利用單片機(jī)控制MC55 GPRS無線模塊實現(xiàn)SOCKET通信設(shè)計

隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)技術(shù)在遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸中起到了廣泛的應(yīng)用。GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是一種以全球手機(jī)系統(tǒng)(GSM)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠(yuǎn)在線和按流量計費等優(yōu)點，而且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，無需經(jīng)過PSTN(公用電話交換網(wǎng))等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，可直接與Internet網(wǎng)互通。因此GPRS業(yè)務(wù)在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。

西門子MC55是帶有GSM/GPRS全套語音和數(shù)據(jù)功能的先進(jìn)無線模塊。其超小的體積----所有功能都集中在一塊集成的芯片內(nèi)(僅50 x 33 x 7.2 mm);最簡便的開發(fā)----內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，使用戶可以最大程度的縮短GPRS產(chǎn)品的研發(fā)周期。MC55是可以配置的，使得外部輸入、輸出接口提供的外部控制應(yīng)用更有效，從而令MC55產(chǎn)品更適合。M2M解決方案。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中有HTTP、FTP、POP3、SOCKET等類型。文中詳細(xì)介紹利用單片機(jī)控制MC55 GPRS無線模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品椒?，并給出實現(xiàn)SOCKET通信的初始化設(shè)計流程。

1、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)的組成如圖1所示。該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī)通過串口對MC55 GPRS模塊進(jìn)行收發(fā)控制，實現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸功能。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)各部分的說明如下：

1)單片機(jī)。單片機(jī)選用NEC78F0547D MCU，NEC78F0547D是NEC 78KF0/KEZ8位單片機(jī)系列中的一款性能優(yōu)越的單片機(jī)，它帶有兩個UART(異步串行通訊)口。它很突出的一點就是具有片上調(diào)試功能，非常方便開發(fā)應(yīng)用。

2)GPRS模塊。本設(shè)計采用西門子MC55 GPRS模塊。

MC55模塊內(nèi)嵌了完整的TCP/IP協(xié)議棧，包括TCP、UDP、FTP、SOCKET、Telnet、POP3、SMTP、HTYP等，為用戶提供了更簡單的網(wǎng)絡(luò)接口，使用戶可以最大程度的縮短GPRS產(chǎn)品的研發(fā)周期。MC55是可以配置的，使得外部輸入、輸出接口提供的外部控制應(yīng)用更有效，從而令MC55產(chǎn)品更適合M2M解決方案。

3)服務(wù)器。建立SOCKET連接必須具有公網(wǎng)的IP地址，故應(yīng)保證服務(wù)器中心計算機(jī)連接到Internet并且取得公網(wǎng)IP地址。在單片機(jī)對GPRS模塊控制之前，服務(wù)器端需運行SOCKET端口監(jiān)聽程序，并且設(shè)為監(jiān)聽狀態(tài)，端口號也要設(shè)定，例如port：8000。

2 、單片機(jī)與GPRS模塊的連接

單片機(jī)與GPRS模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設(shè)定，通常為9600 bps。單片機(jī)通過電平轉(zhuǎn)換電路與GPRS模塊連接，電路比較簡單，電路連接原理框圖如圖2所示。要特別說明的是，由于單片機(jī)的為5V TTL電平，MC55GPRS模塊為2.7V TTL電平，為了確保MCU串行口與MC55GPRS串行口TTL電平的匹配，采用了NL27WZ07來實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

圖2 單片機(jī)與GPRS模塊連接原理框圖

圖3 5V TTL與2.7V TTL電平轉(zhuǎn)換電路

如圖3所示，NL27WZ07的A1引腳接單片機(jī)的發(fā)送端TXD，A2引腳連接MC55 GPRS模塊的發(fā)送端TXD，作為單片機(jī)向MC55 GPRS模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的信號通道。與之對應(yīng)，NL27WZ07的Y1引腳接MC55 GPRS模塊的接收端RXD，Y2引腳連接單片機(jī)的接收RXD，作為單片機(jī)從MC55 GPRS模塊接收數(shù)據(jù)的信號通道。

3 、建立SOCKET連接的命令

MC55 GPRS模塊為了要實現(xiàn)GPRS SOCKET TCP通訊，必須通過相應(yīng)的AT命令對模塊進(jìn)行初始化網(wǎng)絡(luò)連接及服務(wù)配置。下面對SOCKET通信中要用到的一些AT命令及數(shù)據(jù)傳輸步驟進(jìn)行說明。

4 、建立FTP連接的命令及上傳數(shù)據(jù)的過程

如果要利用無線模塊實現(xiàn)FTP上傳數(shù)據(jù)的功能，則可以用如下的步驟和相關(guān)操作實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

5 、建立E-MAIL連接的命令及通過E-MAIL傳輸數(shù)據(jù)的過程

下面介紹通過GPRS方式發(fā)送e—mail的過程及相關(guān)操作：

6 、模塊初始化程序設(shè)計介紹

MC55 GPRS模塊初始化主要是通過相關(guān)AT命令的操作實現(xiàn)的。其初始化包括模塊AT命令的測試、模塊信號強(qiáng)度測試、串口通訊波特率的設(shè)置、Internet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)設(shè)置等過程。

MC55 GPRS模塊為了要實現(xiàn)GPRS SOCKET TCP通訊，必須通過相應(yīng)的AT命令來對模塊進(jìn)行初始化網(wǎng)絡(luò)連接及服務(wù)配置。

初始化網(wǎng)絡(luò)連接及服務(wù)配置的AT命令總結(jié)如下：

開機(jī)上電后，程序在主函數(shù)中運行，單片機(jī)進(jìn)行初始化。初始化包括設(shè)置串口工作方式、波特率、網(wǎng)絡(luò)連接配置設(shè)置、密碼及用戶名設(shè)置、接入點設(shè)置、通訊類型設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所用連接文件ID號設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)IP地址設(shè)置等。

7 、結(jié)論

文中采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧的GPRS模塊西門子MC55模塊，在8位微控制器上使用AT命令對MC55模塊進(jìn)行控制，并實現(xiàn)了SOCKET通信、FTP服務(wù)、E—MAIL服務(wù)等多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>