单片机与GPRS模块通讯开发的注意事项精.doc

单片机与GPRS模块通讯开发的注意事项精202020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。单片机微控制器以其体积小、功耗低、使用方便等特点,广泛应用于各种工业、 民用的嵌入式系统中;而随着互联网(Internet 的兴起与普及,使微控制器通 过互联网传送数据就变得非常有意义。 当前使微控制器上网的解决方案一般有两 种:一种是采用微控制器驱动网卡,经过以太网连接 Internet ;另一种是使微控 制器直接驱动调制解调器(MODEM 经过电话线向 ISP 拨号上网。这两种方案 的缺点在于都要使用有线的网络,无法应用于在边远地区或可移动系统中。针对这一问题, 提出一种基于 GPRS 的单片机上网的解决方案, 即在单片机中实 现 PPP 协议, 并经过驱动 GPRS 模块经过 GPRS 无线网连接到 Internet 实现上网。 这种方案的优点在于: 覆盖面广,适用于广大偏远地区; 无线上网,适用 于可移动目标;使用廉价的微控制器实现简单、成本低; 安装简便,维护 方便。GPRS 技术及其特点GPRS (General Packet Radio Service 是通用分组无线业务的简称,是在 GSM 基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。 与原有的 GSM 比较, GPRS 在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:经过多个 GSM 时隙的复 用,支持的数据传输速率更高,理论峰值达 115kb/s;不同的网络用户共享同一 组 GPRS 信道,但只有当某一个用户需要发送或接收数据时才会占用信道资源。 这样, 经过多用户的业务复用, 更有效地利用无线网络信道资源, 特别适合突发 性、频繁的小流量数据传输,很好地适应数据业务的突发性特点; GPRS 计费方 式更加灵活,能够支持按数据流量来进行计费;与无线应用协议(WAP 技术不 同, GPRS 能够随时为用户提供透明的 IP 通道,可直接访问 Internet 中的所有 站点和资源; 采用信道复用技术, 每一个 GPRS 用户都能够实现永远在线; 另外, GPRS 还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等,而且相对于短消息等 其它无线数据通信业务, GPRS 的价格优势比较明显。 当前, 中国移动推出的 GPRS 上网业务最高每千字节也只有 3分钱,而且用户能够根据自己的需要,以月租、 包月等多种形式进一步降低 GPRS 通信的费用。因此使用 GPRS 实现远程数据的传送是非常经济实用的,特别是对于不易架设有 线网络的边远地区和可移动装置。硬件连接和 GPRS 模块设置经过 GPRS 网进行数据传输一般需要使用 GPRS 模块。当前, GPRS 模块一般 是指带有 GPRS 功能的 GSM 模块,能够利用 GPRS 网进行数据通信。其中比较流行的有法国 Wave 公司的 WISMO 系列和西门子公司的 S 系列等等。 WAVECOM 的 WISMO 模块接口简单、使用方便且功能非常强大其中 GPRS 模块与单片机间是经过串行口进行通信的,通信速率最快能够达 到 115 200b/s。模块与控制器间的通信协议是 AT 命令集,其中大部分命令是符 合协议“AT command set for GSM Mobile Equipment (ME (GSM 07.07 version 6.4.0 Release 1997”的,但也有一些是 Wavecom 自己定义的 AT 命令。除了串 口发送(TX 、串口接收(RX 之外,微控制器与 GPRS 模块之间还有一些硬件 握手信号,如 DTR 、 CTS 、 DCD 等。为了简化微控制器的控制, 硬件设计时不要使用全部的硬件握手信号, 而只使用数据载波检测(Data Carrier Detect, DCD 和终端准备(Data Terminal Ready, DTR 信号。DCD 信号能够检测 GPRS 模块是处于数据传送状态还是处于 AT 命令传送状态。 DTR 信号用来通知 GPRS 模块传送工作已经结束。硬件连接完成后, 在进行 GPRS 上网操作之前, 首先要对 GPRS 模块进行一定 的设置。主要的设置工作有: 设置通信波特率,能够使用 AT+IPR=38400命令,把波特率设为 38 400b/s或其它合适的波特率,默认的通信速度为 9600b/s。 设置接入网关,经过 AT+ CGD CONT=1, “IP”, “CMNET”命令设置 GPRS 接入网关为移动梦网。设置移动终端的类别,经过 AT+CGCLASS=“B”设置移动终端的类别为 B 类, 即同时监控多种业务; 但只能运行一种业务, 即在同一时间只能使用 GPRS 上网, 或者使用 GSM 的语音通信。 测试 GPRS 服务是否开通, 使用 AT+CGACT=1,1命令激活 GPRS 功能。 如果返回 OK ,则 GPRS 连接成功;如果返回 ERROR ,则意味着 GPRS 失败。这时应检查一下 SIM 卡的 GPRS 业务是否已经开通, GPRS 模块天线是否安装正确等问题。中国移动在 GPRS 与 Internet 网中间建立了许多相当于 ISP 的网关支持节点 (GGSN ,以连接 GPRS 网与外部的 Internet 网。 GPRS 模块能够经过拨“*99*1#”登录到 GGSN 上动态分配到 Internet 网的 IP 地址。 其间 GPRS 模块 与网关的通信要符合点对点协议(Point to Point Protocol, PPP,其中身份 验证时用户名、密码都为空。使用 PPP 协议登录上之后,就能够经过 GGSN 接上 Internet 了。软件整体结构程序中的所有代码最好采用 C 语言编写, 并采用分层的结构, 从底到上分别 为:串口驱动层、 GPRS 模块驱动层、 PPP 协议层、 IP 协议层、 UDP 协议层与应用 层。 上层函数的实现需要应用到底层函数, 而底层函数的任务就是为上层函数提 供服务,最终完成应用层任务传送数据。驱动程序编写首先是串行口驱动层。它实现打开串口、关闭串口、读串口数据、写串口数据 等函数。然后,在这些串口函数的基础上编写 GPRS 模块的驱动函数。单片机通 过串行口控制 GPRS 模块,进行拨号、设置等操作。控制的方法是采用 AT 命令。 在控制 GPRS 模块拨打移动梦网 GGSN 的登录号码“*99*1#”之后, GPRS 模块 就转入在线模式(On-Line 。此时单片机向串行口发送的所有数据都透明地传 送给了 GGSN ,同样 GGSN 的回答也传回单片机的串行口。当数据传送完成后,单片机需要通知 GPRS 模块结束会话,并从在线模式转回普 通的命令模式,这能够经过置高 DTR 线完成。同时,如果线路由于异常断开, CD 线会回复到平常的低电平,因此处于在线模式下也要不断检测 CD 线是否处于高 电平。根据这些操作,能够编写 GPRS 驱动函数:初始化 GPRS 模块函数、拨号函 数、断开连接函数、检测是否处于在线状态函数。这些底层的驱动函数将会使上层协议的编写很方便, 更重要的是, 它为我们提供了一个驱动抽象层。 当底层硬件做出改动的时候, 只需要对底层的驱动函数进 行改动,而上层函数的代码不变。PPP 协议的实现由于移动梦网的 GGSN 与 GPRS 模块通信时遵循 PPP 协议, 因此要在单片机中 也实现一部分 PPP 协议才能与之对话。 GPRS 模块在拨号后首先要与 GPRS 网关进 行通信链路的协商, 即协商点到点的各种链路参数配置。 协商过程遵守 LCP (Link Control Protocol 、 PAP (Password Authentication Protocol 和 IPCP (Internet Protocol Control Protocol等协议。其中 LCP 协议用于建立、构造、测试链 路连接; PAP 协议用于处理密码验证部分; IPCP 协议用于设置网络协议环境, 并 分配 IP 地址。协商机制用有限状态机的模型来实现。一旦协商完成,链路已经 创立, IP 地址已经分配就能够按照协商的标准进行 IP 报文的传输了。根据应用 的不同, IP 报文中能够携带 UDP 报文,也能够是 TCP 或 ICMP 报文。本系统正是 采用 UDP 报文传送数据信息的。数据传输完成之后,单片机会向 GGSN 发送 LCP 的断开连接报文,以终止网络连接。PPP 协议的帧结构(图略。单片机的串口中断接收程序首先以包起始和结 束符来判断是否有完整的 PPP 包, 并对 PPP 包的内容进行校验, 以确定数据包的 完整性和正确性。然后,在主循环中进入 PPP 报文解析模块。登录 GGSN 的过程系统的一个难点是单片机登陆 GPRS 网关(GGSN 并与网关经过 LCP 、 PAP 、 IPCP 协议进行协商的过程。 LCP 、 PAP 与 IPCP 协议的帧结构大同小异, 最常见的 为请求(REQ 、同意(ACK 和拒绝(NAK 三种帧。单片机与 GGSN 各为一方进 行协商, 任何一方都能够发送 REQ 帧请求某方面的配制, 另一方觉得配置不能接 受会回应 NAK 帧, 如果能够则回应 ACK 帧。 为了节省资源, 我们只处理这三种数 据帧,其它链路问题都由单片机在程序控制下自己重新拨号解决。协商过程大致描述如下:在拨号成功连接后, GGSN 首先会返回一个 PAP REQ数据帧。我们发送一个空 LCP REQ帧,以强迫进行协议协商阶段。随后, GGSN 发送 LCP 设置帧,我们拒绝所有的设置并请求验证模式。 GGSN 选择 CHAP 或 PAP 方式验证,我们只接受 PAP 方式。然后,进行 PAP 验证用户名和密码过程,在 GPRS 中用户名与密码都为空,如果成功, GGSN 会返回 IPCP 报文分配动态 IP 地 址。此时,就完成了与 GGSN 的协商过程。协商过程的状态转换如图 4所示。协商完成后进入 IP 数据报通信阶段。 此时, 单片机向 GGSN 发送的所有包含 IP 报文的 PPP 报文都会被传送给 Internet 网中相应的 IP 地址;而远端所有向 单片机 IP 地址发送的报文也都会经 GPRS 网传送到单片机上, 从而完成单片机与 远程主机经过互联网的数据传输。适应角色转变,扎实开展团的工作共青团铁东区委书记的述职报告 是适应角色转变、 思想进一步成熟的一年。 这一 年,自己能够坚持正确的政治方向,紧紧围绕党的中心,立 足本职岗位,较好地完成本线的工作任务。自己政治觉悟、 理论水平、思想素质、工作作风等各方面有了明显的进步和 提高。总的来说,收获很大,感触颇深。一、以德为先,进一步提升个人思想素质过去的一年,我以一个共产党员的标准,以一个团干部 的标准严格要求自己,在个人的道德修养、党性锻炼、思想 素质上有了很大的进步。一是道德修养进一步提高。作为一 个团干部,我的一言一行、我的自身形象将直接影响到团委 各成员,甚至更广大的青少年。因此,在日常的工作和生活 中,我每时每刻提醒自己,从小事做起,注重细节问题,做 到干净做人、公正做事,以平常心看待自己的工作,要求自 己在工作中诚实、守信、廉洁、自律,起好表率作用。二是 党性锻炼得到不断加强。不断加强自己的党性锻炼,我严格 按照党章和中国共产党党员纪律处分条例来要求和 约束自己的行为,牢记党的宗旨,在团的工作中,以广大青 少年的权益为出发点,务求时效。三是政治思想素质不断提 高。一年来,我继续加强学习,积极参加理论中心组学习, 经常自发利用休息时间学习,积极参加团省委组织赴井冈山 革命传统与理想信念教育专题培训班、区委区政府组织赴清华大学县域经济培训班,经过“看、听、学、思” ,进一步 加深了对马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、 “三个代表” 重要思想的理解, 进一步系统掌握了党在农村的路线、 方针、 政策以及对共青团工作的要求。特别是党的十七届六中全会 以来, 我经过学习原文、 听专家讲课等, 开拓了思想新境界, 政治思想素质有了新的飞跃。二、以能为先,进一步加强组织工作能力在上级领导的信任和支持下,我本人也自加压力,抓住 一切机会学习,注重与同事、与兄弟单位团委书记的交流, 虚心请教,不耻下问,使各项工作都有序地开展。一是工作 的统筹安排能力不断加强。我尽量做到工作提前一步,有计 划、有安排、有预见性,保持思路清晰和决策的科学,力求 操作有序,顺利开展。二是工作的协调能力不断加强。在工 作中,我注重与上级的及时衔接、汇报,同时也注重与基层 的交流沟通,听取多方意见和建议,从大局出发,对上做好 配合,对下做好团结。三是有创新地开展工作。在工作中, 我注重不断创新, 使工作保持生机, 使管理不断趋向人性化、 合理化。三、以勤为先,进一步提高团的业务水平担任团委书记以来,认真了解情况、掌握知识,积极向 团委领导、向前任书记学习、请教,了解团情、团史,努力 掌握团的基本运作方式程序,便于更好地开展工作。加强沟通了解，增加感情，深入基层，了解基层团组织和团员青年 的有关情况，以“活动”来强化自己的知识和水平。一年来， 我立足以活动来促使自己尽快适应角色，迎接挑战。今年五 四，团区委以全区人居环境整治为依托，以“五四火炬传承 九十二载生生不息，铁东青年投入人居环境立志强区”为引 领，积极开展了“共青团路，红领巾街”“铁东青年林”等 ， 一系列活动。在活动中，增长了知识，深化了理解，使自己 对团务工作有了全面的、系统的提高，为今后更好地提高团 的业务水平打下了坚实的基础。 四、以绩为先，进一步完善团的组织建设 以绩为先， 把关于进一步深化“党建带团建”工作的实施意见 落到实处，把党的要求贯彻落实到团的建设中去，使团的建 设纳入党的建设的总体规划。依托党建，从政策层面来解决 和落实基层团组织存在的问题和困难。一是基层团干部的待 遇问题。积极争取党组织在团干部配备上的重视和支持，基 层团干“转业”得到了很好的安排（叶赫的荣威，住建局遇 良，卫生局王国宴等） ；二是解决好基层团组织活动的经费 问题。积极争取专项，今年为每个乡镇街道从团省委争取经 费三千元，共计三万六千元；三是团的基层组织格局创新工 作。按照“14N”模式，经过换届调整选配了大批乡镇 （街道） 团干部， 变原有的 “团干部兼职” 模式为现在的 “兼 职团干部”模式，提升了基层团组织的凝聚力和战斗力。此 次工作得到了团市委的充分认可， 年四平市组织部班工 作会议在我区召开。 以服务青年需求为目的，从单一组织青年开展活动转到 生产环节，开展就业培训、创业交流、贫富结对；以服务党 政中心为目的，发挥团组织自身优势，引导青年树立市场意 识和投资意识，强化科技意识和参与意识，投身知识化、信 息化和现代化、文明创立、环境整治、植绿护绿、社会治安 等活动，把党政思路实践好。突出做好当前新兴的农村、社 区和非公经济组织建团工作，延长团的工作手臂，丰富团的 组织形式。先后与农联社、吉林银行等多家金融机构积极协 调，为青年创业就业提供帮扶支持。特别是吉林银行的“吉 青时代”小额贷款项目更得到团省委的无偿贴息。 五、以廉为先，进一步保持清正廉明形象 以廉为先， 作为新任职的年轻干部、党员干部，我既感受到了组织 的信任与关怀，同时也感受到了责任重大。我区在党委和政 府的带领下，励精图治、奋发图强，取得了辉煌的成绩。越 是这种时候，就越需要我们这些干部保持清醒的头脑，保持 共产党员的先进本色。深知，作为一级干部，应该努力做到 “清正廉洁” 。古人说“物必自腐而虫生” ，腐败现象表现上 看来是经济问题、道德问题，但深层次的原因却是理想信念 出了问题。要不断加强实践锻炼，要结合党的历史经验、改 革开放和社会主义建设的实践以及自己的工作和思想实际， 来刻苦磨炼自己。勇于剖析自己，积极开展自我批评，净化 自己的灵魂。不断增强拒腐防变意识。在思想上、在行动上、 生活中争作表率。在团区委开展“争做勤廉表率，竭诚服务 青年”主题教育活动,召开机关党风廉政建设宣传教育活动 动员会，全面启动党风廉政建设宣教活动。按照学习贯彻区 委、区纪委关于党风廉政建设和反腐败工作的部署和要求， 学习党的十七届六中精神，强化组织领导，制定工作计划。 我们根据 年党风廉政建设责任制考评要求，为了做好 党风廉政建设和反腐败工作，成立了团区委党风廉政建设领 导小组，并由我任组长。按照“一岗双责”的责任要求，明 确了单位正职领导作为第一责任人，每年约谈团干部一次， 就有关廉洁从政个人“不准”和“禁止”行为适时对所管的 团干部进行廉政谈话。 在 年即将到来之际，共青团区委迎来组织部考核 组，对共青团区委一年来的工作进的实地测评，感谢组织的 帮助与关怀，今后我们更要自觉地接受组织的监督与考核。 铁东区的发展已经取得了令人瞩目的成就，而今又开始了新 的征途。广大青年有幸成为亲历者，成为追随者，同时我们 也是共享发展成果的受益者。 我们应该心怀感恩， 心存畏惧， “做一个组织和群众信赖的人，做一个同事和朋友敬重的 人，做一个亲属子女能够引以为荣的人，做一个回顾人生能 够问心无愧的人”。我们要牢记党的宗旨，全面贯彻党的方 针路线，高举中国特色社会主义伟大旗帜，弘扬“攻坚克难、 求富图强”的四平精神，坚定不移的实施 “五区”战略的 发展规划，为建设富裕和谐新铁东的伟大目标而不懈奋斗。