GPRS无线通信系统设计方案.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES8页第PAGE\*MERGEFORMAT8页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT8页MSC1210的GPRS无线通信系统设计引言近年来,通信技术和网络技术的迅速发展,特别是无线通信技术的发展,使得电力系统的自动化程度进一步提高。GSM网络出现后，技术人员很快把GSM模块嵌入到各种仪表仪器中，如多功能电能表、故障测录仪、抄表系统和用电负荷监控等，从而使这些仪表仪器具有远程通信功能。GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务,支持TCP/IP协议，可以与分组数据网（Internet等）直接互通。GPRS无线传输系统的应用范围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。本文设计的GPRS无线通信模块，内嵌了TCP/IP协议，采用工业级的GPRS模块，适用于单片机数据采集传输系统没有TCP/IP协议栈，但使用串口通信的情况。1GPRS通信原理及应用特点1.1GPRS简介GPRS是通用无线分组业务（GeneralPacketRadioSystem）的缩写，是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。有了GPRS，用户的呼叫建立时间大大缩短，几乎可以做到“永远在线”。此外，GPRS是以营运商传输的数据量而不是连接时间为基准来计费，从而令每个用户的服务成本更低。1.2基本工作原理GPRS是在原有的基于电路交换（CSD）方式的GSM网络上引入两个新的网络节点：GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点（GGSN）。SGSN和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统。GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。图1给出了GPRS与Internet连接原理框图。GPRS终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。若分组数据是发送到另一个GPRS终端，则数据由GPRS骨干网发送到SGSN，再经BSS发送到GPRS终端。2嵌入式GPRS通信系统的实现2.1GPRS模块的硬件设计嵌入式GPRS无线通信模块主要由嵌入TCP/IP的单片机（MSC1210Y5）、GPRS模块、SIM卡座、外部接口和扩展数据存储器等部分组成。图2是系统的硬件框图。MSC1210控制GPRS模块接收和发送信息，通过标准RS232串口和外部控制器（比如数据采集端）进行数据通信。用软件实现中断，完成数据的转发。2.1.1单片机模块单片机采用美国德州仪器公司最新推出的基于8051内核的MSC1210Y5。该芯片具有很强的数据处理能力，时钟频率为33MHz，指令运行速度实际上与运行在99MHz时钟频率下的标准8051内核相当。32KBFlash程序存储器，256B内部RAM和1024B片上SRAM，2KB启动ROM，支持串行和并行的在系统编程。双数据指针DPTR0和DPTR1可加快数据块的移动速度。其主要实现过程如下：①通过AT指令初始化GPRS无线模块，使之附着在GPSR网络上，获得网络运营商动态分配的GPRS终端IP地址，并与目的终端建立连接。②通过串口0扩展MAX232标准串口和外部控制器（例如数据采集端）连接，外部控制器端接出标准串口，按照约好的协议可很容易利用本设计的控制器进行通信。③复用P1.2和P1.3，也就是串口1分别和GPRS模块的TXD0和RXD0连接，P1口的其他6个端口分别接到GPRS模块对应的剩余RS232通信口，通过软件置位完成对MC35的初始化和控制GPRS模块的收发数据。2.1.2扩展数据存储器部分MSC1210的Flash存储器可全部作为Flash程序存储器，也可以全部作为数据Flash程序。因为要嵌入实时操作系统和网络协议，需要一定的空间，因此将其全部用作程序存储器，而通过74HC573作为地址锁存器，扩展6264作为外部数据存储器，8KB的数据存储空间足够程序正常运行。图3给出了MSC1