【正文】 圖 415 GPRS 上位機(jī)的前面板 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的 努力， 課程 設(shè)計(jì)順利完成了。圖 413的程序流程圖旨在幫助理解上位機(jī)軟件的執(zhí)行過(guò)程。圖標(biāo) /連接器相當(dāng)于圖形 化的參數(shù)。為了減少無(wú)用的返回字符串，要對(duì) GPRS 模塊設(shè)置關(guān)回顯在發(fā)送字符串時(shí)要禁能串行口中斷。 N Y 開(kāi)始 禁能串行口中斷 TI=0 要發(fā)送的字符是‘ \0’？ Y 把字符寫(xiě)入 SBUF0 TI=1？ TI=0 字符串地址加 1 N 使能串行口中斷 返回 24 圖 49 字符串處理子函數(shù)程序流程圖 N N Y N 開(kāi)始 i=0， k=0 Ptr[i]是 ’\0’， ’\n’， ’\r’中的一個(gè)？ i++ Ptr[i]是 ’\n’， ’\r’中的一個(gè)？ Ptr[i]=’\0’ N N Y Y Rec_temp1[k++]=Ptr[i++] Rec_temp1[k]=’\0’， k=0 跳過(guò)‘ \n’和‘ \r’ Ptr[i]是 ’\n’， ’\r’中的一個(gè)？ Ptr[i]=’\0’ Rec_temp2[k++]=Ptr[i++] 返回 Y Y 25 GPRS 模塊初始化指的是用 GPRS 模塊建立 TCP 鏈接的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程由許多AT 命令子程序組成。為了讓串行口正常的工作，除了設(shè)置這些寄存器的參數(shù)之外還要設(shè)置與時(shí)鐘選擇和定時(shí)器相關(guān)的寄存器。定時(shí)器的溢出率用公式 (42） 計(jì)算。 UART0 是一個(gè)具有幀錯(cuò)誤檢測(cè)和硬件地址識(shí)別的增強(qiáng)型串行口，可以工作在全雙工異步方式或半雙工同步方式，并支持多處理器通信。 AD0INT 置 1 后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出電壓數(shù)據(jù)然后改變 A/D轉(zhuǎn)換的通道進(jìn)行下一路的電壓數(shù)據(jù)采集。這時(shí)總線(xiàn)控制器就可以 發(fā)送 64 位序列號(hào)。由于該器件是基于單線(xiàn)總線(xiàn)的，所有的讀寫(xiě)操作都有一條數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)完成，所以在使用過(guò)程中總線(xiàn)控制器必須要嚴(yán)格的遵守給定的時(shí)序。這一部分主要對(duì)這兩類(lèi)數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計(jì)做出相應(yīng)的介紹。在空閑 /通話(huà) /關(guān)機(jī)模式： Vout = ， Vlow,max = Iout = 10 礎(chǔ)， tlow ≥ 100ms 。提供豐富的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。 GPRS DTU 主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。它可以在+ 到 + 內(nèi)的某個(gè)電壓下發(fā)送符 合 RS232 的信號(hào)。雖然 C8051F120單片機(jī)集成了一個(gè)基頻為 ，但是 波特率。用于工業(yè)控制可以提高系統(tǒng)的性能。 GPRS 的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 利用 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要如下： 1．費(fèi)用低廉， GPRS 網(wǎng)絡(luò)按照客戶(hù)收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來(lái)收費(fèi)，而不是采用 SMS 的按短信條數(shù)的方式收費(fèi)，極大地降低了通信使用費(fèi)用； 2．永遠(yuǎn)在線(xiàn)，客戶(hù)隨時(shí)都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，客戶(hù)仍然在網(wǎng)上，與網(wǎng)絡(luò)之間還保持一種連接； 3．快速登錄，連接時(shí)間很快， GPRS 無(wú)線(xiàn)終端一 開(kāi)機(jī)，就已經(jīng)與 GPRS 網(wǎng)絡(luò)建立了連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，只需要一個(gè)激活過(guò)程，一般僅需 1到 3 秒； 4．高速傳輸，由于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)采取了先進(jìn)的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá) ，實(shí)際使用中一般能達(dá)到 20～ 40kb/s； 5．組網(wǎng)靈活，中國(guó)移動(dòng)的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國(guó)漫游而不增加額外費(fèi)用，適合用戶(hù)以低成本方式在短時(shí)間內(nèi)組建自己的跨區(qū)域性數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)； 2 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本課題設(shè)計(jì)的最基礎(chǔ)的部分，該部分得到的數(shù)據(jù)是 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩?lái)源。通稱(chēng)嵌入式系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)研究 GPRS 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)監(jiān)控采集終端的實(shí)現(xiàn)原理和方法，將基于 ARM7 內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)和 GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?？傊?， GPRS 可提供網(wǎng)上沖浪、 Email、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、增強(qiáng)型短消息等業(yè)務(wù)；可應(yīng)用于運(yùn)輸業(yè)、金融、證券、商業(yè)和公共安全業(yè)； PTM 業(yè)務(wù)支持股市動(dòng)態(tài)、天氣預(yù)報(bào)、交通信息等實(shí)時(shí)發(fā)布；另外，還能提供種類(lèi)繁多、功能強(qiáng)大的以 GPRS 承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)和基于 WAP 的各種應(yīng)用。單片機(jī)最小系統(tǒng)指的是單片機(jī)正常工作的最小單元，是能使一個(gè)單片機(jī)正常工作的最小單元。中斷系統(tǒng)的運(yùn)行需要更少的 MCU 干預(yù)，所以中斷源的增加對(duì)于多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是很重要的。而最經(jīng)常使用的協(xié)議就是 RS232 協(xié)議，這個(gè)協(xié)議一般可以通過(guò)由電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 及其外圍電路組成的電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)， GPRS DTU 處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng) IP 地址通常是不固定的，隨著每次撥號(hào)而變化。 華為 GTM900C 功能模塊介紹 本系統(tǒng)選用的 GPRS 模塊是華為公司生產(chǎn)的 GTM900C 無(wú)線(xiàn)模塊。 GTM900C 模塊一共有 40 個(gè)信號(hào)連接口，其各信號(hào)連接口的功能如表31所示。系統(tǒng) 的初始化設(shè)置系統(tǒng)各組建的工作方式，包含 UART0 初始化、 ADC0 初始化、定時(shí)器初始化、溫度傳感器初始化等。 總線(xiàn)控制器就是通過(guò)它們的 ROM 中存儲(chǔ)的唯一的序列號(hào)來(lái)識(shí)別每一個(gè)器件的。要采集制定地點(diǎn)的溫度，只要通過(guò)總線(xiàn)控制器將指定地點(diǎn)溫度傳感器件的序列號(hào)寫(xiě)入單線(xiàn)總線(xiàn)等待指定器件的響應(yīng)然后再做其他相關(guān)操作就可以了。根據(jù) GPRS 模塊 AT 指令手冊(cè)， GPRS 模塊返回的數(shù)據(jù)最多有兩個(gè)換行符，所以在字符串處理子函數(shù)中只需要兩個(gè)存儲(chǔ)字符串的數(shù)組 Rec_temp1 和 Rec_temp2就行了。所以該部分的程序設(shè)計(jì)包括串行口通信程序設(shè)計(jì)和GPRS 數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)。并選擇定時(shí)器 1 做 UART0 的波特率發(fā)生的時(shí)鐘源。這部分的程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)大量的命令子函數(shù)，這些子函數(shù)組成了 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鞒绦颉? 字符串處理子函數(shù)主要功能是處理串行口接收到的字符串，使接收到的字符串更容易辨別。 GPRS 模塊的使用要從等待 GPRS 模塊硬件初始化開(kāi)始，等待 GPRS 模塊在發(fā)送字符串在發(fā)送字符串時(shí)要禁能串行口中斷。 所有的 LabVIEW 應(yīng)用程序，即虛擬儀器（ VI），包括前面板（ Front panel）、流程圖（ Block diagram）和圖標(biāo) /連接器（ Icon/connector）三部分組成。在 GPRS 模塊與服務(wù)器建立 TCP 鏈接后，前面板上將會(huì)顯示出 GPRS模塊的動(dòng)態(tài) IP 地址及其接入端口。錯(cuò)誤傳輸窗口顯示的是在服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)不符合約定格式時(shí)顯示的字符串， 這種情況一般發(fā)生在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤傳輸?shù)臅r(shí)候。同時(shí)，通過(guò)查閱大量的資料，進(jìn)一步擴(kuò)大了知識(shí)面，對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更為深入的理解和認(rèn)識(shí)，在獲得知識(shí)的同時(shí)，我也認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)匱乏，理論聯(lián)系實(shí)踐的能力不夠強(qiáng)，全面分析并解決問(wèn)題的能力有待提高。的數(shù)據(jù)添加至現(xiàn)有字符串時(shí)， “ 讀取 TCP 數(shù)據(jù) ” 將開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)。 圖 412 TCP 控件選板 在本系統(tǒng)中，我們要利用 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)一個(gè)用于 TCP 數(shù)據(jù)接收的上位機(jī)軟件。然后判斷 SIM 卡是否插入。當(dāng)程序中有字節(jié)寫(xiě)入 SBUF0 寄存器時(shí)，串行口立即進(jìn)入字符串發(fā)送狀態(tài)。 22 Y N 開(kāi)始 T im e o u t= 0 T im e o u t+ + 發(fā)送“ AT ” 等待 5 0 0 M S 處理接收字符串 接收到“ OK ” ？ Y T im e o u t 6 ？ N 標(biāo)志位置 0 返回 標(biāo)志位置 1 圖 47 給出 “AT” 命令的程序流程圖 在發(fā)送 “AT” 命令后，考慮到數(shù)據(jù)傳輸有一定的延時(shí)，在程序中總 是要限定等待一定的時(shí)間。一般來(lái)講 AT 命令包括四種類(lèi)型：（ 1）設(shè)置命令。 要使用 UART0 必須現(xiàn)在交叉開(kāi)關(guān)的設(shè)置時(shí)使能 UART0，交叉開(kāi)關(guān)是通過(guò) XBR0、XBR1 和 XBR2 這三個(gè)寄存器設(shè)置的。當(dāng) ADC0LJST 為 1 時(shí)，ADC0H:ADC0L 寄存器數(shù)據(jù)左對(duì)齊。然后把所讀得的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就可以得到該地點(diǎn)的環(huán)境溫度。由于讀字節(jié)的時(shí)序和寫(xiě)字節(jié)的相似，限于篇幅這里只給出讀字節(jié)的程序流程圖。在實(shí)現(xiàn)多路溫度采集的系統(tǒng)中，可以把所有的 DS18B20 掛在同一條線(xiàn)上。（ 2） SYNC 引腳可以用來(lái)輸出一個(gè)同步信號(hào)（ synchronization signal），也可以在應(yīng)用使來(lái)控制一個(gè) LED2 燈的輸出狀態(tài)。 34 GTM900C 的邏輯框圖 GPRS 模塊的電路 GPRS 模塊部分的電路分為四個(gè)部分：供電電源電路，串行通信電路， SIM 卡外圍電路以及 GTM900C 外圍電路。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng) IP地址或固定的域名。 6 C1+2C14C2+5C26EN1SHUTDOWN20ONLINE14STATUS11T1IN13T2IN12R1OUT15R2OUT10VCC19V+3V7GND18T1OUT17T2OUT8R1IN16R2IN9SP3223EU6VCCGNDXRXXTXGNDVCC1234567891110J1GNDC10 C11C12C13C14 圖 33 串口電路電路圖 GPRS 的工作原理及其模塊電路 GPRS 模塊是實(shí)現(xiàn)基于 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵?，從以下幾個(gè)部分對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。 C8051F120單片機(jī)內(nèi)部含有一個(gè)外部振蕩器驅(qū)動(dòng)電路。而片內(nèi)集成的鎖相環(huán)（ PLL）電路使得其最高運(yùn)行速度可達(dá) 100MHz，這可以在很大程度上提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和靈敏度。 控制芯片的選擇 控制芯片對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，控制芯片的選擇決定了一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度以及程序的穩(wěn)定性等性能。以單片機(jī)作為控制器的核心，與一些監(jiān)測(cè)、伺服、指示等設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)一定的功能。上位機(jī)監(jiān)控程序采用 java 程序進(jìn)行編寫(xiě) ,調(diào)用功能 強(qiáng)大的串口通訊 APIjavam20win32。國(guó)際上有名的大型電信設(shè)備制造廠(chǎng)商也都在積極開(kāi)發(fā)GPRS 的相關(guān)產(chǎn)品，提出了一系列的解決方案，世界各地的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也紛紛響應(yīng)，配合電信設(shè)備制造廠(chǎng)商提供了大量的 GPRS 服務(wù)區(qū)。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 整個(gè)基于 GPRS 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件部分包括 C8051F120 的最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊和 GPRS 模塊幾個(gè)部分電路。 另外， C8051F120 單片機(jī)還增加了一些其他的功能和一些關(guān)鍵性的改進(jìn)。其中，電容的作用是幫助晶體起振，其典型值為 33pF。 7 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元的工作流程 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元（簡(jiǎn)稱(chēng) GPRS DTU）上電后，首先讀出內(nèi) 部 FLASH 中保存的工作參數(shù)（包括 GPRS 撥號(hào)參數(shù)，串口波特率，數(shù)據(jù)中心 IP 地址等等，事先已經(jīng)配置好）。反之，當(dāng) DTU 收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來(lái)的 TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容 ，立即通過(guò)串口發(fā)送給用戶(hù)設(shè)備。 SIM 卡外圍電路如圖 所示。 主程序流程圖 圖 41 是主程序的程序流程圖。根有的 DS18B20 掛在同一條線(xiàn)上?？紤]到第二種方案程序的復(fù)雜性，本課題采用了第一種方案。由于 GPRS 模塊返回到單片機(jī)串口的數(shù)據(jù)含有一些不可顯示字符，如果想從接收的字符串中提取出有用信息就要對(duì)接收到的 字符 串做一定的處理。于 GPRS 模塊返回到單片機(jī)串口的數(shù)據(jù) 含有一些不可顯示字符根據(jù) GPRS 模塊 AT 指令手冊(cè)， GPRS 模塊返回的數(shù)據(jù)最多有兩個(gè)換行符，所以在字符串處理子函數(shù)中只需要兩個(gè)存儲(chǔ)字符串的數(shù)組 Rec_temp1 和 Rec_temp2 就行了。和時(shí)鐘源選擇相關(guān)的寄存器有系統(tǒng)時(shí)鐘選擇寄存器 CLKSEL 和外部振蕩器控制寄存器 OSCXCN 還有與鎖相環(huán)相關(guān)的寄存器。這類(lèi)命令用于讀出受 GSM 模塊內(nèi)部程序控制的不可變參數(shù)，其命令格式為 “AT+CXXX” 。當(dāng)程序中有字節(jié)寫(xiě)入 SBUF0 寄存器時(shí)，串行口立即進(jìn)入字符串發(fā)送狀態(tài)。當(dāng)程序中有字進(jìn)入等待 TI 置 1的等待循環(huán)結(jié)構(gòu)。 圖 411 所示為 GPRS 模塊初始化的程序流程圖。本系統(tǒng)選擇的監(jiān)聽(tīng)端口的端口號(hào)為 3000。端口指的是上位機(jī)軟件運(yùn)行時(shí)監(jiān)聽(tīng)的端口號(hào)，應(yīng)該注意的是該端口 號(hào)必須與 GPRS 模塊發(fā)出建立 TCP 鏈接申請(qǐng)時(shí)的端口號(hào)一致。最后，感謝 學(xué) 校對(duì)我大學(xué) 三 年來(lái)的培養(yǎng)，在這里我不僅學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能，還學(xué)到了很多做人的道理，這一切都將使我終身受益。圖414 所示為 GPRS 上位機(jī)的程序框圖。在本系統(tǒng)中，上位機(jī)軟件對(duì)服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。只有在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)注冊(cè)完畢的狀態(tài)下 GPRS 模塊才能建立 TCP 鏈接，建立的快慢與信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)。本系統(tǒng)在發(fā)送字符 串時(shí)使用的是查詢(xún)方式。在GPRS 模塊發(fā)送 AT 命令和采集的數(shù)據(jù)時(shí)都必須要用到字符串發(fā)送函數(shù)。這類(lèi)命令用于查詢(xún)?cè)O(shè)置命令或內(nèi)部程序設(shè)置的參數(shù)及其取值范圍，其格式為 “AT+CXXX= ？ ” 。SCON0 是 UART0 控制寄存器，該寄存器包含了串行口中斷的標(biāo)志位主要用于設(shè)置UART0 的工作方式