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1、基于无线通信模块的基于无线通信模块的 GPRS MODEM 的研制与应用的研制与应用发布日期:2005-11-08 作者:苏全 李崇贵 来源:微计算机信息 摘摘 要要 Wavecom 公司生产的基于 GPRS/GSM 网络的无线通信模块，工作于 900(850)/1800(1900)MHz，使用高性能 GPRS Class 10 提供完整的 2.5G GSM/GPRS 语音和数据容量。文中介绍了 Q2400 系列模块的功能和调试手段，给出了基于模块的 GPRS MODEM 的设计方法与应用。关键词关键词 无线通信模块 GPRS MODEM 无线数据传输0 引引 言言GPRS（General P
2、acket Radio Service），也叫通用分组无线业务 是在现有 GSM 系统上发展出来的一种新无线数据传数业务。GPRS 支持的点对点网络业务有无连接网络业务（如 IP）和面向连接的网络业务（如 X.25）两种，可实现点对多点组播业务和点对多点群呼业务。GPRS 理论带宽可达 171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在 40100Kbit/s，在此信道上提供 TCP/IP 连接，可以应用于 INTERNET 连接、数据传输等。GPRS 采用分组交换技术，按流量计费，仅在实际传送和接受数据时才占用无线资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的
3、、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。 GPRS MODEM 是基于 GPRS/GSM 网络的无线数据传输用调制解调器，能通过指定方式拨号上网，实现点对点及点对多点的数据传输，并可实现短消息的发送和接收。1. 模块的结构及功能模块的结构及功能无线通信模块是一些无线通信厂家把一般通信产品的核心部分，包括 MCU、电源系统、数据存储、控制与显示、语音处理等功能，特别是把技术难度最大的高频电路部分和射频部分都集成在无线通信模块内部，。Wavecom 的 Q2400 系列(Q2403A，Q2406) GPRS/GSM 无线通信模块是基于 GPRS/GSM 网络的无线数传模块。模块
4、能够支持语音、数据、传真等功能，Wavecom 自己的复用协议基本上可以满足语音/数据复用串口的要求。在 GPRS 不可用的地区，还可以通过 GSM 短消息传输数据。1.1 模块的特性模块的特性Wavecom 公司的 WISMO Quik Q2400 超薄芯片系列具有完整的 2.5G GSM/GPRS 语音和数据容量，皆在能够满足用户的需求，其主要性能有： 为双频 GSM/GPRS 模块，执行 ETSI GSM Phase 2+的标准，在 900MHz 时，功率为2W，1800/1900MHz 时为 1W Q2403A(支持 class2)，下载 26.8kbits/s，上传 13.4kbit
5、s/s；Q2406A(支持 class10)，下载 53.6.8kbits/s，上传 26.8kbits/s；GSM 电路数据/传真功能：数据线路异步、透明与非透明，最高传输速率可达 14,400 bits/s；自动传真 group3（class 1&2），通话和传真转换，IrDA 1.2A 协议GPRS 信息包数据功能：GPRS Class 10,采用 CS1 到 CS4 编码方案，支持 PBCCH 点对点的(MT/MO)和短消息区域广播，回复呼叫信息，通话或紧急呼叫，最高速率，升级最高速率和半速率，回声消除和噪声削减，全双工免提 1.2 模块的内部结构模块的内部结构WISMO Quik Q
6、2400 系列模块的内部结构图如下：图一 模块内部结构图模块为 60 脚封装，大小约为 5.8 X 3.2 X 0.4 cm ，厚度仅为 4 毫米，非常容易集成到应用产品中。其内部包括通用接口、音频接口、SIM 接口及射频接口；具有内部的 FLASH、SRAM、A/D 转换、实时时钟、声音合成、供电电路等；能完成电池管理、存储器管理、I/O 口控制、SIM 控制、GPSI控制及键盘控制。通用接口提供与外部 LCD 模块的 SPI 总线或最大传输速率为 400Kb/S 的 2 线接口；5 x 5 矩阵的键盘接口；具有 SIM 卡确认、供电、时钟、复位及 I/O 的 3V SIM 卡接口；3 个通
7、用 I/O 口、2 个输出口和一个输入口共 6 个 3V CMOS 接口。此外还提供了 2 音频输入和 2 音频输出，一个蜂鸣器输出。模块提供一个符合 V24 协议的 6 线串行通信接口，包括 TX、RX、RTS、CTS、DTR、DSR；同时提供 DCD 和 RI 信号接口。为保证模块的正常工作，要求提供两路电源，其中 VBATT 提供给 RF 部分，电压范围为 3.3V 4.5V，最大功率为 2W；VDD 提供给基带部分，电压范围为 3.1V 4.5V，最大功率为 0.5W。模块内部具有电池充电管理电路，利用外部电源提供的电流源对内部电池的安全充电进行控制与管理。2 GPRS MODEM 的
8、设计与应用的设计与应用2.1 AT 指令与模块的在线调试指令与模块的在线调试利用 Q2400 系列模块进行无线数据传输系统的设计，首先是熟悉模块的功能及各种 AT 指令。 对于涉足无线通信领域的人来说，AT 指令不会是一个陌生的名词，使用串行线将计算机串口同模块相连，在 SIM 卡槽中放入 SIM 卡，接上天线，最后上电让模块开始工作。这时就可以使用Windows 自带的“超级终端”或串行调试程序，选择所使用的串口号并以一定的波特率同模块进行通信，它们之间交流的“语法”就是 AT 指令。例如，对于 Q2400 系列模块来讲，首先可以通过一系列AT 指令获得模块内部的相关资料：AT + CGMI
9、 可以从模块中获得制造商的证明；AT+CGMM 可以获得模块的型号；AT+CGMR 可以获得模块内部软件的版本号；AT+CIMI 可以读出 SIM 卡内的用户序列号。如果模块中已插入有效的 SIM 卡，则可以进行拨号和挂机操作：ATD + 号码 为拨号指令，当发出 ATD 后，如果回应是 0，则表示对方为语音传输，如果是数据传输，则回应 CONNECT 10(11、12、13、14、15)表示数据传输的速度，如果是 7，则表示对方正忙。在“超级终端”环境下，还可以用 AT 指令实现对电话簿的操作、对通信模块的各种设置、短消息操作、传真业务操作等。在掌握了基本指令、呼叫控制指令、网络服务指令、安
10、全指令及电话薄操作指令等一些常用的基本 AT 指令之后，重点要掌握的是如何进行短消息和数据的传送。实现 SMS主要有两种方式，AT + CNMA 即 TEXT 格式和 AT +CNMA = N, 即 PDU 格式。PDU 格式实际上是对短消息进行打包的一种协议，中文短消息的实现必须通过 PDU 格式，使用 AT指令方式熟悉 PDU 格式可以加深使用者对这一方式的认识和掌握。2.2 GPRS MODEM 的设计的设计Wavecom 公司的 Q2400 系列作为专为移动设备而研制的模块，具有很强的接口功能，我们在研制 GPRS MODEM 时主要应用了它的通信、语音、SIM 卡及数据存储等接口功能
11、，其主要结构见图二。为了保证系统能稳定地进行数据传输而不至于经常掉线或丢失数据，一个稳定的、具有一定功率的电源和合理的电源管理是必不可少的。GPRS MODEM 提供透明通道和非透明通道两种工作模式。在透明通道模式下，GPRS MODEM对用户的数据不进行处理，直接将数据发送出去，收到的数据也原封不动的传递给用户。在这个模式下，短消息和语音功能可以由用户自己通过 AT 命令来实现，也可以通过调用 API 来实现。在非透明通道模式下，用户通过串行口采用帧格式与 GPRS MODEM 通信，可以通过调用 API 来实现。GPRS MODEM 在设计过程中为方便用户开发应用程序，定义了操作简单、功能
12、强大的 API 帧。用户仅需要操作这些帧即可提供 Internet 的接入服务，实现应用数据在 Internet 上传输。用户 API 函数分为三类：最低层的基本串口收发 API 函数、帧 API 函数和 socket API 函数以及语音 API 和短消息 API。在无线数据传输过程中， 作为用户数据传输目的地的数据中心计算机在 INTERNET 上的 IP 地址有 2 种形式，一种是使用固定 IP，由于国内固定 IP 数量有限，所以多数使用动态域名作为数据中心计算机的 IP 地址。GPRS MODEM 在进行参数配置时，需要将数据中心计算机的固定 IP 或者动态域名输入到系统中。对于动态域
13、名，需要在系统内部通过域名服务器将动态域名解析成数据中心计算机的 IP 地址。 当 GPRS MODEM 在进行数据通讯时，用户数据与数据中心计算机 IP 地址经过 TCP/IP 协议转换生成包含用户数据的 TCP/IP 包，该 TCP/IP 包由 GPRS MODEM 发射到移动GPRS 网络上。由于目前 USB 的即插即用和数据的高速传输功能，使得 USB 接口得到广泛的应用，为此我们选用了 PROLIFIC 公司的 PL2303Hx 的 USB TO RS-232 转换桥芯片，自动完成串行通信到 USB 传输的转换，非常容易地实现了具有 USB 接口的 GPRS MODEM 。3 结束语
14、结束语从上述研制的过程可以看出，由于技术难度最大的高频电路部分和射频部分都在无线模块内部处理，这无疑大大减小了硬件的开发难度。不论开发者对 GPRS 通信系统的熟悉程度如何，都可以使用无线通信模块搭建适合自己的无线数据传输实验平台，例如可以构建成外置式 GPRS 无线Modem；内置式 PCMCIA 卡 GPRS 无线 Modem；也可以构建成模块式 GPRS 无线 Modem，直接嵌入到任何需要进行无线数据传输的产品中去。我们在研制微电脑掌上资源调查仪时，就是采用了嵌入式的 GPRS MODEM，利用 GPRS/GSM 网络进行数据的无线传输。所以，应用无线通信模块，可以在较小硬件开发成本的基础上，使开发者能够尽快把自己的想法转换为现实，从而缩短整个研发周期。 参参 考考 文文 献献 1 吕 捷. GPRS 技术. 北京邮电大学出版社 2001 2 Sebastien LESREL. AT commands for GPRS 1.3 2001 3 Wavecom GPRS User Guide V1.2 2001 4 PL-2303HX Edition USB to Serial Bridge Controller Product Datasheet V1.1 2004
