內置TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊的應用
出處：武漢理工大學 杜土 李波 發(fā)布于：2007-09-24 08:56:29
介紹內置TCP／IP協(xié)議的SIMl00模塊，給出其硬件組成的部分參考電路以及如何通過AT指令操作SIMl00接入GPRS，并在此基礎上將SIMl00應用于遠程家居電器的控制系統(tǒng)。實踐證明，把SIMl00作為微處理器的輔助器件，可以更簡單地實現(xiàn)無線互聯(lián)網的接入。
關鍵詞 GPRS SIM100 AT指令
引 言
隨著GPRS技術在無線通信領域中的發(fā)展，GPRSmodem作為GPRS在Internet上的PC機終端己獲得了越來越廣泛的應用。相應地，在單片機系統(tǒng)中運用GPRSmodem實現(xiàn)Internet接入也開始為人們所重視。GPRS具有永遠在線、快速登錄、按流量計費等優(yōu)勢。如果無線傳輸?shù)膬H僅是低速數(shù)據(jù)，則用成本較高的PC機來控制成本過高。目前，大部分使用的都是沒有內置TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊(如西門子公司的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，或者使用操作系統(tǒng)再加入?yún)f(xié)議。
本文使用的SIMl00是Simcom公司推出的內嵌TCP／IP協(xié)議的GPRS模塊。相對于沒有內置TCP/IP協(xié)議的模塊，SIMl00使用起來更方便，并且可以縮短開發(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，就可以集成自己的應用系統(tǒng)。用戶的工作主要集中在控制系統(tǒng)和人機界面方面。SIMl00模塊與應用系統(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提供標準的RS-232串行接口，用戶可以通過串行口使用AT命令完成對模塊的操作。
在應用設計中，當MCU需要通過串口與模塊進行通信時，可以只用3個引腳：TXD、RXD和GND；但當需要通過模塊上網時，應該盡量使用全部的串口信號引腳，包括DTR、RTS、DCD、CTS、TXD、RXD、RI和GND。其中，RI變化表示有來電呼入，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)。當模塊與PC通信時需要電平轉換，與PC機類標準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，并自動監(jiān)測和適應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)的配置來增加功能，如輸入／輸出接口、網絡指示燈、SPILCD接口、蜂鳴器、音頻通道和鍵盤等。
2 AT指令控制SIMl00接入GPRS
2．1 AT指令簡介
AT指令集一般指專門用來控制調制解調器的指令集。該指令集初由美國Hayes公司推出，專門用于數(shù)據(jù)傳輸通信領域，目前己成為通用的標準，任何與Hayes兼容的調制解調器都可使用這些指令。
AT指令是以AT開頭、<CR><LF>結尾的特定字符串，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：
?、賻缀跛械腁T指令(除了“A/”及“+++”兩個指令外)都以一個特定的命令前綴開始，以一個命令結束標志符結束。命令前綴一般由AT兩個字符組成，命令結束符通常為<CR><LF>。
?、诿恳粭lAT指令執(zhí)行完后，調制解調器都會返回一個結果，以對接收到的命令作出應答。
指令集分成標準AT指令集(Standard V．25ter ATCommands)、AT增強指令集(AT Commands for En-hanced Functions)和傳真指令集(AT Commands forFAX)等。根據(jù)具體的產品，不同的廠商還會設計特殊的指令集供設置使用，例如奉系統(tǒng)中使用的無線GSM模塊，根據(jù)ETSI-GSM07．07和ETSI-GSM07．05協(xié)議，給調制解調器增加了一些擴充指令。
2.2 建立GPRS連接
在本系統(tǒng)中，需要利用TCP／UDP協(xié)議來完成GPRS業(yè)務數(shù)據(jù)的裝幀和拆幀。SIMl00 GSM／GPRS模塊內置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連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。下面是模塊的一些初始設置。
①置通信波特率。可以使用“AT+IPR=115200”命令，把波特率設為115 200 bps或者其他速率。SIMCOM模塊默認為ll5200 bps。
?、谥媒尤刖W關。通過“AT+CGDCONT=1”、“IP”、“CMNET”命令，設置GPRS接入網關為移動夢網。
?、墼O置移動終端的類別。通過AT+CGCLASS=“B”設置移動終端的類別為B類，即同時監(jiān)控多種業(yè)務，但只能運行一種業(yè)務。也就是說，在同一時間只能使用GPRS上網，或者使用GSM的語音通信。
?、軠y試GPRS服務是否開通。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，應檢查一下SIM卡的GPRS業(yè)務是否已開通，GPRS模塊天線是否安裝正確等問題。
2．3 TCP／UDP連接舉例
(1)通過TCP的連接
發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程如圖4所示
3 SIMlD0的典型應用
SIMl00模塊可以應用于很多的遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，下面的例子是其在遠程家居電器控制中的應用。
此系統(tǒng)的控制思路是客戶機通過SIMl00接收來自Internet的控制數(shù)據(jù)，通過串口傳送給AT89C5[3-4]；單片機分析數(shù)據(jù)來源，如果合法(包括來源合法和數(shù)據(jù)結構合法)，則驅動執(zhí)行機構來控制家中電器或反饋電器的狀態(tài)信息。其系統(tǒng)結構框圖如圖5所示。
接收執(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。整個系統(tǒng)由于采用了SIMl00模塊，大大減小了系統(tǒng)資源的開銷，因此可以根據(jù)應用的實際要求來構建系統(tǒng)，而不必為實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議選用性能和價格都更高的微處理器甚至是存儲器。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
市場上有根多GPRS模塊可供選擇，有的適用于工業(yè)及車載高可靠場合，當然價格也更高；但在一般的工業(yè)及車載應用中，如果用戶對成本較敏感，則可以選用Simcom公司的SIMl00。其在功能、性能和價格三方面做了很好的折中。尤其是內置了TCP／IP協(xié)議，使得軟件部分的工作量減??；對于不需要操作系統(tǒng)的簡單應用十分適合，可以有效地降低成本，縮短研發(fā)周期。
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