基于GPRS的SOCKET通信的應用研究

摘要：SOCKET通信是目前常用的通信方式之一。文中以8位單片機AT89C52作為微控制器，它利用自帶的異步串口與電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232和GPRS模塊連接，使用AT命令對GPRS模塊LT8030進行控制，從而實現(xiàn)SOCKET通信。詳細介紹SOCKET通信中要用到的AT命令，并給出實現(xiàn)SOCKET通信的完整程序。

關鍵詞：SOCKET通信 GPRS 串行通信 AT命令

引 言

　　GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務的簡稱，是一種以全球手機系統(tǒng)（GSM）為基礎的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)[1]。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點，而且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，無需經(jīng)過PSTN（公用電話交換網(wǎng)）等網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)接，可直接與Internet網(wǎng)互通。因此GPRS業(yè)務在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。

　　在網(wǎng)絡設置中有HTTP、SOCKET等類型。SOCKET是建立在傳輸層協(xié)議(主要是TCP和UDP)上的一種套接字規(guī)范，它定義兩臺計算機間進行通信的規(guī)范（也是一種編程規(guī)范）。如果說兩臺計算機是利用一個通道進行通信，那么這個通道的兩端就是兩個套接字。套接字屏蔽了底層通信軟件和具體操作系統(tǒng)的差異，使得任何兩臺安裝了TCP協(xié)議軟件和實現(xiàn)了套接字規(guī)范的計算機之間的通信成為可能。

1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)的組成如圖1所示。該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡，單片機通過串口對GPRS模塊進行收發(fā)控制，實現(xiàn)SOCKET通信。

　　系統(tǒng)各部分的說明如下：

　　① 單片機采用了AT89C52，它帶有一個串口；

　?、?GPRS模塊。本文以利事達信息技術(shù)有限公司開發(fā)的GPRS模塊LT8030[2]為例。LT8030內(nèi)嵌了完整的TCP/IP協(xié)議棧，包括TCP、UDP、FTP、SOCKET、Telnet、POP3、SMTP、HTTP等，為用戶提供了更簡單的網(wǎng)絡接口。LT8030采用的GPRS技術(shù)，無縫覆蓋、永遠在線且按流量計費，緊密結(jié)合產(chǎn)品應用領域所遇到的實際問題，進行全面的優(yōu)化和升級，使產(chǎn)品開發(fā)變得更容易、更快捷。它采用標準的RS232 接口，用戶可以通過單片機或其他CPU的UART口，使用相應的AT命令對模塊進行控制，達到使其產(chǎn)品可以輕松進入GPRS網(wǎng)絡的目的。

　?、?服務器。建立SOCKET連接必須具有公網(wǎng)的IP地址，故應保證服務器中心計算機連接到Internet并且取得公網(wǎng)IP地址。在單片機對GPRS模塊控制之前，服務器端需運行SOCKET端口監(jiān)聽程序（此監(jiān)聽程序一般是現(xiàn)成的），并且設為監(jiān)聽狀態(tài)，端口號也要設定，例如port：1024。

2 單片機與GPRS模塊的連接

　　單片機與GPRS模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設定，通常為9600 bps。采用RS232電纜方式進行連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好。單片機通過電平轉(zhuǎn)換電路與GPRS模塊連接，電路比較簡單，電路原理圖如圖2所示。所涉及的芯片MAX232用于串行通信接口與232通信接口之間的電平轉(zhuǎn)換[3]。

　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1系統(tǒng)組成框圖

　

　　　　　　　　　　　　圖2單片機與GPRS模擬連接的電路原理圖

　　MAX232的T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳；T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS232電平的引腳。TTL/CMOS電平的T1IN、T2IN引腳應接AT89C52的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT、R2OUT應接AT89C52的串行接收引腳RXD。與之對應，RS232電平的T1OUT、T2OUT應接GPRS模塊的接收端RXD；R1IN、R2IN應接GPRS模塊的發(fā)送端TXD。

　　現(xiàn)選用其中一路發(fā)送/接收,R1OUT接AT89C52的RXD，T1IN接AT89C52的TXD,T1OUT接GPRS模塊的RXD, R1IN接GPRS模塊的發(fā)送端TXD。因為MAX232具有驅(qū)動能力，所以不需要外加驅(qū)動電路。

3 建立SOCKET連接的命令

　　下面對SOCKET通信中要用到的一些AT命令[2]進行說明。

　　3.1 基本設置

　?、?GPRS ISP 碼。
　　AT+IISP1=*99***1# //全國通用

　　② 登錄用戶名。
　　AT+IUSRN=WAP//GPRS網(wǎng)絡登錄名

　?、?登錄密碼。
　　AT+IPWD=WAP// GPRS網(wǎng)絡登錄密碼

　?、?MODEM 類型。
　　AT+IMTYP=2 //定義GPRS MODEM

　?、?初始化命令。
　　AT+IMIS=“AT+CGDCONT=1,ip,CMNET”

　?、?域名服務器。
　　AT+IDNS1=211.136.18.171
　　//DNS服務器地址，全國通用

　?、?擴展碼（XRC）。
　　AT+IXRC=0

　　3.2 SOCKET設置

　?、?建立一個TCP通信。
　　AT+ISTCP：218.66.16.173,1024CR>
　　建立SOCKET連接，218.66.16.173為應用服務中心計算機端IP地址（實際地址由實際情況決定），1024 為端口號（端口號由中心SOCKET端口監(jiān)聽程序設置決定）。 如果連接成功，LT8030返回I/xxx。xxx為LT8030中本次SOCKET連接的句柄號。中心監(jiān)聽程序會顯示連接的終端IP地址。如果連接失敗，LT8030返回I/ERROR(xxx)。xxx為錯誤代碼。

　?、?發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　AT+ISSND%：xxx,string Length>：string>
　　發(fā)送數(shù)據(jù)，xxx為句柄，string Length>為要發(fā)送的字符長度，string>為要發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送成功后，在中心端可看到終端發(fā)送的數(shù)據(jù)。最多一次能夠發(fā)送5K以下的數(shù)據(jù)。

　　③ 查詢SOCKET狀態(tài)。
　　AT+ISST：xxxCR>
　　查詢SOCKET狀態(tài)，xxx為句柄。 LT8030返回I/SOCKETstat>。如果SOCKETstat>= 000，表示該端口連接正常；如果SOCKETstat>≥1，LT8030通過該端口從中心接收存在Buffer 里的字節(jié)數(shù)；如果SOCKETstat>0，則SOCKET錯誤。

　?、?接收數(shù)據(jù)。
　　AT+ISRCV：xxxCR>
　　xxx為句柄。該指令會讀取LT8030通過該句柄從中心接收到的，存在Buffer 里的數(shù)據(jù)；Buffer最大可存儲30K的數(shù)據(jù)。

　?、?關閉SOCKET通道。
　　AT+ISCLS：xxx
　　關閉SOCKET通道，xxx為句柄。

4 程序的設計　　

　　根據(jù)單片機與GPRS模塊通信協(xié)議的約定，單片機串行口設為方式1，波特率為9 600 bps，8位UART，1位起始位，1位停止位，無奇偶校驗。上電后，首先向GPRS模塊發(fā)送基本設置命令，即ISP碼、用戶名及用戶密碼幀等，其中ISP碼必須為“*99***1#”，用戶名和用戶密碼可以任意設置，但不能為空。在使用LT8030 GPRS 上網(wǎng)功能之前，必須正確設置這些參數(shù)。參數(shù)一旦設置后，即永久保存，以后無需重新再設( 以上設定為LT8030C出廠時的默認參數(shù))。然后向GPRS模塊發(fā)送SOCKET設置幀，如成功，則點和點通信環(huán)境已建立，接著就調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

　　開機上電后，程序在主函數(shù)中運行，單片機進行初始化。初始化包括設置串口工作方式、波特率，并初始化變量參數(shù)和標志位。

　　編著注：實現(xiàn)SOCKET通信的完整程序，見本刊網(wǎng)站（www.dpj.com.cn）。

結(jié)語

　　隨著計算機和通信技術(shù)的進步,當今社會的生產(chǎn)正朝著高效、準確和穩(wěn)定的方向發(fā)展,這對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性、信息量提出了更高的要求,為此介紹利用GPRS模塊實現(xiàn)SOCKET通信的系統(tǒng)。本文采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊LT8030，在8位微控制器AT89C52上實現(xiàn)了對LT8030的控制，并實現(xiàn)了基于GPRS的SOCKET通信功能，具有外圍器件少、電路簡單、系統(tǒng)成本低等優(yōu)點。

　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻

1 J R (Bud)Bates. 通用分組無線業(yè)務（GPRS）技術(shù)與應用. 朱洪波，等譯. 北京:人民郵電出版社,2004
2 利事達信息技術(shù)有限公司.LT8030介紹
3 胡偉,季曉衡.單片機C程序設計及應用實例. 北京:人民郵電出版社,2003
4 張毅剛,彭喜元,等.MCS51單片機應用設計.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2002

余琴:研究生，主要從事智能儀器設計與嵌入式系統(tǒng)方向的研究。
趙振華:研究生導師，副教授，主要從事智能儀器設計與嵌入式系統(tǒng)方向的研究與教學。