基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的遠程數據采集系統及應用

　　2.2 硬件設計

　　GPRS遠程數據采集系統的硬件設計如圖3所示。

　　該系統中微處理器起著(zhù)很重要的作用：一方面負責下端采集數據的接收以及對下端設備的 控制信號傳輸；另一方面還要負責將收到的數據進(jìn)行打包通過(guò)串口與移動(dòng)終端進(jìn)行通信。通過(guò) 分析比較，本系統選擇了美國Z-World公司的Rabbit2000系列的RCM2300，其產(chǎn)品的支持語(yǔ)言是 一種改進(jìn)的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統—Dynamic C。

　　Rabbit2000 微處理器是專(zhuān)門(mén)為應用于中小型控制器而設計的一種高性能微處理器，它使用 簡(jiǎn)便，其硬件及軟件都最大程度地實(shí)現了安全簡(jiǎn)潔，運算速度在8 位總線(xiàn)微處理器中處于領(lǐng)先 地位，而且存儲器的接口設計允許最大限度地使用內存帶寬。通過(guò)指令，由一條電纜連接PC 串行口和基于Rabbit2000 的目標系統完成軟件開(kāi)發(fā)。其集成特性與無(wú)縫架構方便了快速硬件設計， 其友好的C 指令也提高了復雜應用程序的有效開(kāi)發(fā)，使用十分廣泛。

　　對嵌入式系統而言，Rabbit2000 性能優(yōu)于許多16 位，32 位微處理器，其效率也優(yōu)于同類(lèi)8 位系列。Rabbit2000 改進(jìn)了Z80 和Z180CPU 的指令集和寄存器，在Z80 和Z180 指令集基礎上 增添了許多新的指令。Rabbit2000 刪除了Z180 中一些過(guò)時(shí)和多余指令來(lái)釋放硬件空間以保證有 效地執行新指令，使指令系統效率有了很大提高。Rabbit2000 指令集的改進(jìn)，提供了快捷的浮點(diǎn) 數及整數的運算能力。憑借30Mhz 的時(shí)鐘速度以及眾多附件（內存，一體化接口的I/O 控制信 號，4 個(gè)串行端口，超過(guò)40 個(gè)通用I/O 引腳，8 位和10 位的Timer，實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及靈活的計時(shí) 選項），Rabbit2000 整裝了一個(gè)硬件平臺。Dynamic C 開(kāi)發(fā)環(huán)境則集成了高效的應用程序編譯器、 調試器以及鏈接器。

　　此外，該系列微處理器可以運行流行的Internet 協(xié)議，如HTTP、SMTP、 POP3、TCP、UDP、ICMP、IP 等，還可以外接一個(gè)以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，通過(guò)RJ-45 連到 以太網(wǎng)上實(shí)現Ethernet（IEEE802.3）協(xié)議處理。

　　GPRS模塊采用CENTEL推出的PIML-900/1800雙頻模塊，帶GPRS功能，主要為語(yǔ)音傳輸、 短消息和數據業(yè)務(wù)提供無(wú)線(xiàn)接口。PIML-900/1800集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理電 路及充電電路，適合于開(kāi)發(fā)一些GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)應用產(chǎn)品，如移動(dòng)電話(huà)、PDA、PCMCIA無(wú)線(xiàn) MODEM卡、USB無(wú)線(xiàn)MODEM、無(wú)線(xiàn)POS機、無(wú)線(xiàn)抄表、監控、調度、車(chē)載、遙控、遠程測量、 定位和導航等系統和產(chǎn)品。PIML-900/1800模塊為用戶(hù)提供了功能完備的系統接口，該模塊與 CPU之間通過(guò)串行口進(jìn)行通信，在進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)時(shí)，投入研發(fā)費用較少，研發(fā)周期短。

　　2.3 軟件設計

　　2.3.1 GPRS數據采集與傳輸終端軟件

　　GPRS數據傳輸終端軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，完成兩部分的工作：數據采集和數據傳輸。程序 流程圖如圖4所示。

　　當數據采集模塊收到監測中心數據采集命令后，通過(guò)射頻無(wú)線(xiàn)通訊方式向GPRS數據傳輸終 端發(fā)送命令，同時(shí)開(kāi)始計時(shí)。如果終端沒(méi)有數據返回，超時(shí)后上層軟件會(huì )重新發(fā)送命令，同時(shí)， 向監測中心發(fā)送異常信號。GPRS數據傳輸終端收到監測中心發(fā)來(lái)的數據采集命令后，接受并傳 輸數據。數據正常接收完畢后，檢驗數據。當掉線(xiàn)或通信失敗時(shí)斷開(kāi)連接，等待GPRS數據傳輸 終端啟動(dòng)重新連接，保證數據傳輸的可靠性。必要時(shí)，也可通過(guò)重新拔號喚醒連接。

　　要實(shí)現微處理器通過(guò)GPRS模塊上網(wǎng)，必須先對GPRS模塊進(jìn)行參數設置，通過(guò)串口設置以下 參數：

　?、買(mǎi)D號：GPRS數據傳輸終端的ID號，用來(lái)區分不同的終端信息。②掉線(xiàn)重撥次數：如果連 接的次數達到設置值還沒(méi)有連接成功，則將在重撥時(shí)間間隔后開(kāi)始新一輪的連接。③重撥時(shí)間 間隔：GPRS數據傳輸終端試圖連接到GPRS網(wǎng)絡(luò )上，啟動(dòng)每一輪連接的時(shí)間間隔。④端口地址： 設置監測中心的監測的端口地址。⑤IP地址：監測中心主機的IP地址。⑥報警手機號：系統通 過(guò)短消息服務(wù)中心將報警信息發(fā)送到指定的手機上。⑦振鈴喚醒/直接連接：指GPRS數據傳輸 終端連接上網(wǎng)方式。振鈴喚醒方式費用低，但不能保證實(shí)時(shí)在線(xiàn)，直接連接方式能夠保證實(shí)時(shí) 在線(xiàn)，但通訊費用相對較高。⑧TCP/DNS：GPRS數據傳輸終端連接監測中心的方式。⑨通信端 口設置：GPRS數據傳輸終端RS232支持1200、2400、4800、9600、19200速率，可以是無(wú)校驗、 奇校驗、偶校驗。默認設置參數為9600波特率，無(wú)校驗。⑩短信中心號碼：設置發(fā)送短信時(shí)的 短信中心號碼。

　　2.3.2 數據監測/處理中心管理軟件

　　數據監測/處理中心管理軟件采用Delphi 7.0 開(kāi)發(fā)，實(shí)現數據顯示、參數設置、建立網(wǎng)絡(luò )連 接及數據的接收、分析與處理等，對每一功能根據具體使用可以具體化。比如北京榮源世紀科 技有限公司使用的系統將顯示功能分為2部分：

　?、?數值顯示—顯示某一儀表所有參數最新的數值；

　?、?圖像顯示—顯示某一儀器的某一參數在指定時(shí)間間隔內數值變化曲線(xiàn)圖，通過(guò)曲線(xiàn)圖可 以清晰地觀(guān)察到曲線(xiàn)的變化趨勢，如圖5所示。