使用单片机实现GPRS通信小系统的研究

0 引 言

　　gprs(通用分组无线电业务)是利用包交换的概念发展的一套无线传输方式。gprs网络是基于现有的gsm(全球移动通信系统)网络实现的。在现有的gsm网络中需要增加一些节点，如ggsn(gprs网关支持节点)和sgsn(gprs服务支持节点)。sgsn的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与ggsn之间完成移动分组数据的发送和接收。ggsn主要起网关作用，可以与多种不同的数据网络连接，如isdn(综合业务数字网)、pspdn(包交换公用数据网)和lan(局域网)等。ggsn可以把gsm网中的gprs分组数据包进行协议转换，从而把这些分组数据包传送到远端的tcp/ip或x.25网络。

　　gprs网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持tcp/ip协议，可以直接与internet互通。因此，cprs在无线上网、环境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。1 gprs通信系统硬件设计

　　系统采用sony ericsson公司的内部嵌有tcp/ip协议栈的gprs通信模块gr47和pic18f6720单片机，二者的串口均支持rs-232通信标准。

　　核心设计在于单片机与gr47的连接和软件的编写。pic18f6720单片机具有两个usart(通用异步串行接口)，其中一个与gr47模块相连，进行数据和at命令的传输；另一个与终端芯片的串口相连，与终端进行通信。gr47模块外部需要安装天线。如图1所示。

　　pic18f6720单片机控制gr47模块发送和接收数据，在软件中采用串行口的中断来实现收发数据和转发数据。
1.1 picl8f6720简介

　　pic18f6720是microchip公司生产的较为高档的单片机。采用3.3 v供电，其大部分指令均为单周期指令，几乎所有的相关硬件配置都映射成特殊寄存器，大大提高了运行速度；具有a，b，c，d，e，f，g这7个可编程的i/o口；内部除了3840b的ram外，还有1024b的eeprom和128 kb的flash存储器；拥有4个定时器和多个中断源及2个中断优先级，有2个usart，功能十分强大，是一款性价比很高的芯片。1.2 gr47简介

　　gr47是sony ericsson公司生产的一款双频段gsm900/gsm=1800的通信模块。在此模块基础上，可进行gprs数据传输，具有支持短消息服务等功能。采用3.6 v电压供电；对外可提供多种接口，如天线接口、模拟音频接口、异步串行接口、sim卡接口等，也支持i2c通信；内部集成了tcp/ip协议栈，因此采用此芯片会大大降低微控制器编程工作的难度。

本方案中用到的gr47的端口并不多，对几个重点的连接点作如下说明：

a)串行口td：接单片机的rx2，rd接单片机的tx2。

b)dsr引脚：即datasetready，说明模块准备好接收数据，此引脚经过三极管开关电路与单片机的rb0相连。dsr为高表示处在数据模式，为低表示处在命令模式。

c)dtr引脚：即data terminal ready，说明终端设备准备好接收数据，可以通过控制此引脚电平的高低时间来进行gr47的数据态和命令态的切换。此引脚经过三极管开关电路与单片机的rf2相连。2 gprs通信系统软件设计

　　系统软件采用c语言编写，在mplab环境下编译。由于本系统是远程管理终端的一个模块，因此在程序的编写中要遵守一定的协议，这样才能保证正确通信。程序的主体是如何控制gr47的at命令对gr47进行初始设置和对信息数据的处理。程序总体上可以分为以下几个块：cprs连接的初始设置、短消息的判断处理、无数据传输时的心跳处理、数据判断转发等。主程序是把这些程序块有机结合到一起，相互控制，无限循环。 2.1 连接的建立

gprs模块连接到internet和gprs网络的实现过程如下：

a)单片机软件控制gr47模块开机，等待此模块正常启动。

b)通过单片机和gr47模块连接的串口，向gr47模块写入相应的at设置命令，进行初始化，使模块成功粘附在gprs网络上，获得网络运行商分配的动态ip地址，与目的终端建立连接。2.2 数据的处理

　　数据包在数据中心服务器和gprs服务器中的传输是基于ip数据包的，但明文传送ip包不可取，因此大多选用ppp(点对点协议)进行传输，实现通过gprs模块的数据和internet网络的透明传输。gr47内部集成了tcp/ip协议栈，所以用户对ip协议相关的程序就不必编写，可以直接通过gr47传递数据。

a)模块与internet上pc机的数据传输：要求pc机具有公网的ip地址和开放的端口以及监视传输报文的运行软件。这样，模块与intemet传输数据时，报文就会显示。在模块成功联入网络后，单片机只要将要发送的数据通过串口发给gr47，gr47就会把数据转发给相应的ip地址的pc机。

b)短消息数据的处理：gr47具有gsm的功能，可以与手机发送和接收短消息。短消息采用pdu格式，在程序中需要判断短消息的到来和读取短信