GPRS數據傳輸模塊的設計與實(shí)現

　　1 引 言 

　　隨著(zhù)市場(chǎng)上對無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)的需求日益增多，運營(yíng)商紛紛大力發(fā)展自身領(lǐng)域內的數據服務(wù)，力求在激烈的競爭中占得先機。傳統的GSM網(wǎng)絡(luò )僅能支持9.6 kb／s速率的數據傳輸業(yè)務(wù)，這遠遠不能滿(mǎn)足用戶(hù)對高速無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)的需求。通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet RadioService，GPRS)是構架在傳統GSM網(wǎng)絡(luò )之上的一種標準化的分組交換數據業(yè)務(wù)，他可以提供高達115 kb／s速率的分組數據業(yè)務(wù)，從而使得包括圖片、話(huà)音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的傳輸成為現實(shí)。

　　GPRS被認為是第二代移動(dòng)通信系統向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的重要一步。相對原來(lái)GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術(shù)，具有“高速”和“永遠在線(xiàn)”的優(yōu)點(diǎn)。GPRS允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線(xiàn)分組數據業(yè)務(wù)。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，GPRS已經(jīng)成為實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)的最佳承載方式。

　　2 硬件設計

　　2.1 西門(mén)子MC55模塊

　　本次研究選用的GPRS模塊是西門(mén)子的MC55模塊，這款無(wú)線(xiàn)模塊是當今市場(chǎng)上尺寸最小的三頻模塊。MC55的端到端連接器是通過(guò)50針0.5 mm寬的引腳連接到芯片應用平臺的。50個(gè)引腳用于控制各個(gè)邏輯單元，傳輸數據和音頻信號，并供給功率提供隊列。一個(gè)多用途的音頻概念提供各種各樣音頻接口，每種接口都可用在端到端連接器上：1個(gè)數字音頻接口(DAI)和2個(gè)模擬音頻接口。利用AT指令，可以輕松地來(lái)回接通，并且選擇不同音頻方式的命令。

　　MC55最重要的狀態(tài)是處于0 V(用于低數據比特和ON狀態(tài))和2.65 V(用于高數據比特和OFF狀態(tài))。這款芯片是被設計用于作為一個(gè)數據通信設備(DCE)的，基于傳統的DCE-DTE連接，他與用戶(hù)應用端進(jìn)行串口通信，串行接口如圖1所示。

　　2.2 GPRS數據傳輸模塊硬件設計

　　本次研究設計主要是應用GPRS模塊與單片機進(jìn)行數據傳輸，因此涉及的硬件主要是單片機和GPRS模塊，而這里選用的GPRS模塊是西門(mén)子的MC55，而單片機則是選用51系列。

　　GPRS模塊和單片機之間的數據通信主要是通過(guò)端口TXD0與TXD之間，RXD0與RXD之間的數據傳輸來(lái)完成。其中GPRS模塊上的TXD0口是用于接收從單片機傳來(lái)的數據，而單片機上的TXD端口是用于向GPRS模塊傳送數據的。GPRS模塊上的RXD0口是用于向單片機發(fā)送數據，單片機的RXD口則是用于接收從GPRS模塊傳輸來(lái)的數據。

　　由于該模塊電源引腳有5個(gè)，且電壓都是3.3～4.8 V，因此這里將5個(gè)引腳連在一起，直接接到外部電源上。GPRS模塊上的引腳IGT主要是用于點(diǎn)火復位，這里作用是做GPRS模塊的一個(gè)復位轉換。在MC55的基帶處理器上有一個(gè)綜合SIM接口，他直接接線(xiàn)到主機接口(端到端連接器)，用于連接到外部的SIM卡座。這里接的SIM卡有6個(gè)引腳CCCLK，CCVCC，CCIO，CCRST，CCIN以及CCGND分別對應接在MC55的第1到第6個(gè)引腳上。模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過(guò)20 cm，為了達到最佳的效果，在SIM支架下敷設一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與SIM卡的CCGND引腳相連。CCVCC和CCGND之間的兩個(gè)電容要離引腳盡量近，并且走線(xiàn)盡量阻抗低，以滿(mǎn)足規范要求。單片機與鍵盤(pán)相連，可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)向單片機發(fā)送數據。該單片機的振蕩器的晶振為11.059 2 MHz，數據傳輸率設置為9 600 b／s。單片機的復位鍵RESET為高電平時(shí)復位。

　　GPRS數據傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖2所示。

　　3 軟件系統

　　這個(gè)程序主要是完成GPRS模塊與單片機之間的數據傳輸，單片機有51系列的，設定的單片機串行口工作方式為模式1，8位UART，數據傳輸率為可變；定時(shí)器1的工作方式為模式2，數據傳輸率設置為9 600 b／s，晶振為11.059 2 MHz。我們傳輸的主要是AT指令，這里傳輸的AT指令有所撥的號碼，DNS服務(wù)的IP地址，GPRS服務(wù)提供商的密碼，接入GPRS服務(wù)的APN。當然還需要建立一個(gè)TCP通訊，此服務(wù)的客戶(hù)內容包括IP、地址以及遠方主機的TCP端口號，以上就是所傳輸的信息。

　　該程序的主程序是對AT指令進(jìn)行發(fā)送和接收，在完成發(fā)送和接收數據時(shí)是分別調用數據發(fā)送子程序和數據接收子程序，而這里共包括三個(gè)子程序：數據發(fā)送子程序、數據接收子程序以及延時(shí)子程序。

　　程序流程圖如圖3和圖4所示。

　　該程序中的基本設置里，傳輸GPRS服務(wù)提供商的密碼是設為0的，傳輸接入GPRS服務(wù)的APN值，現在只有一個(gè)中國移動(dòng)的APN是cmnet，這里建立了一個(gè)TCP通訊，此服務(wù)的客戶(hù)內容包括IP、地址以及遠方主機的TCP端口號。這里的EA是總中斷標志位，給EA賦0是關(guān)閉所有的中斷。這里用的串行口工作方式是模式1，通用異步收發(fā)器UART是采用8位的，且數據傳輸率可變。而定時(shí)器1處于工作方式2，初值自動(dòng)重新裝入的8位定時(shí)器／計數器。主程序主要是調用發(fā)送子程序和接收子程序來(lái)完成數據的發(fā)送和接收功能，主程序最后需要調用一個(gè)延時(shí)子程序。在發(fā)送子程序中，主要要注意的是當發(fā)送數據完畢后，TI會(huì )自動(dòng)置高，而TI＝1，表示幀發(fā)送結束，所以要將TI清零，準備下一次發(fā)送。接收子程序中需要注意的是當發(fā)送數據結束后，RI會(huì )自動(dòng)置高，而RI＝1表示幀接收結束，所以這里需要將RI清零，準備下一次發(fā)送。

　　4 結語(yǔ)

　　GPRS數據傳輸模塊有著(zhù)極為廣泛的應用。盡管GPRS是第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過(guò)濾技術(shù)，然而他基于移動(dòng)分組數據業(yè)務(wù)，具有永遠在線(xiàn)、自由切換、傳輸速率較高、計費靈活便宜的優(yōu)點(diǎn)。在3G牌照遲遲未發(fā)的情況下，利用GPRS模塊進(jìn)行數據傳輸就成為信息市場(chǎng)的理想選擇。GPRS數據傳輸模塊適合很多領(lǐng)域的通信要求，提高了工作效率，降低了人力和物力的投入消耗，具有耗資小、體積小、分布廣、使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。但數據傳輸質(zhì)量的好壞受到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和終端設備的約束。因此，在應用GPRS數據傳輸模塊時(shí)，增強終端設備的處理能力、提高數據傳輸過(guò)程中的安全系數、提高網(wǎng)絡(luò )的通信質(zhì)量將是下一步需要研究的重點(diǎn)。