GPRS数据传输模块的设计与实现

　　１　引　言

　　随着市场上对无线数据业务的需求日益增多，运营商纷纷大力发展自身领域内的数据服务，力求在激烈的竞争中占得先机。传统的ＧＳＭ网络仅能支持９．６　ｋｂ／ｓ速率的数据传输业务，这远远不能满足用户对高速无线数据业务的需求。通用分组无线业务（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　ＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ，ＧＰＲＳ）是构架在传统ＧＳＭ网络之上的一种标准化的分组交换数据业务，他可以提供高达１１５　ｋｂ／ｓ速率的分组数据业务，从而使得包括图片、话音和视频的多媒体业务在无线网络中的传输成为现实。

　　ＧＰＲＳ被认为是第二代移动通信系统向第三代移动通信演进的重要一步。相对原来ＧＳＭ的拨号方式的电路交换数据传送方式，ＧＰＲＳ是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优点。ＧＰＲＳ允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。随着无线数据传输技术的迅速发展，ＧＰＲＳ已经成为实现无线数据业务的承载方式。

　　２　硬件设计

　　２．１　西门子ＭＣ５５模块

　　本次研究选用的ＧＰＲＳ模块是西门子的ＭＣ５５模块，这款无线模块是当今市场上尺寸的三频模块。ＭＣ５５的端到端连接器是通过５０针０．５　ｍｍ宽的引脚连接到芯片应用平台的。５０个引脚用于控制各个逻辑单元，传输数据和音频信号，并供给功率提供队列。一个多用途的音频概念提供各种各样音频接口，每种接口都可用在端到端连接器上：１个数字音频接口（ＤＡＩ）和２个模拟音频接口。利用ＡＴ指令，可以轻松地来回接通，并且选择不同音频方式的命令。

　　ＭＣ５５重要的状态是处于０　Ｖ（用于低数据比特和ＯＮ状态）和２．６５　Ｖ（用于高数据比特和ＯＦＦ状态）。这款芯片是被设计用于作为一个数据通信设备（ＤＣＥ）的，基于传统的ＤＣＥ－ＤＴＥ连接，他与用户应用端进行串口通信，串行接口如图１所示。

　　２．２　ＧＰＲＳ数据传输模块硬件设计

　　本次研究设计主要是应用ＧＰＲＳ模块与单片机进行数据传输，因此涉及的硬件主要是单片机和ＧＰＲＳ模块，而这里选用的ＧＰＲＳ模块是西门子的ＭＣ５５，而单片机则是选用５１系列。

　　ＧＰＲＳ模块和单片机之间的数据通信主要是通过端口ＴＸＤ０与ＴＸＤ之间，ＲＸＤ０与ＲＸＤ之间的数据传输来完成。其中ＧＰＲＳ模块上的ＴＸＤ０口是用于接收从单片机传来的数据，而单片机上的ＴＸＤ端口是用于向ＧＰＲＳ模块传送数据的。ＧＰＲＳ模块上的ＲＸＤ０口是用于向单片机发送数据，单片机的ＲＸＤ口则是用于接收从ＧＰＲＳ模块传输来的数据。

　　由于该模块电源引脚有５个，且电压都是３．３～４．８　Ｖ，因此这里将５个引脚连在一起，直接接到外部电源上。ＧＰＲＳ模块上的引脚ＩＧＴ主要是用于点火复位，这里作用是做ＧＰＲＳ模块的一个复位转换。在ＭＣ５５的基带处理器上有一个综合ＳＩＭ接口，他直接接线到主机接口（端到端连接器），用于连接到外部的ＳＩＭ卡座。这里接的ＳＩＭ卡有６个引脚ＣＣＣＬＫ，ＣＣＶＣＣ，ＣＣＩＯ，ＣＣＲＳＴ，ＣＣＩＮ以及ＣＣＧＮＤ分别对应接在ＭＣ５５的第１到第６个引脚上。模块的连接器和ＳＩＭ卡座的引脚之间的距离不要超过２０　ｃｍ，为了达到的效果，在ＳＩＭ支架下敷设一层铜隔离网，该层敷铜与ＳＩＭ卡的ＣＣＧＮＤ引脚相连。ＣＣＶＣＣ和ＣＣＧＮＤ之间的两个电容要离引脚尽量近，并且走线尽量阻抗低，以满足规范要求。单片机与键盘相连，可以通过键盘来向单片机发送数据。该单片机的振荡器的晶振为１１．０５９　２　ＭＨｚ，数据传输率设置为９　６００　ｂ／ｓ。单片机的复位键ＲＥＳＥＴ为高电平时复位。

　　ＧＰＲＳ数据传输模块硬件部分的电路原理图如图２所示。

　　３　软件系统

　　这个程序主要是完成ＧＰＲＳ模块与单片机之间的数据传输，单片机有５１系列的，设定的单片机串行口工作方式为模式１，８位ＵＡＲＴ，数据传输率为可变；定时器１的工作方式为模式２，数据传输率设置为９　６００　ｂ／ｓ，晶振为１１．０５９　２　ＭＨｚ。我们传输的主要是ＡＴ指令，这里传输的ＡＴ指令有所拨的号码，ＤＮＳ服务的ＩＰ地址，ＧＰＲＳ服务提供商的密码，接入ＧＰＲＳ服务的ＡＰＮ。当然还需要建立一个ＴＣＰ通讯，此服务的客户内容包括ＩＰ、地址以及远方主机的ＴＣＰ端口号，以上就是所传输的信息。

　　该程序的主程序是对ＡＴ指令进行发送和接收，在完成发送和接收数据时是分别调用数据发送子程序和数据接收子程序，而这里共包括三个子程序：数据发送子程序、数据接收子程序以及延时子程序。

　　程序流程图如图３和图４所示。

　　该程序中的基本设置里，传输ＧＰＲＳ服务提供商的密码是设为０的，传输接入ＧＰＲＳ服务的ＡＰＮ值，现在只有一个中国移动的ＡＰＮ是ｃｍｎｅｔ，这里建立了一个ＴＣＰ通讯，此服务的客户内容包括ＩＰ、地址以及远方主机的ＴＣＰ端口号。这里的ＥＡ是总中断标志位，给ＥＡ赋０是关闭所有的中断。这里用的串行口工作方式是模式１，通用异步收发器ＵＡＲＴ是采用８位的，且数据传输率可变。而定时器１处于工作方式２，初值自动重新装入的８位定时器／计数器。主程序主要是调用发送子程序和接收子程序来完成数据的发送和接收功能，主程序需要调用一个延时子程序。在发送子程序中，主要要注意的是当发送数据完毕后，ＴＩ会自动置高，而ＴＩ＝１，表示帧发送结束，所以要将ＴＩ清零，准备下发送。接收子程序中需要注意的是当发送数据结束后，ＲＩ会自动置高，而ＲＩ＝１表示帧接收结束，所以这里需要将ＲＩ清零，准备下发送。

　　４　结语

　　ＧＰＲＳ数据传输模块有着极为广泛的应用。尽管ＧＰＲＳ是第二代移动通信技术ＧＳＭ向第三代移动通信（３Ｇ）的过滤技术，然而他基于移动分组数据业务，具有永远在线、自由切换、传输速率较高、计费灵活便宜的优点。在３Ｇ牌照迟迟未发的情况下，利用ＧＰＲＳ模块进行数据传输就成为信息市场的理想选择。ＧＰＲＳ数据传输模块适合很多领域的通信要求，提高了工作效率，降低了人力和物力的投入消耗，具有耗资小、体积小、分布广、使用灵活的优点。但数据传输质量的好坏受到无线网络和终端设备的约束。因此，在应用ＧＰＲＳ数据传输模块时，增强终端设备的处理能力、提高数据传输过程中的安全系数、提高网络的通信质量将是下一步需要研究的重点。