摘要：以gsm网络为数据无线传输网络，设计一个基于gprs数据传输的通信终端。通过在单片机系统中嵌入ppp和tcp/ip协议，实现端到端的gprs分组业务功能。文中还详细介绍msc1210单片机与gprs模块通信接口的硬件和软件实现。
关键词：gprs 无线通信 msc1210
引 言
近年来,通信技术和网络技术的迅速发展,特别是无线通信技术的发展,使得电力系统的自动化程度进一步提高。gsm网络出现后，技术人员很快把gsm模块嵌入到各种仪表仪器中，如多功能电能表、故障测录仪、抄表系统和用电负荷监控等，从而使这些仪表仪器具有远程通信功能。
gprs是在现有gsm系统上发展出来的一种新的数据承载业务,支持tcp/ip协议，可以与分组数据网（internet等）直接互通。gprs无线传输系统的应用范围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。
本文设计的gprs无线通信模块，内嵌了tcp/ip协议，采用工业级的gprs模块，适用于单片机数据采集传输系统没有tcp/ip协议栈，但使用串口通信的情况。
1 gprs通信原理及应用特点
1.1 gprs简介
gprs是通用无线分组业务（general packet radio system）的缩写，是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5g。gprs采用与gsm相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的tdma帧结构。因此，在gsm系统的基础上构建gprs系统时，gsm系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。有了gprs，用户的呼叫建立时间大大缩短，几乎可以做到“永远在线”。此外， gprs是以营运商传输的数据量而不是连接时间为基准来计费，从而令每个用户的服务成本更低。
1.2 基本工作原理
gprs是在原有的基于电路交换（csd）方式的gsm网络上引入两个新的网络节点： gprs服务支持节点(sgsn)和网关支持节点（ggsn）。sgsn和msc在同一等级水平，并跟踪单个ms的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统。ggsn支持与外部分组交换网的互通，并经由基于ip的gprs骨干网和sgsn连通。图1给出了gprs与internet连接原理框图。
图1gprs与internet连接原理图
gprs终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的gprs分组数据发送到gsm基站。分组数据经sgsn封装后，sgsn通过gprs骨干网与网关支持接点ggsn进行通信。ggsn对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如internet或x.25网络。
若分组数据是发送到另一个gprs终端，则数据由gprs骨干网发送到sgsn，再经bss发送到gprs终端。
2 嵌入式gprs通信系统的实现
2.1 gprs模块的硬件设计
嵌入式gprs无线通信模块主要由嵌入tcp/ip的单片机（msc1210y5）、gprs模块、sim卡座、外部接口和扩展数据存储器等部分组成。图2是系统的硬件框图。
图2gprs通信系统原理框图
msc1210控制gprs模块接收和发送信息，通过标准rs232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。
2.1.1 单片机模块
单片机采用美国德州仪器公司最新推出的基于8051内核的msc1210y5。该芯片具有很强的数据处理能力，时钟频率为33 mhz，指令运行速度实际上与运行在99 mhz时钟频率下的标准8051内核相当。32 kb flash程序存储器，256 b内部ram和1024 b片上sram，2 kb启动rom，支持串行和并行的在系统编程。双数据指针dptr0和dptr1可加快数据块的移动速度。
其主要实现过程如下：
① 通过at指令初始化gprs无线模块，使之附着在gpsr网络上，获得网络运营商动态分配的gprs终端ip地址，并与目的终端建立连接。
② 通过串口0扩展max232标准串口和外部控制器（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。
③ 复用p1.2和p1.3，也就是串口1分别和gprs模块的txd0和rxd0连接，p1口的其他6个端口分别接到gprs模块对应的剩余rs232通信口，通过软件置位完成对mc35的初始化和控制gprs模块的收发数据。
2.1.2 扩展数据存储器部分
msc1210的flash存储器可全部作为flash程序存储器，也可以全部作为数据flash程序。因为要嵌入实时操作系统和网络协议，需要一定的空间，因此将其全部用作程序存储器，而通过74hc573作为地址锁存器，扩展6264作为外部数据存储器，8 kb的数据存储空间足够程序正常运行。
