基于GPRS的汽车远程监控系统的研究

英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。网络在短消息方面的应用具有不需拨号、价格低廉、传输可靠、覆盖范围广等特点，适用于需频繁传送小流量数据和不宜铺设线路的应用场合。是利用单片机组成的数据监控系统，通过GPRS网络以短消息的形式完成远程数据的传输，即在传统的单片机数据采集系统中增加支持短消息、数据通信等业务的GPRS模块，并为其分配一个独立的SIM卡，结合单片机系统通过串行通信接口，实现数据的远程无线传输。监控终端可以是PC机，也可以是移动电话或移动终端。

1 GPRS原理及优点

1.1 工作原理

GPRS网是在GSM网的基础上增加以下功能实体构成的：

服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）和点对多点服务中心（PTMSC）。系统共用GSM基站，但基站要进行软件更新，并采用新的GPRS移动台：GPRS要增加新的移动性管理程序；通过路由器实现GPRS骨千网互联；GSM网络系统要进行软件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。

GPRS骨干网的逻辑结构左如图：

图1 GPRS骨干网的逻辑结构

1.2 优点

GSM与GPRS两种业务特点的对比如附表所示。

与GSM电路交换数据传送方式相比较，GPRS具有瞬间上网、永远在线、快速传输、按量计费、自由切换等优点。

附表 GSH与GPRS两种业务特点的对比

2 GPRS终端系统设计

基于对应用场合的需求分析，本文要设计一个基于GPRS网络通信的、采用S12单片机为核心芯片的终端系统，软件系统设计是在“code warrior for HCS12”环境下开发，终端系统采用Motorola公司的MC9S12DG128芯片作为CPU处理器，使用SIMCOM公司最新推出的SIM300模块作为收发数据的GPRS通信模块。

2.1 单片机模块

单片机采用摩托罗拉的16位HCS12系列单片机MC9SDG128，它是基于16位HCS12CPU的存储器产品中的中档芯片。片内拥有128KB的Flash E E PROM、8KB的RAM、2KB的E E PROM，同时片上还集成了许多标准模块，包括2个异步串行通信口SCI、2个同步串行通信口SPI、8通道输入捕捉/输出比较定时器、2个10位8通道A/D转换模块（ADC）、１个8通道脉宽调制模块（PW M）、一个数字式字节数据链接控制器（BDL C）、29个独立数字I/O口（（Port A, Port B, Port K andPort E ），其中20个具有外部中断及唤醒功能、兼容CAN2.0A/B协议的5个CAN模块、B软件兼容模块（MSCAN12）以及一个内部IC总线模块；其较高的性能价格比使其非常适合用于一些中高档电子控制系统。同时其较简单的背景开发模式（BDM），也会使开发成本进一步降低，同时也使得现场开发与系统升级变得更加方便。

实现方法如下：

（1）复用串口1分别和GPRS模块的TX D0和RX D0连接，PT口的其中6个端口分别接到GPRS模块对应的剩余通信口，通过软件置位完成对SIM300的初始化和控制GPRS模块的收发数据。

（2）通过串口0扩展外部控制器（例如数据采集端）连接，外部控制器端接出标准串口，按照约好的协议可很容易利用本设计的控制器进行通信。

2.2 GPRS模块

SIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS 双频模块，主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。

SIM300集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，适合于开发一些GSM/GPRS 的无线应用产品，如移动电话、PDA、PCMCIA无线MODEM卡、USB无线MODEM、无线POS 机、无线抄表、无线数据传输业务，无线公用电话、无线商务电话、监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位和导航等系统和产品，应用范围十分广泛。

SIM300模块为用户提供了功能完备的系统接口，用户只需投入少量的研发费用，在较短的研发周期内，就可集成自己的应用系统。用户的主要工作集中在控制系统和人机界面方面。

DG128控制GPRS模块接收和发送信息，通过标准串口和外部控制器（比如数据采集端）进行数据通信。用软件实现中断，完成数据的转发。

2.3 通信模块硬、软件设计

通信模块硬件设计如图2。

图2 模块硬件设计图

GPRS模块通过串口与单片机进行数据传送。在系统中，GPRS模块相当于单片机系统的串口，GPRS的数据相当于单片机系统的串口数据。因此对远程数据的采集就对应了对单片机串口数据的采集。串口采用中断调用。串行口中断服务程序完成数据发送和接收等功能，可接收上位机发送给本系统的各种命令，也可将本报警仪的结果传送给上位机。

单片机和GPRS发送流程为：在发送数据之前，发送端要给出请求发送RTS，接收端利用这个信号清空接收缓冲区，发送端接收到接收端的允许发送信号CTS。接着接收端发出数据终端准备好信号DTR，发送端的DTR接收到对方的DTR以后，开始在TX D上送出数据。

CAN通信发送、接受流程如图3。

图3 发送和接收流程

3 结语

随着通信技术的发展，原有的己日益不能满足多方面的要求，我们需要更低成本的通信方式。

GPRS利用现有的GPRS网络资源，发挥网络覆盖率高、传输特性好等优势，为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式，这必将成为工业控制及现场监测等领域的发展趋势，并可广泛应用于交通、安防报警、电力监控、石油、矿山等行业。正是基于以上考虑，本系统中嵌入了GPRS模块，运用它最具优势的短信功能，将采集的数据以短信的方式发送到基站，基站也以短信方式实现对终端的适时监控和管理。