工业GPRS DTU的设计与研究

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通用无线分组业务GPRS(GeneralPacket RadioService)是第2代移动通信技术全球移动通信系统(GSM)迈向第3代(3G)的过渡技术，是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的。是GSMPhase2+(1997年)规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务。面向用户提供移动分组的IP或者X．25连接…。GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络。同时在网络上增加硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体。提供端到端的、广域的无线IP连接。为构建低成本的无线广域工业监控网络提供了可能。
GPRS数据终端单元(GPRSDTU)无需后台计算机的支持．充分利用GPRS网络的“永远在线，接入速度快．采用数据流量计费方式”的特点。具有无可比拟的性价比优势，特别适用于电力系统自动化、工业监控、环境监测、交通管理等行业的远程传输数据应用。

1 工业GPRS监控系统的构成

用户设备通过RS-232和GPRS DTU相连．将数据传人DTU。进入DTU后的数据被GPRS模块封装成适合于网络通信的数据包后．被发送至GPRS网络。再通过GPRS网络进入Intemet上传输，最后被指定IP地址的用户数据中心读取。

2 硬件设计

下位机用户设备可根据实际情况，可采用单片机或以ARM、DSP为核心的处理器，GPRS DTU 可采用我公司的以Q24 PLUS为核心的GPRS通信模块。
Q24 PLUS GPRS DTU是较先进的嵌入式GSM模块．采用最先进的技术以满足数据及语音通信市场。Q24 PLUS模块的主要特性有：TCP／IP协议栈、GSM频段EGSM900／1800MHz。GSM850／1900MHz， RS-232接口、宽温度工作范围等。Q24 PLUS的硬件结构包括主控制器与GPRS网通信的接收模块和发送模块、存储器件、电源管理和音频管理模块、接口模块等。Q24PL通过60个引脚的接口模块实现与外部电路的数据交换。
其中，主要包括：UART通信接口、RS232通信接口、SPI总线接口实现与SIM卡的数据交换和音频信号输入／输出接口等。

3 软件设计

软件设计主要是对TCP/IP协议的设计。TCP／IP通信协议分别由传输控制通信协议(TCP)及因特网通信协议(IP) 两部分组成。工业控制传输领域层采用TCP协议。不用UDP协议．因实时监控系统中传输量不大，而可靠性要求较高。
TCP协议为面向对象的通信协议。其主要目的是提供数据的传输并确保其传输无误。具有错误侦测、数据复原及数据重新传送等功能。TCP在传输数据之前，会先在主机问(例如服务器端和客户端)建立通信链接。通过此通信链接．数据可在计算机间相互传输。
需要传输的数据按照TCP格式封装成TCP数据包．加上IP报头和报尾封装成IP数据包，再按照PPP的帧格式封装成PPP帧，最后才能用于传输。DTU要想和Intemet建立连接。首先要附着在GPRS网上，然后发起分组数据协议(PDP)上下文激活过程，这样才能与GPRS支持节点(GGSN)建立一条逻辑通路，从而和Intemet建立连接。

4程序流程

系统上电后，首先硬件初始化，再对操作系统初始化。然后进行系统文件配置，创建任务，并对网络(TCP／IP，PPP)初始化，启动多任务调度，跟Q24PLUS DTU模块链接：然后进行密码认证协议认证；通过后，PPP发送NCPpackets选择和设定1个网络层运行IP协议．一旦设定好协议，GPRS DTU就可以接人到Intemet。DTU向用户数据中心的IP地址发起连接并请求注册，就可开始和用户数据中心交互控制指令和数据。
基于GPRS的远程监控系统相对于传统的基于有线连接或GSM短消息的远程监控系统具有很多优势，如：连接时间短、实时性强、永远在线、收费合理、价格便宜等，相信GPRS DTU也会有很好的市场前景。