畢業(yè)設計（論文）-基于ARM內(nèi)核的GPRS通信裝置.doc

畢1 教研組 教研組主任 批準日期 西 安 工 業(yè) 學 院畢業(yè)設計（論文）任務書一、 畢業(yè)設計（論文）課題： 基于arm內(nèi)核的 gprs通信裝置 二、 畢業(yè)設計（論文）工作自 2005年2月28日起至 2005年6月23日止三、 畢業(yè)設計（論文）進行地點： 西 安 工 業(yè) 學 院 校 內(nèi) 四、 畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容要求：作為2.5g移動通信的重要技術之一，gprs技術具有傳輸速度快，永遠在線、按流量計費等特點，可以有效地解決大范圍實時測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。本文利用arm內(nèi)核和gprs技術來實現(xiàn)gprs通信裝置，此裝置可以用于各種監(jiān)控系統(tǒng)等，實時性強，安全可靠，按流量計費，比短消息和其它途徑更加經(jīng)濟、合理。設計任務如下：1：了解gprs的工作原理，數(shù)據(jù)傳輸過程；2：掌握arm嵌入式系統(tǒng)和程序設計；3：熟練了解 sm5100b gprs模塊相關的at命令集；4：分布編寫gprs測試程序，給出流程，并調(diào)試。建議安排：2月下旬3月中旬：查閱gprs相關資料、熟悉gprs網(wǎng)絡結構；3月下旬4月中旬：了解arm嵌入式系統(tǒng)；4月下旬5月中旬：研究gprs數(shù)據(jù)傳輸原理，并編程測試；5月下旬6月中旬：整理資料、撰寫論文。主要參考資料：1 田 澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用.北京航空航天大學出版社,20052 先鋒工作室.單片機程序設計實例.清華大學出版社,20033 李廣弟、王秀山.單片機基礎.北京航空航天大學出版社,2001負責指導教師： 任務接受時間： 指 導 教 師： 學 生 簽 名： 基于arm內(nèi)核的 gprs通信裝置摘 要本文對gprs(通用分組無線業(yè)務)技術和arm微處理器的特點進行了詳細的探討，并根據(jù)它們的優(yōu)點，針對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)速度慢、數(shù)據(jù)丟包、可靠性差的缺陷以及移動目標監(jiān)控動態(tài)范圍廣、突發(fā)性事件多、實時性要求高等特點，采用了一種基于gprs技術和arm微處理器系統(tǒng)平臺相結合的解決方案，有效的改善了現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)的弊端。而且該方案的數(shù)據(jù)傳輸方式依托中國移動的gprs網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸按流量計費、更經(jīng)濟、合理.文章中重點介紹了三個方面的內(nèi)容：（1）介紹了gprs系統(tǒng)的基本原理，gprs系統(tǒng)的特點，gprs系統(tǒng)提供的業(yè)務以及gprs的應用等。（2）介紹了基于lpc2119 arm處理器的硬件平臺easyarm2100開發(fā)板，以及開發(fā)板上的led數(shù)碼管顯示模塊、uart串口通信模塊等和sm5100b gprs模塊。（3）結合現(xiàn)有的中國移動gprs網(wǎng)絡，利用arm微控制器通過串口來控制sm5100b gprs模塊實現(xiàn)模塊的入網(wǎng)、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。關鍵詞：嵌入式，gprs網(wǎng)絡，arm，無線模塊，數(shù)據(jù)傳輸gprs communicator based on arm kernelabstractthis paper discussed detailedly the gprs (general packet radio service) technology and the arm microprocessor characteristic and according to their merit, in view of the existing supervisory system has the flaw of speed low, loose the data package, the reliability bad and has the characteristics of the mobile target monitoring has broad ynamirange , the burst event are many and real time characteristic request high, the passage use the solution based on the gprs technology and the arm microprocessor system platform, thus effectivly improvement the malpractice of existing supervisory system.moreover data transmission way of this solution rely on the gprs network of china mobile, and the data transmission charge according to the current capacity , more economically and reasonably.the passage introduced three aspects emphasisly:(1) introduced the basic principle, characteristic, service, application of the gprs system, and so on.(2) introduced easyarm2100 platform based on lpc2119 arm kernel, as well as the led numerical demonstration module, uart serial communciation module and sm5100b gprs module and so on.(3) uniting existed the gprs network of china mobile, using the arm microcontroller through the serial port to control sm5100b, the gprs modulemodule realized enterting the net, transmissing the data and so on.key word: embeded, the gprs network, arm, wireless module, data transmission目 錄1 緒 論11.1 課題的來源和意義11.2 課題研究的主要內(nèi)容22 gprs系統(tǒng)平臺32.1 gprs的特點32.2 gprs系統(tǒng)平臺介紹42.2.1 gprs系統(tǒng)的基本原理42.2.2 gprs移動分組數(shù)據(jù)的路由42.2.3 gprs網(wǎng)絡的邏輯結構及各個功能模塊62.2.4 gprs骨干網(wǎng)絡72.3 gprs系統(tǒng)提供的業(yè)務72.3.1 gprs網(wǎng)提供的承載業(yè)務72.3.2 用戶終端業(yè)務82.4 gprs的應用、性能及前景82.4.1 gprs的應用82.4.2 gprs網(wǎng)絡的性能92.4.3 gprs的市場前景92.5 gprs模塊簡介92.5.1 gprs模塊的選擇92.5.2 gprs模塊性能參數(shù)102.6 gprs模塊(sm5100b)測試報告112.6.1 測試準備條件112.6.2 使用注意事項122.6.3 測試的at命令集122.6.4 一個完整的短消息接收、發(fā)送、刪除的示例172.6.5 gprs數(shù)據(jù)傳輸（發(fā)送和接收）的一個示例183 系統(tǒng)硬件簡介203.1 easyarm2100開發(fā)板簡介203.1.1 easyarm2100開發(fā)板說明203.1.2 easyarm2100開發(fā)板的板載資源213.2 lpc2119硬件資源與結構213.2.1 lpc2119硬件概述213.2.2 lpc2119特性223.2.3 lpc2119管腳圖233.3 開發(fā)板系統(tǒng)相關單元電路簡介233.3.1 led顯示電路233.3.2 led1led4控制電路243.3.3 串口及modem 接口電路253.3.4 開發(fā)板與sm5100b模塊連接框圖254 系統(tǒng)的軟件設計274.1 軟件開發(fā)平臺ads簡介274.1.1 ads簡介274.1.2 ads使用步驟274.2 gprs數(shù)據(jù)傳輸設計方案304.2.1 數(shù)據(jù)傳輸方案304.2.2 軟件控制流程304.2.3 gprs初始化流程314.3 開發(fā)板easyarm2100初始化324.3.1 開發(fā)板easyarm2100初始化324.3.2 周邊軟件設計334.4 sm5100b gprs模塊的初始化354.4.1 gprs_connection( )函數(shù)實現(xiàn)354.4.2 gprs_apn( )函數(shù)實現(xiàn)374.4.3 gprsserver_start( )函數(shù)實現(xiàn)384.5 tcp數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蛟O計404.5.1 gprs_recever( )函數(shù)實現(xiàn)404.5.2 gprs_send( )函數(shù)實現(xiàn)414.5 關鍵技術及實現(xiàn)434.5.1 串口程序的實現(xiàn)434.5.2 入網(wǎng)的確認434.5.3 tcp數(shù)據(jù)傳輸服務啟動434.5.4 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)435 測試方法、結果及應用445.1 測試方案445.1.1 測試環(huán)境445.1.2 測試方法455.2 測試結果475.2.1 功能測試475.2.2 性能測試48結 論49致 謝50參 考 文 獻51附錄 a 程序代碼52附錄 b 英文翻譯64附錄 c 開題報告73附錄 d 中期報告77ii1 緒 論1.1 課題的來源和意義在公安、交通、電力、電信、郵政、市政、金融等行業(yè)中，經(jīng)常需要對移動目標進行監(jiān)控，以進行各種調(diào)度管理、救助和資產(chǎn)安全跟蹤等。這就需要一個快速、準確、實時的通道。例如銀行運鈔車、郵政、物流公司運輸貴重物品時，希望實時監(jiān)控車載的位置和狀態(tài)，進行車輛定位跟蹤，以便對突發(fā)性事故及時處理；出租車公司需要監(jiān)控本公司的車輛，以進行交通運輸?shù)暮侠碚{(diào)度，并需要對不可預見的危險進行防范，保證人身及財產(chǎn)安全；航海部門要求監(jiān)控和定位出海船只，以便發(fā)生事故時及時、準確的出海救助等等。為滿足這一社會需求，出現(xiàn)了各種基于位置信息技術、用于移動目標的監(jiān)控系統(tǒng)，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門這些監(jiān)控定位系統(tǒng)技術實現(xiàn)上主要有兩種方式:（1） 利用模擬無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊實現(xiàn)該類監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x主要由發(fā)射機的發(fā)射功率來決定、所以適合小范圍的監(jiān)控，它的弊端主要有以下幾點:u 監(jiān)控范圍受發(fā)射距離的限制，監(jiān)控范圍小。u 數(shù)據(jù)在空中傳輸，易受各種電磁波和其他干擾，導致監(jiān)控數(shù)據(jù)可靠性很低。u 這類收發(fā)模塊功耗較大，且發(fā)射距離越遠，功耗越大。u 實時監(jiān)控，傳輸大量數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)傳輸速率很低。（2）利用gsm網(wǎng)絡實現(xiàn) 這類監(jiān)控的通信方式是依托遍布全球的gsm網(wǎng)，它的最大特點是打破了距離的限制，從而可以實現(xiàn)全國乃至全球漫游監(jiān)控。這類監(jiān)控主要是利用gsm短消息業(yè)務或語音業(yè)務進行通信。語音業(yè)務就是利用語音信道進行通信，也就是手機通話業(yè)務，主要是把各種信息轉(zhuǎn)換成語音信號，然后通過語音信道發(fā)送，按時間計費，相對費用較高。所以目前大多數(shù)監(jiān)控是基于短消息業(yè)務，短消息業(yè)務是利用信令信道傳輸，是gsm網(wǎng)所特有的，它不用撥號建立連接，直接把要發(fā)送的信息加上目的地址發(fā)送到短消息中心，由短消息中心再發(fā)送給最終的信宿。短消息的收發(fā)不影響通話，它的優(yōu)點在于其無需建立連接，服務費用低。但是它有很多的缺陷:u 由于gsm網(wǎng)絡狀況、短消息中心容量及各款終端的兼容問題，短消息的發(fā)送不能保證100%的成功率，經(jīng)常會發(fā)生丟包現(xiàn)象。利用短消息監(jiān)控，缺乏一定的安全性。u 根據(jù)理論分析之短消息傳送時間:上行(車載臺gsm基站gsm交換機短消息服務中心葉監(jiān)控中心)，小于1.5秒，下行(監(jiān)控中心短消息服務中心gsm交換機gsm基站載臺)小于5秒。但在實際運行中，隨著短消息用戶的增多，有些地方短消息中心由于沒有擴容，造成短消息的實際傳送時間有時候遠遠大于理論分析值。因而無法做到真正的實時監(jiān)控，不能很好的滿足用戶要求，尤其是報警需求。u 編碼后單條短消息最大長度為140個字節(jié)，可以承載160個英文字符或70個漢字，發(fā)送短消息的長度受限。針對現(xiàn)有上述系統(tǒng)的種種不足，在此基礎上提出了本課題，本文利用arm內(nèi)核和gprs技術來實現(xiàn)。gprs技術傳輸速度快，永遠在線，利用gprs技術實現(xiàn)的各種監(jiān)控系統(tǒng)等，實時性強，安全可靠，按流量計費，比短消息和其它途徑更加經(jīng)濟、合理。1.2 課題研究的主要內(nèi)容本課題主要實現(xiàn)gprs終端和服務器端的可靠通信和無線數(shù)據(jù)傳輸，將終端數(shù)據(jù)信息傳送到服務器端，服務器端也可發(fā)送數(shù)據(jù)到終端進行控制，并完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，如圖1.1所示：圖1.1 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖本文是基于arm內(nèi)核和gprs系統(tǒng)平臺實現(xiàn)的，在下面的章節(jié)里，將先介紹一下gprs和arm硬件系統(tǒng)平臺的有關知識。2 gprs系統(tǒng)平臺 gprs(general packet radio service)是通用分組無線業(yè)務的簡稱，它是第2.5代移動通信系統(tǒng)，是gsm向3g過渡的一個橋梁。gprs是在gsm系統(tǒng)基礎上引入新的部件而構成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。它的基本功能是在移動終端和internet網(wǎng)絡的路由器之間傳輸分組數(shù)據(jù)。2.1 gprs的特點與gsm電路交換相比，gprs非常重要的優(yōu)點是引入了分組交換能力。利用gprs進行數(shù)據(jù)傳輸具有:“永遠在線”、“按流量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”等優(yōu)點。（1）接入范圍廣gprs是在現(xiàn)有的gsm網(wǎng)上升級，可充分利用全國范圍的電信網(wǎng)絡，可以方便、快速、低成本的為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠程接入網(wǎng)絡的部署。（2）高速傳輸傳輸速率高，數(shù)據(jù)傳輸速度可達到57.6kbps，最高可達到115kbps170kbps，是常用有線modem理想速率的兩倍，是當前gsm網(wǎng)絡中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務速度的十幾倍，下一代gprs業(yè)務的速度甚至可以達到384kbps，完全可以滿足用戶應用需求。（3）快捷登陸 接入時間短，gprs接入等待時間短，可快速建立連接，平均耗時為兩秒。（4）永遠在線 提供實時在線功能?！皩崟r在線”，或叫“永遠在線”即用戶隨時與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送，終端還一直與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，這將使訪問服務變得非常簡單、快速。（5）按流量計費 用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用無線資源，用戶可以一直在線，計費方式是按照用戶接受和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量，沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。（6）切換自如 用戶在進行數(shù)據(jù)傳送時，不影響語音信號的接收。數(shù)據(jù)業(yè)務和語音業(yè)務的切換有兩種方式:自動和手動，具體形式依據(jù)不同終端而定。2.2 gprs系統(tǒng)平臺介紹下面介紹一下gprs網(wǎng)絡原理、結構及數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫恍┗局R。2.2.1 gprs系統(tǒng)的基本原理gprs是在gsm系統(tǒng)基礎上引入新的部件而構成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它采用分組交換技術，能兼容gsm并在網(wǎng)絡上更加有效的傳輸高速數(shù)據(jù)和信令。圖2.1 gprs系統(tǒng)原理圖gprs采用與gsm相同的頻段、相同的頻帶寬度、相同的突發(fā)結構、相同的無線調(diào)制標準、相同的跳頻規(guī)則以及相同的tdma幀結構。因此在gsm基礎上構建gprs系統(tǒng)時gsm系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要做硬件改動，只需要做軟件升級。構建gprs系統(tǒng)的方法是:在gsm系統(tǒng)中引入三個主要組件，這三個主要組件是sgsn(gprs業(yè)務支持節(jié)點)ggsn(gprs網(wǎng)關支持節(jié)點)和pcu(分組控制單元)。sgsn和 ggsn又合稱gsn(gprs支持節(jié)點)。對gsm系統(tǒng)中的相關部件進行軟件升級。2.2.2 gprs移動分組數(shù)據(jù)的路由 移動分組數(shù)據(jù)路由分為內(nèi)部plmn(公眾陸地移動網(wǎng))數(shù)據(jù)傳送路由和互聯(lián)plmn的數(shù)據(jù)傳送路由。（1）內(nèi)部plmn數(shù)據(jù)傳送路由圖2.2 內(nèi)部plmn分組數(shù)據(jù)路由示意圖由圖2.2可見，即使是在內(nèi)部plmn中，分組數(shù)據(jù)從ms到另一個ms，數(shù)據(jù)傳送也是要經(jīng)過ggsn的。分組發(fā)送方和接收方既可以使移動終端也可以使固定internet網(wǎng)用戶。圖1.2所示的是移動終端。下面以發(fā)起分組傳遞的發(fā)送和接收均為移動終端為例，敘述一下分組數(shù)據(jù)傳遞的路由。若兩者有一方為固定網(wǎng)用戶，相對簡單一些。移動終端要發(fā)送一個ip數(shù)據(jù)分組，它首先請求分配信道。系統(tǒng)預留好時隙以后，給出應答。數(shù)據(jù)在預留的時隙內(nèi)發(fā)送個bss中的bts(bss包括bts和bsc)如果bts正確接收到完整的大塊數(shù)據(jù)，給出肯定應答。bts從空中鏈路協(xié)議拆掉封裝，將數(shù)據(jù)發(fā)送給sgsn。sgsn將數(shù)據(jù)封裝成傳送協(xié)議，并發(fā)送給ggsn。ggsn拆掉封裝，檢驗分組的地址和協(xié)議，從而選擇出正確的路由。數(shù)據(jù)分組到達接收方的ggsn，ggsn檢驗先檢驗接收的移動臺是否登錄gprs。如果接收移動臺處于空閑狀態(tài)，那么，該移動臺的分組業(yè)務會被拒絕，若移動臺處于守候或活動狀態(tài)，ggsn再選擇路由給sgsn，sgsn拆掉封裝，最終到達接收移動臺。若接收方為固定的internet網(wǎng)用戶，則直接從internet路由到目的用戶。（2）互聯(lián)plmn的數(shù)據(jù)路由:圖2.3 互聯(lián)plmn的分組數(shù)據(jù)路由 在圖2.3中，源ms發(fā)起一次分組傳送，對送來的分組，源sgsn(sgsn-s)進行封裝，并選擇路由送到相應的ggsn(ggsn-s)，ggsn-s檢查目的地址之后，通過分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(pdn)路由到目的ggsn(ggsn-d)，ggsn-d檢查與目的地址有關的路由信息，然后將分組封裝后轉(zhuǎn)發(fā)到sgsn-d，由sgsn-d在發(fā)送到目的ms，同樣分組的發(fā)送或接收方也可以是固定網(wǎng)用戶。2.2.3 gprs網(wǎng)絡的邏輯結構及各個功能模塊 gprs網(wǎng)是在gsm網(wǎng)絡的基礎上增加以下功能實體構成的:sgsn、ggsn、pcu(分組控制單元)，gprs重用gsm的基礎設施，最大限度的利用了現(xiàn)有資源。但基站要進行軟件更新:gprs要增加新的程序；gprs骨干網(wǎng)絡通過路由器實現(xiàn)互聯(lián)；gsm網(wǎng)絡系統(tǒng)要進行軟件更新和增加新的瞅p信令和gprs信令。（1）sgsn 它是gprs業(yè)務支持節(jié)點。主要功能是對移動臺進行鑒權和移動性管理，并且進行路由選擇，建立移動臺到ggsn的傳輸信道，接收基站子系統(tǒng)透明傳來的移動臺數(shù)據(jù)，進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后通過gprs骨干網(wǎng)傳給ggsn或反向工作，并計費和業(yè)務統(tǒng)計。（2）ggsn它是接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點，對外部網(wǎng)絡來說，它就是一個子網(wǎng)路由器。ggsn接收移動臺發(fā)送的數(shù)據(jù)，選路到相應的外部網(wǎng)絡，或接收外部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，根據(jù)其地址選擇gprs網(wǎng)內(nèi)的傳輸信道，傳給相應的sgsn。此外，ggsn還有地址分配和計費等功能。（3）sgsn sgsn和ggsn的功能可以在一個物理節(jié)點內(nèi)實現(xiàn)，也可以放置在不同的物理節(jié)點內(nèi)。sgsn和ggsn處于不同的plmn內(nèi)時，他們通過gp接口互聯(lián)。gp接口提供gn接口的功能，并且還具有不同plmn之間通信所需要的安全功能。（4）基站子系統(tǒng)(bss)bss由一個基站系統(tǒng)控制器(bsc)和一個或多個基站收發(fā)信機(bts)組成。gprs共享gsm系統(tǒng)的基站，但bsc需要增加處理分組數(shù)據(jù)及無線分組信道管理的pcu(分組控制單元)模塊，同時bsc中還要增加新的移動性管理軟件。并且由于gprs采用了新的編碼方案，還需要對現(xiàn)有gsm網(wǎng)絡的bts進行改造。（5）移動交換中心(msc)msc負責其管轄范圍內(nèi)移動臺的所有交換和信令功能。（6）網(wǎng)關msc(gmsc)2.2.4 gprs骨干網(wǎng)絡有兩種類型的gprs骨干網(wǎng)絡，他們分別為:（1）plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)絡plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)在同一個plmn內(nèi)部，用ip網(wǎng)將gsm互連起來。（2）多個plmn之間的骨干網(wǎng)絡多個plmn互連的骨干網(wǎng)用ip網(wǎng)絡，將不同的plmn內(nèi)部的gsn和plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)相互連接起來，每一個plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)都是一個專用的ip網(wǎng)，只用于gprs數(shù)據(jù)和gprs信令。專用的ip網(wǎng)是指采用一些接入控制機制的ip網(wǎng)，從而達到需要的安全性。plmn內(nèi)部骨干網(wǎng)通過gp接口，采用邊界網(wǎng)關(bg)和多個plmn互連骨干網(wǎng)連接起來。多個plmn互連骨干網(wǎng)可以是一個分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(如公眾互聯(lián)網(wǎng))，也可以是一條專用線路。2.3 gprs系統(tǒng)提供的業(yè)務 gprs網(wǎng)為移動用戶主要提供突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務，gprs能提供ptp(點對點)ptm(點對多點)承載業(yè)務、用戶終端業(yè)務。2.3.1 gprs網(wǎng)提供的承載業(yè)務（1）點對點(ptp)業(yè)務 點對點業(yè)務是在兩個用戶之間提供一個或者多個分組傳送的業(yè)務。它有兩種:點對點無連接網(wǎng)絡業(yè)務(ptp-clns)和點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(ptp-cons)。l 點對點無連接網(wǎng)絡業(yè)務(ptp-clns)ptp-clns屬于數(shù)據(jù)報類型業(yè)務，用戶之間的信息傳輸不需要端到端呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組交互沒有確認保護。l 點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(ptp-cons)ptp-cons屬于虛電路型業(yè)務，它要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。（2）點對多點(ptm)的業(yè)務點對多點的業(yè)務是將單一消息傳送給多個用戶的一類業(yè)務。gprs提供的點對多點業(yè)務可以根據(jù)某個業(yè)務請求者請求，把消息送給多個用戶或者一組用戶，由ptm業(yè)務請求者定義用戶組成員。2.3.2 用戶終端業(yè)務 用戶終端業(yè)務可以分為基于ptp和基于ptm的用戶終端業(yè)務。1、基于ptp的用戶終端業(yè)務（1）信息點播類業(yè)務 用戶可以根據(jù)需要點播存儲在數(shù)據(jù)庫中心的數(shù)據(jù)信息，信息將按需發(fā)送給用戶。例如:internet瀏覽業(yè)務(www)；各種類型的信息查詢，如娛樂類(影視、餐館等)商業(yè)類(股票、匯率等)交通類(路況信息、時刻表等)新聞類(財經(jīng)、科技、軍事、體育等)等。（2）email業(yè)務:利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)信箱和/或信息處理(如信息編輯、處理和轉(zhuǎn)換)功能通過存儲單元在單獨的用戶之間提供用戶到用戶的消息通信。2、基于ptm的用戶終端業(yè)務點對多點應用業(yè)務包括點對多點單向廣播業(yè)務和集團內(nèi)部點對多點雙向數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務。應用業(yè)務包括:調(diào)度業(yè)務、新聞廣播、天氣預報、業(yè)務信息等。 2.4 gprs的應用、性能及前景2.4.1 gprs的應用以gprs為基礎的五項數(shù)據(jù)系統(tǒng)有著很廣泛的應用，gprs網(wǎng)主要為用戶提供突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務，gprs可以分為面向個人用戶的橫向應用和面向集團用戶的縱向應用兩種。對于橫向應用，gprs可以提供網(wǎng)上沖浪，email，文件傳輸，數(shù)據(jù)庫查詢，增強型短消息等業(yè)務。對于縱向應用，gprs可以提供以下幾種應用:l 運輸業(yè):車輛及智能調(diào)度；l 金融、證券和商業(yè):無線pos、無線atm、自動售貨機、流動銀行等；l ptm業(yè)務可以完美的支持股市動態(tài)、天氣預報、交通信息的實時發(fā)布；l 公共安全業(yè):隨時隨地接入遠程數(shù)據(jù)庫；l 遙測、遙感、遙控:如氣象、水文系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，對災害進行遙測和報警，遠程操作；l 提供vpn(虛擬專用網(wǎng))業(yè)務，使企業(yè)員工能夠隨時隨地的與總部保持聯(lián)系，降低公司建設自己的廣域網(wǎng)的費用。2.4.2 gprs網(wǎng)絡的性能下表2.1給出了理想狀態(tài)下gprs、modem和lan的通信性能。表2-4的各項性能參數(shù)是從大量的模擬測試中得出的結果。比較而言，在實際應用當中，lan的性能通常接近于它的理想狀態(tài)，而由于gprs的性能雖然受許多環(huán)境因素的影響，例如小區(qū)的用戶數(shù)，應用的類型以及可用的網(wǎng)絡資源等，所以gprs的性能很難達到理想的情況。gprs、modem、和lan通信的比較gprsmodemlanbandwidth115kbit/s50kbit/s10mhit/sdelay(ms)1001001gprs、modem和lan的典型性能gprsmodemlanbandwidth50kbit/s30kbit/s8mbit/sdelay(ms)2001505表2.1 網(wǎng)絡對照圖2.4.3 gprs的市場前景 gprs技術是目前階段解決通信信息服務的一種較完善的業(yè)務。無線互聯(lián)產(chǎn)業(yè)孕育著無限商機。在未來的十年內(nèi)，世界移動通信和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將保持快速發(fā)展，未來將是一個移動互聯(lián)的世界，移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將隨通信和網(wǎng)絡技術的發(fā)展而告訴發(fā)展，無線上網(wǎng)將超過有線上網(wǎng)。gprs是2.5g技術，由于中國擁有世界上最大的gsm網(wǎng)，相信在這期間，gprs在中國將有一個較快的發(fā)展。gprs的出現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，更好的滿足了人們隨時隨地訪問internet的夢想。隨著gprs網(wǎng)絡功能的不斷完善，定能為用戶提供更多更好的服務。2.5 gprs模塊簡介2.5.1 gprs模塊的選擇本設計采用了展訊通訊有限公司的sm5100b模塊。圖2.4 展訊模塊實物圖展訊通訊有限公司的sm5100b模塊，包含了基帶芯片、rf射頻芯片組、combo flash 芯片以及gsm/gprs終端所需的全部軟件功能。sm5100b有著完善的功能和穩(wěn)定的性能，另外具有非常小的外形尺寸和非常輕的重量，能夠滿足智能手機、數(shù)傳設備等無線終端設備的薄、輕、小巧需求，可被廣泛應用于移動電話、手持設備、移動pc、無線定位、航海通信、安全系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、無線售貨機和遠程讀表等。2.5.2 gprs模塊性能參數(shù)圖2.5 展訊模塊實物對照圖產(chǎn)品性能：l 三頻gsm900/1800/1900mhzl 支持gprs class 10l 標準at命令控制(gsm07.07 and 07.05)l 功耗 class 4 (900mhz時2w） class 1 (1800mhz時1w）數(shù)據(jù)功能：l gprs class 10l 編碼方式： cs1 cs4l 支持 pbcch/pccchl 支持tcp/ip, ppp, udp/ip接 口：l 單個天線接口：支持900、1800和1900mhzl 單個60/100管腳板對板連接器，包括：l 電源連接l 3.0v sim 卡接口l 2組麥克風差分輸入接口和2組揚聲器差分輸出接口l gpiol 通用串行接口l lcd串行總線l lcd 16位數(shù)據(jù)并行接口l 觸摸屏接口l 46鍵盤l 蜂鳴器輸出接口l 震動器輸出接口l rs232 串行鏈路支持：at命令遠程控制 (gsm 07.07 和07.05)串行波特率范圍： 300 bits/s至460.0kbits/ssm5100b gsm/gprs模塊使用了展訊基帶芯片sc6600和其自身的協(xié)議棧軟件。 展訊的sm5100b模塊包含了基帶芯片、rf射頻芯片組、flash+sram芯片以及gsm/gprs終端所需的全部軟件功能。2.6 gprs模塊(sm5100b)測試報告2.6.1 測試準備條件超級終端設置為如下圖2.6所示：圖2.6 超級終端配置圖波特率：115200 bps/s （默認）數(shù)據(jù)位：8停止位：1奇偶校驗位：無數(shù)據(jù)流控制：無2.6.2 使用注意事項l 使用本模塊時，要把外圍所有硬件（串口、電源）都連接上之后，方可上電使用；l 上電前要把power switch 開關打到關閉，接通電源后在打到打開；l 在關閉或者重起模塊之前，應先把超級終端的連接關閉，否則會有pc假死機現(xiàn)象出現(xiàn)。2.6.3 測試的at命令集（1）ate作 用：該命令用來決定dce是否返回從dte收到的字符。valuedescription0dce 不返回字符給dte(缺省設置)1dce返回字符給dte說明：模塊在上電初始化后，默認的是dce 不返回字符給dte，在超級終端觀察造成不便，故設定為dce返回字符給dte。執(zhí)行命令：ate1返 回：ok（2）at+csq作 用：用來讀取當前服務小區(qū)的信號強度。執(zhí)行命令：at+csq返 回：+csq: 24,99ok（3）atd 和 athatd：用來呼叫遠端用戶。ath：用來掛斷所有（可能一個或多個）正在建立的或已經(jīng)建立的呼叫。測試如下：（事例為呼主動掛斷的全過程）執(zhí)行命令：at 回：+sind: 5,1+sind: 2（此時已經(jīng)撥通）執(zhí)行命令：ath返 回：ok+sind: 11（4）at+cgatt作 用：附著（attach）或去附（detach）gprs服務。描述0去附了gprs服務1附著了gprs服務執(zhí)行命令：at+cgatt=1返 回：ok+sind: 11檢測命令：at+cgatt? 返 回：+cgatt: 1ok（5）at+cgdcont作 用：mt發(fā)送pdp上下文激活消息的時候使用這個命令配置pdp上下文參數(shù)。參數(shù)說明： 目前我們只支持ip。中國移動為internet服務的apn為”cmnet”。執(zhí)行命令：at+cgdcont=1,ip,cmnet返 回：ok（6）at+sdatarxmd作 用：接收數(shù)據(jù)是hex碼字符串是acsii碼字符串。設置命令：at+sdatarxmd=,參 數(shù)：:整數(shù)；范圍110，用于本地標識所建連接描述0（缺省值）接收數(shù)據(jù)為按照hex碼字符串1接收數(shù)據(jù)為按照acsii碼字符串描述0（缺省值）接收udp數(shù)據(jù)自動回顯，此時數(shù)據(jù)仍也可由at+sdataread讀出1接收udp數(shù)據(jù)不自動回顯執(zhí)行命令：at+sdatarxmd=1,1,0返 回：ok執(zhí)行命令：at+sdatarxmd=1,0,0返 回：ok（7）at+cgact作 用：激活(activate)或去活(deactive)指定的pdp上下文。描述0pdp 上下文去活1pdp 上下文激活執(zhí)行命令：at+cgact=1,1返 回：ok（8）at+sdataconf作 用：設置基于gprs上通過at命令發(fā)送數(shù)據(jù)的配置參數(shù)。參數(shù)說明：目前支持”udp”和”tcp”；給定server的ip地址；給定server的port端口號；情況一:（server關閉）執(zhí)行命令：at+sdataconf=1,tcp,93,2020（與server建立連接）返 回：ok執(zhí)行命令：at+sdatastart=1,1（激活tcp）返 回：ok執(zhí)行命令：at+sstrsend=1,form spreadtrum（發(fā)送數(shù)據(jù)）返 回：+cme error: 21（遠端服務器沒有響應）情況二:（server打開）執(zhí)行命令：at+sdataconf= 1,tcp,93,2020 (93 2020為server的ip和port )返 回：ok執(zhí)行命令：at+sdatastart=1,1返 回：ok執(zhí)行命令：at+sstrsend=1,from spreadtrum返 回：ok（9）at+sdatastart作 用：采用at+sdataconf命令配制完參數(shù)后啟動gprs服務設置命令：at+sdatastart=,描述1激活udp/tcp連接0去活udp/tcp連接執(zhí)行命令：at+sdatastart=1,1返 回：ok（10）at+sdatasend作 用：發(fā)送用戶指定的hex字符串數(shù)據(jù)。設置命令：at+sdatasend=,執(zhí)行命令：at+sdatasend=1，6返 回：12 34 56 78 90 21 32 ok（11）at+sstrsend作 用：發(fā)送用戶指定的字符串數(shù)據(jù)。設置命令：at+sstrsend=,執(zhí)行命令：at+sstrsend=1，”hello everyone”返回：ok（12）at+sdataread作用：讀取服務器發(fā)來的數(shù)據(jù)設置命令：at+sdataread=執(zhí)行命令：at+sdataread=1返回：+sdata:1,3,123122執(zhí)行命令：at+sdataread=1返回：+sstr:1,abcdabcdabcdabcd（13）at+cmgf作 用：該命令用來讀取或設置短消息的格式.設置命令：at+cmgf=mode描述0pdu 模式（缺省設置）1text 模式執(zhí)行命令：at+cmgf=1返回：ok（14）at+cmgl作 用：用來列表不同狀態(tài)或所有的短消息。設置命令：at+cmgl=執(zhí)行命令：at+cmgl=”all” (顯示所有短消息)返回：+cmgl: 1,0,rec read,+8613572211745,05/05/20,20:40:30+00 1234567890+cmgl: 2,2,rec read,+8613201522550,05/05/21,16:44:10+00 54c854c8ok（15）at+cmgr作 用：用來讀取指定的某條短消息。設置命令：at+cmgr=執(zhí)行命令：at+cmgr=1返回：+cmgr: rec read,0,+8613572211745,05 1234567890ok執(zhí)行命令：at+cmgr=2 返回：+cmgr: rec unread,2,+8613201522550,05/05/21,16:44:10+00 54c854c8 ok（16）at+cmgs作 用：用來發(fā)送短消息。如果發(fā)送短消息的格式為text (at+cmgf=1) 模式：設置命令：at+cmgs=, text 如果發(fā)送短消息的格式為pdu (at+cmgf=0) 模式設置命令：at+cmgs= pdu 返回：+cmgs: ok 執(zhí)行命令：at+cmgs=返回：hello+cmgs: 248ok（17）at+csmp作 用：該命令用來設置或讀取,和設置命令：at+csmp=,執(zhí)行命令：at+csmp=19,143,0,2返回：ok（18）at+cmgd作 用：用來刪除一條或所有短消息。設置命令：at+cmgd=, 執(zhí)行命令：at+cmgd=1返回：ok2.6.4 一個完整的短消息接收、發(fā)送、刪除的示例上電后具體操作如下：(1) atok(2) ate1ok(3) at+cmgf=1ok(4) at+cmgl=”all”+cmgl: 1,0,rec read,+8613572211745,05/05/20,20:40:30+00 1234567890+cmgl: 2,2,rec read,+8613201522550,05/05/21,16:44:10+00 54c854c8ok(5) at+cmgr=1+cmgr: rec read,0,+8613572211745,05 1234567890okat+cmgr=2+cmgr: rec unread,2,+8613201522550,05/05/21,16:44:10+00 54c854c8okat+csmp=19,143,0,2okat+cmgsello +cmgs: 248okat+cmgd=1okat+cmgd=1ok(11) at+cmgl=”all”ok2.6.5 gprs數(shù)據(jù)傳輸（發(fā)送和接收）的一個示例(1) atokate1okat+cgatt=1ok(4) at+cgdcont=1,”ip”,”cmnet” ok(5) at+sdataconf= 1,tcp,93,2020 (93 2020為server的ip和port )okat+sdtatstart=1,1okat+sdatarxmd=1,1,0okat+sstrsend=1,from spreadtrumok(9) at+sdataread=1+sstr:1,abcdabcdabcdabcdok(10) at+sdatarxmd=1,0,0ok(11) at+sdatasend=1，612 34 56 78 90 21 32ok(12) at+sdataread=1+sdata:1,3,123122ok3 系統(tǒng)硬件簡介3.1 easyarm2100開發(fā)板簡介畢業(yè)設計采用easyarm2100開發(fā)板和展訊gsm/gprs模塊sm5100b實現(xiàn)基于gprs的數(shù)據(jù)傳輸。3.1.1 easyarm2100開發(fā)板說明easyarm2100是一款功能強大的32位arm開發(fā)套件，采用的是philips的arm7tdmi-s核單片機lpc2119，具有jtag調(diào)試，isp編程等功能。板上提供了一些鍵盤、led、rs232等常用功能部件。lpc2119是世界首款可加密的arm芯片，具有零等待128k字節(jié)的片內(nèi)flash，16k的sram，無需擴展存儲器，使系統(tǒng)更為簡單、可靠；內(nèi)部具有uart、硬件i2c、spi、pwm、adc、定時器、can等眾多外圍部件，功能更強大；64 管腳lqfp 封裝，體積更?。?.3v 和1.8v 系統(tǒng)電源，內(nèi)部pll 時鐘調(diào)整，功耗更低。開發(fā)板和jtag仿真頭參考照片如圖3.1和圖3.2：圖3.1 easyarm2100開發(fā)板實物圖圖3.2 easyjtag仿真圖3.1.2 easyarm2100開發(fā)板的板載資源l 使用cpu pack，可以使用多種兼容芯片（lpc2119/2124/2119等），附送空cpu pcak一塊；l 標配philips的lpc2119，可進行jtag仿真調(diào)試，支持ads1.2集成開發(fā)環(huán)境；l 可選can接口板，方便組裝現(xiàn)場總線；l 所有i/o全部引出，可以和用戶的外部電路連接搭配；l 4個獨立led、6個獨立鍵盤控制；l 具有rs232轉(zhuǎn)換電路，可與上位機進行通訊；l 可以與標準串行modem直接接口，方便遠程通訊l 具有i2c器件、spi器件接口器件；l 具有濾波電路，pwm輸出可實dac轉(zhuǎn)換功能；l 板上的功能部件可使用跳線器連接或斷開連接；l 提供基于