GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊.doc

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1、摘要:針對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對系統(tǒng)構(gòu)建的方便性與數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘囊螅岢隽艘环N基于移動GPRS無線通信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方案。該方案利用GPRS的Internet接入功能,通過移動公司的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊與遠(yuǎn)程主機之間的無線通信。分析了該數(shù)據(jù)采集模塊的原理與結(jié)構(gòu),嵌入式TCP/IP/PPP協(xié)議的實現(xiàn),以及GPRS模塊的驅(qū)動設(shè)計。并由此研制出一臺基于Winbond單片機與c;PRS模塊的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),測試結(jié)果證明了訪采集模塊的穩(wěn)定性與可靠性。關(guān)鍵詞:GPRS模塊;數(shù)據(jù)采集;TCP/IP/PPP協(xié)議;MC35i0引言???數(shù)據(jù)采集與工業(yè)生產(chǎn)和

2、國民生活息息相關(guān),大到電力部門各變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、礦業(yè)生產(chǎn)單位的安全生產(chǎn),小到社區(qū)居民的電表、水表抄表系統(tǒng),因此數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)直接關(guān)系到人們生活質(zhì)量的提高。傳統(tǒng)的電表、水表的數(shù)據(jù)采集多采取人工抄表的方式,不僅浪費了大量的人力物力,抄表精度也不高;當(dāng)前的卡式預(yù)付費表由于要將付費額與消費量存入IC卡中,作為電表、水表與監(jiān)控中心的通信媒介,安全性有待提高;工業(yè)生產(chǎn)中多采用Internet網(wǎng)絡(luò)通信或是RS485總線來實現(xiàn)各監(jiān)測點與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信,對于采集點分布集中時尚可實現(xiàn),但是像電力系統(tǒng)變電站等多分布在郊區(qū)且節(jié)點多的系統(tǒng)來說不僅通信線路的鋪設(shè)是

3、一筆巨大的費用,受自然環(huán)境的影響也特別大,可靠性得不到保障。???GPRS無線上網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展給數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展帶來了新的活力。GPRS(GeneralPacket,RadioService)是當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)通信向3G標(biāo)準(zhǔn)的過渡階段,即2.5G標(biāo)準(zhǔn)。GPRS在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入分組交換的功能,支持TCP/IP協(xié)議,可以與Inter—net直接相通,因此已在消費電子中得到了廣泛的應(yīng)用。GPRS理論最高通信速率可達到171.2Kb/s,且國內(nèi)外各大通信公司均推出了各自的GPRS通信模塊,穩(wěn)定性好,完全能夠滿足各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需要,因此

4、,GPRS無線通信技術(shù)的應(yīng)用必將給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展帶來巨大的變化。lGPRS通信原理及數(shù)據(jù)采集模塊的整體結(jié)構(gòu)1.1GPRS無線通信原理???基于GPRS的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由三部分構(gòu)成:位于數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場的GPRS數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)運營商提供GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集模塊位于各個數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場,由于移動公司的通信范圍已覆蓋我國的絕大部分地區(qū),各數(shù)據(jù)采集模塊可分散地安裝在各種復(fù)雜的地理環(huán)境中而不必考慮線路鋪設(shè)等復(fù)雜的問題。GPRS網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)交換的橋梁。數(shù)據(jù)采集模塊與測量儀表進行數(shù)據(jù)通信,將測量儀

5、表產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)通過移動基站實時發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的GGSN(GatewayGPRSSupportNode)服務(wù)器,GGSN分配給GPRS數(shù)據(jù)采集終端相應(yīng)的IP地址,從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集終端與Internet的連接,再通過In—ternet網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到位于監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。GPRS模塊可以是始終在線的,因此位于監(jiān)控中心的工作人員可以實時了解到終端設(shè)備的工作情況并做出相應(yīng)的工作指示。1.2數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)???數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)檢測儀器與遠(yuǎn)程監(jiān)測終端的無線數(shù)據(jù)傳輸,如圖2所示,模塊以Winbond的高性能單片機W77E5

6、8為控制核心,通過將串口采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)初步處理后傳送給GPRS模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信。W77E58是Winbond公司推出的一款快速8051兼容微控制器,它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計,整體運行速度要比標(biāo)準(zhǔn)的8051快2.5倍。W77E58具有1KB的片上外部數(shù)據(jù)存儲器和32KB的FLASHEPROM,省去了外擴SRAM所需的I/O引腳,從而用來擴展鍵盤與液晶顯示屏。???W77E58較為突出的特性是它具有兩個增強型全雙工串行口,在數(shù)據(jù)采集模塊中可將一個串口采用RS232協(xié)議與GPRS模塊進行數(shù)據(jù)通信,另外一個串口則采用RS485協(xié)議接收檢測儀器發(fā)送的數(shù)據(jù)。

7、RS485是在工業(yè)檢測現(xiàn)場應(yīng)用非常廣泛的現(xiàn)場總線,總線上一臺主機可以與多達32臺從機進行通信。在實際應(yīng)用中可將一臺GPRS數(shù)據(jù)采集模塊與多臺檢測設(shè)備通過RS485總線相連,提高通信模塊的利用率,這在電表、水表等低成本的檢測儀表無線通信應(yīng)用中十分重要。???GPRS無線通信模塊負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā),GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信需要TCP/IP/PPP協(xié)議支持,當(dāng)前常見的GPRS模塊可分為自帶TCP/IP協(xié)議棧與不帶協(xié)議棧的兩大類,自帶協(xié)議棧的模塊有Simcom的SIMl00,使用方便,用戶只需通過AT指令來控制數(shù)據(jù)傳輸就能實現(xiàn)無線通信,當(dāng)然價格相對較高;

8、而不帶協(xié)議棧的模塊還需用戶自己在單片機中實現(xiàn)嵌入式TCP/IP/PPP協(xié)議棧來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。考慮到模塊的成本與W77E58高性能,這里選

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