內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊的應(yīng)用

引 言
隨著GPRS技術(shù)在無(wú)線通信領(lǐng)域中的發(fā)展，GPRSmodem作為GPRS在Internet上的PC機(jī)終端己獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地，在單片機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)用GPRSmodem實(shí)現(xiàn)Internet接入也開(kāi)始為人們所重視。GPRS具有永遠(yuǎn)在線、快速登錄、按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)勢(shì)。如果無(wú)線傳輸?shù)膬H僅是低速數(shù)據(jù)，則用成本較高的PC機(jī)來(lái)控制成本過(guò)高。目前，大部分使用的都是沒(méi)有內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊(如西門(mén)子公司的MC35)，這就需要在系統(tǒng)中另外加入TCP／IP協(xié)議。一般的做法是自己編寫(xiě)，或者使用操作系統(tǒng)再加入?yún)f(xié)議。

本文使用的SIMl00是Simcom公司推出的內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議的GPRS模塊。相對(duì)于沒(méi)有內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的模塊，SIMl00使用起來(lái)更方便，并且可以縮短開(kāi)發(fā)周期。

1 SIMl00模塊的接口
SIMl00模塊為用戶提供了功能完備的系統(tǒng)接口，在較短的研發(fā)周期內(nèi)，就可以集成自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶的工作主要集中在控制系統(tǒng)和人機(jī)界面方面。SIMl00模塊與應(yīng)用系統(tǒng)的連接接口主要提供外部電源、RS-232串口、SIM接口和音頻接口。

1.1 電源接口
SIMl00模塊使用鋰電池、鎳氫電池或者其他外部直流電潭供電，電源電壓為3．3～4．6 V，電源應(yīng)該具有至少2 A的峰值電流輸出能力。EXT電壓用于保證模塊與外部數(shù)字接口的電平匹配，VAVA則用于給音頻電路提供電源。其電源參考電路如圖1所示。

1．2 串行接口
SIMl00提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行接口，用戶可以通過(guò)串行口使用AT命令完成對(duì)模塊的操作。
在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，當(dāng)MCU需要通過(guò)串口與模塊進(jìn)行通信時(shí)，可以只用3個(gè)引腳：TXD、RXD和GND；但當(dāng)需要通過(guò)模塊上網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該盡量使用全部的串口信號(hào)引腳，包括DTR、RTS、DCD、CTS、TXD、RXD、RI和GND。其中，RI變化表示有來(lái)電呼入，可以連到MCU的中斷引腳或者其他輸入引腳供MCU查詢其狀態(tài)。當(dāng)模塊與PC通信時(shí)需要電平轉(zhuǎn)換，與PC機(jī)類標(biāo)準(zhǔn)串行口的參考接口電路如圖2所示。

1．3 SIM卡接口
模塊支持外部SIM卡，可以直接與3．0V SIM卡或者1．8V SIM仁連接，并自動(dòng)監(jiān)測(cè)和適應(yīng)SIM卡類型。SIM卡引腳功能如表l所列。
SIM卡連接的參考電路如圖3所示。
另外，SIMl00還提供許多其他接口，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的配置來(lái)增加功能，如輸入／輸出接口、網(wǎng)絡(luò)指示燈、SPILCD接口、蜂鳴器、音頻通道和鍵盤(pán)等。

2 AT指令控制SIMl00接入GPRS
2．1 AT指令簡(jiǎn)介
AT指令集一般指專門(mén)用來(lái)控制調(diào)制解調(diào)器的指令集。該指令集最初由美國(guó)Hayes公司推出，專門(mén)用于數(shù)據(jù)傳輸通信領(lǐng)域，目前己成為全球通用的標(biāo)準(zhǔn)，任何與Hayes兼容的調(diào)制解調(diào)器都可使用這些指令。
AT指令是以AT開(kāi)頭、CR>LF>結(jié)尾的特定字符串，AT后面緊跟的字母和數(shù)字表明AT指令的具體功能。AT指令具有以下特點(diǎn)：
①幾乎所有的AT指令(除了“A/”及“+++”兩個(gè)指令外)都以一個(gè)特定的命令前綴開(kāi)始，以一個(gè)命令結(jié)束標(biāo)志符結(jié)束。命令前綴一般由AT兩個(gè)字符組成，命令結(jié)束符通常為CR>LF>。
②每一條AT指令執(zhí)行完后，調(diào)制解調(diào)器都會(huì)返回一個(gè)結(jié)果，以對(duì)接收到的命令作出應(yīng)答。

指令集分成標(biāo)準(zhǔn)AT指令集(Standard V．25ter ATCommands)、AT增強(qiáng)指令集(AT Commands for En-hanced Functions)和傳真指令集(AT Commands forFAX)等。根據(jù)具體的產(chǎn)品，不同的廠商還會(huì)設(shè)計(jì)特殊的指令集供設(shè)置使用，例如奉系統(tǒng)中使用的無(wú)線GSM模塊，根據(jù)ETSI-GSM07．07和ETSI-GSM07．05協(xié)議，給調(diào)制解調(diào)器增加了一些擴(kuò)充指令。

2.2 建立GPRS連接
在本系統(tǒng)中，需要利用TCP／UDP協(xié)議來(lái)完成GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的裝幀和拆幀。SIMl00 GSM／GPRS模塊內(nèi)置TCP／UDP協(xié)議，微處理器向該模塊直接發(fā)送AT指令可建立TCP／IP連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。下面是模塊的一些初始設(shè)置。
①置通信波特率。可以使用“AT+IPR=115200”命令，把波特率設(shè)為115 200 bps或者其他速率。SIMCOM模塊默認(rèn)為ll5200 bps。
②置接入網(wǎng)關(guān)。通過(guò)“AT+CGDCONT=1”、“IP”、“CMNET”命令，設(shè)置GPRS接入網(wǎng)關(guān)為移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)。
③設(shè)置移動(dòng)終端的類別。通過(guò)AT+CGCLASS=“B”設(shè)置移動(dòng)終端的類別為B類，即同時(shí)監(jiān)控多種業(yè)務(wù)，但只能運(yùn)行一種業(yè)務(wù)。也就是說(shuō)，在同一時(shí)間只能使用GPRS上網(wǎng)，或者使用GSM的語(yǔ)音通信。
④測(cè)試GPRS服務(wù)是否開(kāi)通。使用“AT+CGACT=1，1”命令激活GPRS功能。如果返回OK，則表示GPRS連接成功；如果返回ERROR，則意味著GPRS失敗，應(yīng)檢查一下SIM卡的GPRS業(yè)務(wù)是否已開(kāi)通，GPRS模塊天線是否安裝正確等問(wèn)題。

2．3 TCP／UDP連接舉例
(1)通過(guò)TCP的連接

發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程如圖4所示。

3 SIMlD0的典型應(yīng)用
SIMl00模塊可以應(yīng)用于很多的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，下面的例子是其在遠(yuǎn)程家居電器控制中的應(yīng)用。

此系統(tǒng)的控制思路是客戶機(jī)通過(guò)SIMl00接收來(lái)自Internet的控制數(shù)據(jù)，通過(guò)串口傳送給AT89C5[3-4]；單片機(jī)分析數(shù)據(jù)來(lái)源，如果合法(包括來(lái)源合法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合法)，則驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)控制家中電器或反饋電器的狀態(tài)信息。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

接收?qǐng)?zhí)行程序流程如圖6所示。

發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程可以參考圖4。整個(gè)系統(tǒng)由于采用了SIMl00模塊，大大減小了系統(tǒng)資源的開(kāi)銷，因此可以根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際要求來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)，而不必為實(shí)現(xiàn)TCP／IP協(xié)議選用性能和價(jià)格都更高的微處理器甚至是存儲(chǔ)器。軟件部分的工作重心主要放在控制部分，以縮短研發(fā)周期。

4 總 結(jié)
市場(chǎng)上有根多GPRS模塊可供選擇，有的適用于工業(yè)及車載高可靠場(chǎng)合，當(dāng)然價(jià)格也更高；但在一般的工業(yè)及車載應(yīng)用中，如果用戶對(duì)成本較敏感，則可以選用Simcom公司的SIMl00。其在功能、性能和價(jià)格三方面做了很好的折中。尤其是內(nèi)置了TCP／IP協(xié)議，使得軟件部分的工作量減小；對(duì)于不需要操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用十分適合，可以有效地降低成本，縮短研發(fā)周期。