文 献 综 述

近十几年来，随着移动通信技术飞速发展，越来越多的信息采集和远程控制系统采用了无线数据传送技术，它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动的优点。同时，单片机具有应用灵活、软硬件容易裁剪、功耗小、价位低等优势，被广泛应用于各类工业或民用的嵌入式系统中，而且随着互联网技术的迅猛发展和快速普及，越来越多的基于单片机为微控制器的的测控设备或智能仪器仪表都需要通过互联网上进行数据交换或传输数据。

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，它是第2.5代移动通信系统，是全球移动通讯系统GSM（Global system for Mobile communication）向3G过渡的一个桥梁。GPRS的基本功能是在数据采集终端设备和计算机网络之间提供数据分组传递业务,是移动通信技术和互联网技术完美结合的产物。

GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、频带、突发结构、跳频规则以及TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。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。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

随着无线通信技术的发展，GPRS实现远程监控和数据传输已被广泛应用于各个领域。GPRS网络结构主要包括：分组控制单元PCU、网关GPRS支持节点GCSN、服务GPRS支持节点SGSN、域名服务器DNC、边界网关BG、计费网络CG等。GPRS网络具有以下优点：（1）高速传输；（2）接入范围广；（3）快捷登录；（4）计费合理，按流量计费；（5）实时在线；（6）资源利用率高；（7）切换自如；（8）支持IP协议和X.25协议。

本设计中，无线通信模块我采用的是SIM900A。SIM900A是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用单电源供电，该模块需电源电压3.2～4.8V（推荐值4.0V）。SIM900A采用省电技术设计，在SLEEP模式下最低耗流只有1mA。此外，该模块内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议，这些在用户做数据传输方面的应用时非常有用。

数据传输终端的控制器大都由单片机或者DSP实现，该设计中我采用由单片机实现。单片机选用INTEL的8051，因为8051单片机具有成本低，开发资源丰富，位寻址便捷等优点。在该终端设计中，单片机需要有两个串口，一个与GPRS通信，另一个与外接设备通信，所以该单片机是很好的选择。此外，该单片机的容量较大，不需要再进行扩展，这样就简化了硬件电路和程序的设计。

单片机串口与SIM900A模块相连，编程实现模块初始化和数据收发。电路通信部分充分考虑了兼容性，是GSM/GPRS模块既可以和PC机通信，同时又可以与单片机通信。该模块与用户移动应用的物理接口为68个贴片焊盘，提供了模块和客户电路板的所有硬件接口：键盘和SPI显示接口；主串口和调试串口；一路音频接口，包含一个麦克风输入和一个扬声器输出；可编程通用输入输出接口。SIM900A的功能框图如图所示：

本电路设计之初，主要是为了实现SMS与TCP功能，因此语音接口没有引出，外部功能模块主要分为串口、电源、SIM卡、以及单片机相应接口。由于GSM/GPRS模块为静电敏感器件，因此电路中需要加入静电防护措施。硬件框图如下：

GPRS无线数据传输终端利用GPRS网络实现数据通信，终端需附着GPRS网络，因此，终端必须要完成GPRS的附着和PDP（Packet Data Protocol,分组数据协议）上下文的激活。通过GPRS的附着登记用户信息，对用户进行移动性管理；激活过程用于激活IP协议，保证数据能以IP报的形式进行传送，使移动台与GGSN建立一条逻辑通路，进行数据传输。由此可见，激活过程是系统的关键，它由软件来实现。分组数据协议的激活涉及到网络的多个协议，如PPP协议、LCP(链路控制协仪)、NCP（网络控制协议）、PAP（密码认证协议）和IPCP（协议控制协议）等。而该设计中，我选用的SIM900A已经内置TCP/IP协议栈，所以只需要直接调用AT命令即可。