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GPRS數據傳送服務的無線通信控制器設計
摘要：GPRS數據傳送服務作為GSM網絡的一種新業務，已得到越來越多的系統運營商和系統開發商的重視。以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，可以開發出多種前景極其樂觀的各類應用。本文提出一個基于GPRS數據傳送服務的通信控制器的設計，并詳細闡述該控制器的實現原理。引言
能用分組無線業務GPRS（General Packet Radio Service）是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。基于這種業務的各種應用也蓬勃發展起來。以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，可以開發出多種前景極其樂觀的各類應用，如無線數據的雙向傳送、無線遠程檢測和控制等。典型的應用有：工業控制、環境保護、道路交通、商務金融、移動辦公、零售服務等等。
GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，需不需要利用電路交換模式的網絡資源；從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。
本文設計的GPRS無線通信控制器（以下簡稱控制器），內嵌了TCP/IP協議棧，采用工業級的GPRS模塊；適用于主機沒有TCP/IP協議棧，但使用串口通信的情況，例如單片機數據采集傳輸系統。
1 GPRS網絡數據的收發
終端設備通過串行方式接到控制器上并與GSM基站通道，但與電路交換或數據呼叫不同。GPRS數據分組是從基站發送到SGSN節點，而不是通過移動交換中心MSC連接到語音網絡上。SGSN與網關支持節點GGSM進行通信。GGSN對分組數據進行相應的處理，再發送到目的網絡，如Internet或X.25網絡，見圖1。來自Internet、標識有移動臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉發到SGSN，繼而傳送到移動臺上。
控制器工作時，用戶上位系統向控制器發送工作指令和數據，數據由IP模塊進行了TCP/IP協議轉換，打成IP數據包，再由MC35模塊以GPRS數據包的形式發送到SGSN。
由于GPRS網絡工作方式是以IP地址導址為基礎的，所以目標服務器端并非接入控制器與終端設備進行連接，只需要簡單接入Internet，并具備公網分配的IP地址即可。同時，因為GPRS終端產品本身由網絡提供商動態地分配IP地址，在未進入連接待機狀態時，其本身是不具備IP地址的（在連接中，模塊的IP地址為移動骨干網內局域網IP，無法被公網服務器解析，動態分配的制度使獲取比IP地址無意義）。因此在服務器與終端尚未建立連接前，目標服務器難以（可將短信轉換為命令內容）對終端設備及控制器進行控制。必須先將控制器進行相應初始化，并由設備終端主動向服務器發送數據，進行連接。
2 控制器內部的硬件實現
控制器內部由四部分構成：嵌入TCP/IP的單片機系統、MC35模塊、電源部分和外部接口部分。
在設計時，考慮到雙串口性能和高速的全靜態CMOS設計，嵌入式單片機系統選用臺灣Winbond的W77E58芯片作為MCU模塊的處理器芯片。它是高速的、與MCS-51指令兼容的、沒有多余指令周期的微控制器，在相同時鐘頻率下，運行同樣的指令要比傳統的8051快1.5～3.0倍。它完全是靜態CMOS設計，工作電壓為4.5V～5.5V，有32KB的片內程序ROM，內部有1KB SRAM，最高時鐘頻率可達40MHz；有雙指針、雙串口，13個中斷源，3個16位定時器。單片機W77E58通過串口1直接與MC35模塊相連接，完成對MC35模塊的初始化和基于GPRS業務的數據收發功能；同時串口2擴展MAX232標準串口與其它嵌入式系統或PC機進行數據交換。圖2是系統的硬件框圖。
MC35模塊是西門子公司生產的GSM雙頻GSM900/GSM1800無線模塊。它支持2種操作模式：一種是電路交換數據模式CSD，支持語音、數據、SMS和FAX業務；一種是分組交換模式GPRS，采用多時隙，支持CS1-CS4編碼。兩者最大的區別是，GPRS傳輸數據時不需要再撥號。2種模式的選擇通過AT指令來實現。MC35模塊提供40線的ZIF接口方式。
電源部分為單片機系統和GPRS模塊提供合適的電源。外部接口部分包括一個8腳數據接口、SMA（射頻同軸連接器）天線接口、SIM（Subscriber Identity Module，用戶識別）卡座接口。表1是各引腳的詳細說明。
表1 外部接口引腳說明
功能 名稱 引腳號 I/O 信號電平 注 釋 強制復位RST1I/O當模塊處于空閑或數據傳輸狀態時，該引腳下拉至0.45V以下（需至少0.1mA的下拉能力），持續3.5s可使系統復位。該引腳同時還作為系統看門狗信號輸出，可據此監視系統工作狀態fout,min=0.16Hz fout,max=1.53Hz正常情況下，該引腳處于看門狗信號輸出狀態并且輸出電流很微弱（0.01mA），因此必須使其處于高阻狀態；不得有外部上下拉電路RS232 RXD 2 I 該組引腳系標準RS232電平信號，可直接與PC機連接 如果連接PC機上Internet網，則需要使用CTS和RTS，其它通信方式示不需要這兩個引腳 TxD 3 O CTS 4 O RTS 5【GPRS數據傳送服務的無線通信控制器設計】相關文章：
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