启动也电路纳由三洒极管炊和上胸电复唱位电冲路组述成，拍模块身上电谷后，异为使狱之正斑常工靠作，绞必须鉴在1弱5脚隶加至丹少为抄10酿0倾ms恐的低阳电平枣信号忌。启武动后和，1因5脚露信号根应保筑持高籍电平据。咱MC冠35协在Z喷IF迹连接火器上制为S唱IM昂卡接巾口预性留的溜引脚纯数为从6个晴，要圈注意套的是夹，C牙CI蛮N引盗脚用担来检值测S骨IM蜡卡座帐是否皇插有溜SI讽M卡河。当污插入肚SI乱M卡胜，该棕引脚涝置为舍高电潮平时政，系胖统方很可进僵入正末常工仅作。鉴SY屡NC于引脚春有两监种工隆作模误式：撑一种鸽是指珠示发变射状叹态时迁的功弯率增蔑长情吨况，缠另一肾种是镇指示颜MC者35桂的工糊组状震态。我本设程计中坏使用崭后一架种模兽式，接LE研D熄诞灭时抄，表换明M著C3响5处租于关晋闭或外睡眠锅状态岗；当弓LE牢D为饭60怀0因ms箭亮/骑60糖0溉ms右熄时昆，表亚明S康IM挖卡没派有插咬入或月MC齐35塘正在旺进行奸网络粘登陆蒜；当冤LE货D为陆75虹m绢s亮花/3渔s陕熄时青，表丛明M户C3车5已鬼登陆玻进网陆络，燥处于去待机打状态谜。风2.弦2用单片肢机通痰信程跃序设疯计盗软件辅中的坚所有矮代码卖都用溜C语丹言编宇写,四在K谢ei渣l环查境中逐编译鸽。K罪ei壤l是冷Ke旱il识S叠of怜tw遥ar佣e公厉司为恶80机51售及其羽兼容物产品坝提供执的专词门开简发工筋具，旧它支彻持在猴系统侨调试柿。K剩ei丙l中斑C5凑1编秆译器倡很好晚地集已成了穷RT旱X多左任务勾实时傍操作斑系统酬，编舒写程策序时摩,需巧在源体代码喘头加崇入“托＃i醉nc储lu批ed荡e自rt铅x5也1.吉h”去。所范有代办码调允试通搂过后两经由晨TI苍D轨ow富nl馒oa驶de抱r下者载到中存储板器中惕。亦目前印，绝将大多好数基冠于G浑PR浙S网弱络应授用系束统所嫩使用掘的G说PR移S模限块不饥支持寄TC鼠P/差IP跃协议宜。也工就是费说，棍要想采工作现在相波同的确网络扫层面胀上,毁其内愧部传园输的鹿数据沙必须范都要啦采用网相同窜的协牢议，括所以袄除了羡利用貌GP油RS先模块绕的功焰能外票，必惑须在奥单片则机系次统中朴嵌入库按T砍CP姓/I抖P和贤PP肤P协善议标用准编扮写的蚀程序伪，从非而使遍设计必的终误端设地备能舅够方捏便的气应用晨GP溉RS检数据殃分组凝业务口。呆2.该2.碧1窄T驶CP近/I事P协矮议的穿嵌入榨有很阿多种启方法亭可以挂完成拖协议健转换闯，本腔设计愚利用腔在嵌药入式妥实时闭操作搜系统盟RT列X5茧1中堂移值浙部分数IP盈和P汤PP盐协议殿来增贼强系刻统的霉可扩趋展性鹿和产朴品开蛮发的质可延息续性插。清TC得P/体IP关协议丈是一沈个标鼓准协端议套德件，抬可以道用分渗层模渐型来苍描述础。数乞据打旋包处顺理数度据时抓，每近一层典把自金己的决信息宁添加坑到一叠个数屡据头掌中，热而这疲个数辞据头言又被服下一会层中归的协苗议包桃装到嘉数据我体中才。数蜻据解果包处逗理程眨序接神收到裁GP扶RS猪数据秩时，指把相招应的昆数据钱头剥字离，璃并把喝数据辱包的堤其余蔑部分客当作摊数据蒜体对坦待。乱考虑依到嵌话入式喘系统乓的特帽点，更本设竭计采松用了夏系统眉开销甘较小亩的I遵P+考UD恼P协劲议来设实现稳GP啄RS忙通信雹。主剩机发今送的鼠UD厚P数笋据报悔文经蜻GP弊RS赤通道倘传送翼给G鹊PR租S通纵信模文块，逆G旅PR演S通钟信模拘块负隔责对性数据商报进棕行解烫析，壤解析麦后的宏数据挠按照陡一定忌的波辞特率惩串行碌传送探给用是户终苦端。喂乖2.疤2.林2堆数解据处稼理裂数据缘包在岁主机拿和G谢PR屡S服寸务器呀群中偏传输盾使用晒的是专基于潜IP守的分扭组，症即所弄有的惯数据俩报文认都要笑基于卖IP驼包。破但明揪文传膝送I碧P包帖不可企取，示故一筑般使催用P顽PP地协议舍进行歉传输蛇。模笑块向劈网关舍发送造PP汤P报群文都晋会传晚送到殖In药te跑rn咐et穗网中蓄相应伞的地只址，速而从捆In伞te厨rn蓝et时传送筒过来芽的应秘答帧驼也同爹样会叼根据妨IP筑地址刷传送穗到G桐PS般R模功块,嗽从而获实现阅采集守数据急和I抗nt带er门ne落t网夺络通篮过G恩PR萝S模满块的访透明径传输诵。虹要注宏意的监是，夹GS归M网扮络无舱静态稿IP革地址陪，故伍其他昌通信哪设备万不能虾向它层提出芽建立储连接沸请求享，监尾控中贝心必会须拥院有一桂个固赴定的早IP考，以示便监固测终蜡端可卖以在纳登陆没GS穿M网传络后许通过铜该I可P找沿到监孝控中辞心。姥关于捏这一绞点，吊很容孕易解刃决，拜只需愈在电嚼信申傍请相晶应的畅服务孙就可井以了挪。趴GP军RS稿模块逆登陆忆上G刑SM驳网络撞后，睛自动盘连接象到数料据中含心，丛向数汇据中慢心报秧告其野IP酒地址装，并投保持喝和维质护数疑据链肚路的吸连接紫。G程PR西S监永测链哑路的速连接蜘情况踪，一顷旦发饰生异勇常，跨GP暴RS挑模块罗自动算重新俩建立兰链路碧，数串据中关心和醉GP黑RS津模块验之间腿就可贴以通别过I嚷地址脾通过桐UD庭P/炎IP勺协议耗进行陵双向暖通信物，实猴现透病明的意可靠荡数据乏传输叠。河3捞上位衫机监煤控中拨心的什设计幸监控搅中心旱的功壮能是籍实现悼GP谁RS杏信息腐的接司收和洗保存父。设泛计语谋言采促用M次ic垃ro江so额ft兽公司乎的V弱is皇ua并l否C+惕+编蓬程语状言，职C＋财＋语沈言应值用灵你活，员功能敞强大洋，并啦对网梅络编鸽程和雕数据膨库有内强大任的支翻持。阿由于搏通过车GP按RS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