摘 要

当今社会，人们对于信息的获取、处理、传输的要求都越来越高。所以无线传感器网络已经不再能满足人们的要求。在这种背景下，物联网应运而生。物联网技术的不断成熟与应用，使得很多机器有了“生命”。而M2M技术作为物联网的一个分支，可以很好的与这些有了“生命”的机器进行“交流”。

本文将以无线传感器网络技术为切入点，探究其在M2M系统中所扮演的角色。并以此为基础，实现M2M系统的设计与实现。在其中，本文将M2M系统分为三个模块，分别为无线传感器网络、GSM模块、服务器端。本文以STC15W4K56S4单片机为主控芯片，DHT11为传感器建立了一个无线传感器网络；在GSM芯片选择上，A8500内置TCP/IP协议，可以保证数据可靠传输，且价格不高，故选择其为GSM芯片。

本文完成了GSM模块的设计，数据透传与反向控制软件的编写。在数据透传设计部分，本次设计选用UDP协议与GPRS网络，并采用闲时发送心跳包的方式确保网络正常连接。反向控制设计部分则以固定格式的信息为控制命令，嵌入式系统确认为控制命令后，将进行终端节点的参数更新。完成后，经过一系列的调试，实现了SMS、数据信息传输功能，即已成功实现从传感层到应用层的连接，实现了无线传感器网络部分和外部公共网络的连接。

关键词：M2M；GSM；GPRS；数据传输

ABSTRACT

In contemporary society,people have  a  higher demand for receiving,handling and transferr-

ing information.So the wireless sensor network is no longer able to meet people's requirements. In this context, the Internet of Things came into being. Internet technology continues to mature and application, making a lot of machines have a "life". The M2M technology as a branch of things, can be very easy to “communicate with” machine .

This paper will use wireless sensor network technology as the starting point to explore its role in the M2M system. And as a basis, to achieve the design and implementation of M2M system. In this paper, the M2M system is divided into three modules, namely, wireless sensor network, GSM module, server side. In this paper, STC15W4K56S4 microcontroller as the master chip, DHT11 for the sensor to establish a wireless sensor network;In the GSM chip selection, A8500 built-in TCP / IP protocol, can ensure reliable transmission of data, and the price is not high, so the choice of high- Which is the GSM chip; server side is to choose TCP server software to build their own.

This paper completes the design of GSM module, data transmission and reverse control software, In the data transmission design part, this design uses UDP protocol and GPRS network, and the use of idle time to send heartbeat package to ensure the normal network connection. Reverse control design part of the fixed format of the information as a control command, the embedded system to confirm the control command, the terminal node will be updated parameters. After the completion of a series of debugging, to achieve the SMS, data messaging function, that has been successfully achieved from the sensor layer to the application layer connection, to achieve a wireless sensor network and external public network connection.

Keywords: M2M, GSM, GPRS, Remote data transmission

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 M2M通信发展状况 2

1.2.1 M2M的国内研究现状 3

1.2.2 M2M的国外研究现状 4

1.3 主要研究内容 4

1.4 本章小结 5

第2章 M2M系统整体设计方案研究 6

2.1 基于M2M的无线数据通道设计的需求分析 6

2.2 设计方案论证 6

2.2.1 无线通信技术讨论 6

2.2.2 嵌入式技术讨论 8

2.2.3 传感器技术讨论 8

2.3 基于ZigBee的无限传感器网络体系架构 8

2.4 整体系统框架结构 10

2.5 本章小结 11

第3章 M2M系统的设计与实现 12

3.1 系统硬件设计 12

3.1.1 嵌入式硬件体系 12

3.1.2 SI4438终端节点模块的设计 13

3.1.3 GSM模块设计 14

3.2 M2M系统软件设计 16

3.2.1 开发环境的搭建 16

3.2.2 数据透传软件设计 17

3.2.3 反向控制软件设计 20

3.3 本章小结 21

第4章 系统调试与分析 23

4.1 GSM模块调试 23

4.2 数据透传软件调试 24

4.3 反向控制软件调试 25

4.4 本章小结 26

第5章 总结与展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 29

参考文献 30

附录 31

致 谢 55

第1章 绪论

上世纪60年代，传感器这一概念被第一次提出。所谓传感器就是一种能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。传感器又根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。正是有了这多种多样的传感器才使得人们对于信息的获取更为便捷。

而随着社会的不断发展，人们对于信息的要求已经不仅仅满足于简单的获取，人们越来越希望在信息取得之后可以更加迅速的传输。在这种需求下，无限传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)应运而生。无限传感器网络是一种分布式传感器网络，其末梢即为传感器。WSN具有诸多优点，包括设备位置可以随时更改，方便携带，易组易拆，功耗低，实用性强，活动范围大等。也正是因为如此，WSN可以轻易适应各种环境以代替人力对某些区域实行监控^[1]。

虽然WSN有着种种优点，但是也已经不再符合当今社会的产品需求。主要原因就是WSN所实现的通信是局域网通信，难以跟上如今信息化的发展速度。为此，人们提出将无限传感器网络接入到互联网的设想，即通过GSM模块将无线传感器网络与互联网相连接，也就是所谓的WSN与GSM互联^[2]。