GPRS無線應用的通用平臺設計

王國榮 熊義君 萬利華

（1、武漢大學東湖分校工學院，湖北 武漢430212 2、武漢理工大學自動化學院，湖北 武漢430070）

1 引言

隨著新一代移動通訊技術的發展，GPRS通訊技術以其獨特的技術特點迅速得到了廣泛的應用。GPRS無線通信較其它無線通信方式，具有多種優點：

①投入低。目前中國移動通信提供現成的網絡，用戶不用自己建設通訊網絡和維護網絡。

②傳輸距離長。GPRS接入Internet網，實現全球通信。

③加入節點方便。GPRS是開放的數據傳輸網絡，有一張SIM片和一臺GPRS DTU即可接入。

④優于以前的GSM數據通信方式。“永遠在線”、“快速登陸”、“按量計費”、“切換自如”、“高速傳送”、“安全可靠”等優點。

基于GPRS的無線數據通信系統應用在很多行業，如：無線工業控制、智能交通、移動辦公、物流信息及金融、醫療、保險、彩票等眾多需要遠程數據傳輸的領域，具有廣闊的應用價值。而設計一種通用的開發平臺，增強系統的可移植性具有重要意義。

2 通用平臺總體規劃

根據用戶的常規需要，平臺需要為用戶提供標準的數據傳輸接口：通過RS232或RS485/RS422接口與GPRS的DTU終端相連，然后用戶串口設備發送的數據通過GPRS DTU終端的內部嵌入式處理器對數據進行網絡協議封裝后通過GPRS無線網絡發送到數據中心，由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網絡，因此用戶的計算機只需要提供準確的IP地址即可得到數據，另外由于用戶需要根據實際的應用需要對數據進行處理，所以需要為用戶提供在服務器數據解釋端提供數據庫編程接口。整體結構如圖1所示，圖中虛線標出的部分是通用平臺部分。

圖1 平臺總體結構

用戶擴展應用時，只需要通過RS232或RS485/RS422接口按照一定的協議傳輸采集的數據（見表1）。用戶可以自定義數據類型，通過用戶自己編寫的解釋程序解釋，這樣用戶就可以方便地添加新增數據類型。同時也支持用戶自定義加密方式。

運行在平臺的控制程序將采集到的數據存儲到數據庫。用戶解釋程序可以運行在其它PC機上，組成C/S網絡結構；甚至可以用WEB技術實現，組成B/S網絡結構，用戶通過瀏覽器在客戶機上瀏覽。通過數據接口編程序容易，對開發人員要求不高，稍具有編程經驗的程序員就可編寫出符合要求的解釋程序。這樣用戶不需要重新設計平臺封裝部分，只需將精力放在開發解釋程序與用戶擴展應用上。

圖2 硬件結構框圖

3 GPRS DTU（Data Terminal Unit數據終端單元）的實現

GPRS模塊GR47集成了TCP/IP協議，通過AT指令控制，設計方便。MCU采用TI公司的MSP430F149單片機。它是TI公司推出的16位超低功耗、高性能的混合信號處理器。它具有處理能力強、運行速度快、資源豐富、開發方便等優點，具有很高的性價比。

GPRS DTU硬件結構框圖如圖2所示，MCU與GR47通過串口通訊。

通過如下AT指令操作GR47傳輸數據：

①定義一個PDP上下文

AT+CGDCONT=1,“IP”,“CMNET”

返回字符OK

②激活已定義的PDP上下文

AT*E2IPA=1,1

返回字符OK

③連接到數據中心服務器，連接成功后，模塊處于在線數據狀態

AT*E2IPO=1,“202.114.199.xxx”,6001

返回字符CONNECT

此時將進行GPRS數據傳輸，輸入的任何數據都將反映在對方端口。

用戶擴展應用和GPRS DTU之間通過串口進行通訊，而GPRS DTU外部串口可以接收多種數據形式，終端控制命令和用戶擴展應用數據類型，所以為了區別用戶數據，用戶需要對用戶協議進行定義，有別于模塊底層數據包協議和AT指令。用戶協議命令幀和數據幀采用統一編碼格式，如表1所示。

?

幀頭：控制幀為0xCC（來自上位機）,數據幀為0xDD（發向上位機）。

幀類型：數據包類型，用戶自定義如溫度、濕度等。

數據長度：數據區字節數。

數據區：包含設備數據或者指令信息，目前最多255個字節。

數據校驗和：數據幀頭至數據區數據。控制命令控制GPRS DTU上線或下線，由MSP430將命令幀解析成AT指令，通過串口1對GR47控制，而將數據幀直接通過串口0轉發給GR47，由服務器端程序解析。

4 服務器程序實現

平臺將服務端程序分為數據解釋程序與終端控制程序。終端控制程序完成DTU上線日志記錄，顯示DTU編號，控制DTU下線，將采集到的數據存儲到后臺數據庫等功能。數據解釋程序由用戶自己編寫，讀取數據庫的數據，處理、前臺顯示或者做它用。在服務器端，應始終保證控制程序后臺運行，在用戶需要解釋數據時運行數據解釋程序。

5 結束語

利用該GPRS無線應用的通用平臺后，通用平臺封裝網絡傳輸編程的硬件設計與軟件設計，GPRS DTU和服務器端實現部分已不需重復開發，用戶只需要掌握RS232接口編程與基于數據庫的編程，就能開發出自己的應用系統，目前實際傳輸速率只有30Kbps左右，可適用于需要GPRS傳輸的許多低速場合。

[1]呂捷.GPRS技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.

[2]陳朝陽,劉謹.GSM移動通訊手機射頻收發系統的設計與實現[J].電訊技術，2003.4：81－84.

[3]孫孺時,丁懷元.GSM數字通信工程[M].北京：人民郵電出版社，1996.

[4]Cotter w.sayre、張之超.無線通信設備與系統設計大全[M].北京：人民郵電出版社，2004.