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jizhuokeji

    
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发表于:2015-06-29 09:42:28
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认识和选用常用的几种 GPRS 模块

 

我在这里把常见的GPRS模块分成3种:


(1)GPRS DTU(GPRS数传单元,常称GPRS透传模块)
(2)GPRS/GSM modem (这是一种纯的GPRS/GSM调制解调器,常称为GPRS猫)
(3) 包含tcp/ip协议栈的GPRS modem (其将GPRS/GSM modem 和tcpip协议栈封装在一起,内部有cpu,flash,ram,控制单元等硬件,和dtu功能类似)

 

GPRS DTU的理解及应用

 

  GPRS DTU 内部封装了完善的TCP/IP等协议栈,可为无线传输传输提供透明的TCP/IP通道。主要应用于工业领域,而GPRS modem通常要完成类似的功能必须借助于PC机的软件和硬件资源,如CPU、Memory和TCP/IP协议栈等,所以我们经常可以看到PC接一个无线的Modem来连接到外部的数据网。

  采用了GPRS的微控制器系统可以实现无线数传输领域的复杂应用,在远程抄表、工业控制、遥感\测、智能交通领域都得到了广泛的应用,下面是一个典型的应用:


  在使用了RFID技术的公交领域,非接触卡得到了普便的应用,乘客的刷卡交易数据通常都存储在车载的读卡机具中,如果采用特定设备依次对每辆车的数据提取是一个非常繁杂的工作,而采用无线传输方式的优势显然是不言而喻的,通过车载无线设备,可以以灵活的方式将乘客的交易数据传输到数据中心进行统一处理,此外还可以实现远程的公交调度控制以及公交车电子站牌GPRS信息发布的发布等等。

 当然,采用GPRS进行无线传输仍然存在一些问题需要更好地解决,比如传输的可靠性问题、传输速率等,目前GPRS的理论带宽是171.2Kbps,实际应用带宽在40Kbps左右。


GPRS无线设备连接到外部数据网两种方法的比较!

    我们使用GPRS无线设备做数传的时候,在连接到外部数据网时通常有两种方法:

( I ).拨号上网:常见的如拨ATD *99***#

( II ).指定Server的IP地址、Port端口号,使用特定的AT指令来连接到外部的数据网,也即internet

例如:Simcom的GPRS模块SIM300C采用的指令为:

AT+CIPSTART = "TCP","211.247.26.252","3030",即可连接具有公网IP地址为211.247.26.252,TCP端口号为3030的Server。

     两种方式各有特点:拨号上网的方式采用的是外部的协议栈,需要用户自己来实现PPP、TCP、UDP等协议栈,而第二种方式则采用模块自带的协议栈,用户的底层应用程序不需要实现上述较为复杂的协议栈。所以,早期的GPRS无线模块多不带协议栈,常用第一种方式做数传。而自身带有通讯协议栈的GPRS模块多采用第二种方式。

    当然,二者各有优缺点,采用第一种方式,实现起来较为复杂,但是使用灵活,用户的数据封装比较灵活,可以适应用户的特殊应用。采用第二种方式,由于自身带有完备的通讯协议栈,所以用户实现起来较为简单,但成本较高,数据的封装格式也较为固定。

 

  GPRS DTU和GPRS MODEM有什么区别?

GPRS DTU全称GPRS数据终端单元,在软件设计上,它封装了协议栈内容并且具有嵌入式操作系统,硬件上可看作是嵌入式PC加无线接入部分的结合, 用于串口数据可靠传输;

GPRS MODEM是接入GPRS分组网络的一个物理通道,它本身不具有操作系统,必须依附于计算机(在功能类似与有线MODEM),在计算机操作系统之上才能进行PPP拨号连接,通常是与PC结合使用,实现拨号上网。

从某种角度来说,GPRS DTU是嵌入式PC与GPRS MODEM的结合。

 GPRS DTU的四个核心功能:


1)内部集成TCP/IP协议栈
GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统,从硬件上,它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合;它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。
2)提供串口数据双向转换功能
GPRS DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式,而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式,也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送,而不需要改变原有的数据通信内容。因此,GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接,而且不需要对用户设备作改动。
3)支持自动心跳,保持永久在线
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线,因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能,这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时,移动网关将断开DTU与中心的连接,心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包,以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
4)支持参数配置,永久保存
   GPRS DTU作为一种通信设备,其应用场合十分广泛。在不同的应用中,数据中心的IP地址及端口号,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS DTU都应支持参数配置,并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电,就自动按照设置好的参数进行工作。
GPRS DTU的扩展功能:
   较为专业的GPRS DTU还提供一些扩展功能,主要包括:支持数据中心域名解析、支持远程参数配置/远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线/离线电平指示等。这些扩展功能可以增强系统的可靠性,以及方便用户的使用及维护。
在工作方式上,GPRS DTU于GPRS MODEM的最大区别就是GPRS DTU内部CPU在主动进行控制拨号和处理TCP/IP协议包.而GPRS MODEM则是被动的,需要外部设备来进行拨号和进行TCP/IP协议包处理.

 

  使用时该如何选择?

如果是要求数据长期可靠传输, 那么应当采用GPRS DTU,通过GPRS网络平台,实现与监控中心端的数据通信。
即便现场是计算机,可以设置拨号网络, 但是在无人值守的情况要进行自动传输,也建议使用GPRS DTU,因为普通计算机的操作系统(如Windows)的拨号网络主要是针对普通用户的上网业务(如浏览网页,收发Email等)设计的,而不是针对数据可靠收发应用来设计的.
例如,对于断线重拨的处理上,Windows操作系统最多是提示网络断线,而并不进行自动重拨.而对于无人值守的应用领域,自动重拨应该是最基本的要求.而专业的GPRS DTU在这些方面处理都是非常完善的.

因此,在需要数据长期可靠传输的领域,都应选择使用GPRS DTU. 如果只是用于无线上网,则可以选择GPRS MODEM.

 

    下面来说说GPRS DTU和带tcpip协议栈的gprs modem的区别:
GPRS DTU上面已经说的很清楚了,带tcpip协议栈的gprs modem与它的差别在于,它在操作上还和普通的gprs modem很相似,即:所有对模块的操作只能用AT命令,尤其是发送和接收数据都要通过专用的AT命令。(注:这一点很不方便,你需要在自己的客户端编写读写串口设备的程序,读写的实质就是想串口读数据和写如AT命令,不能发挥带操作系统嵌入式系统的作用,而且有的时候会有副作用,本文最后说明。所以,建议如果嵌入式系统采用的cpu是单片机的话,因为单片机资源有限建议使用gprs dtu或者带协议栈的gprs modem,你要用纯gprs modem的话,将非常麻烦,你自己需要实现tcpip协议栈,难度很大。如果是使用像嵌入式linux操作系统的嵌入式无线上网,可以买个纯的gprs/gsm MODEM,成本也低)对于带tcpip协议栈的gprs modem它们都有自己的一套专用的tcpip at命令,所有使用它要看对应的at命令手册,在使用前,需要在minicom等类似串口操作工具上测试,模块的好坏。下面是我的带tcpip协议栈的gprs modem
(huawei gtm900B)在minicom下的测试记录:
AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET"
OK
AT+CSQ
+CSQ: 11,0

 

   上面的测试记录记录了两种IO模式(黑体部分为设置IO模式的参数),第二种方式(等号后第一参数为1):模块对输入输出数据进行转换(ascii和十六进制数进行转化,比如:想发送 0x1A 到对方,需要把0x1A转成2 字节:0x31,0x41,也就是可显字符’1’和’A’。发送的时候,发送的为字符串:”1A”,即:AT%IPSEND=”1A”。当模块收到用户这样的输入,在内部会把数据还原成有效数据0x1A。(注:模块中字符之间的转化是自动的,代码固化在里面)同样当等号后第一参数为1 的时候,模块收到TCP/UDP 连接方的数据,比如0x1A,会转换成相应的字符串"1A"输出。),这个时候用户也要对输入和输出数据进行相应转换(用户在自己客户端编程实现字符之间的转换,上面一大堆16进制数就没有转换的结果)。
第一种方式(等号后第一参数为0),不需要对输入的数据进行编码,但这个时候用户一定要确保输入的数据为可显字符且不能为分号(;)、引号("),推荐使用模式1。上面显示的telnet南京大学bbs后显示的结果,能正确显示Ascii的字符。
   注意:HUAWEI GTM900B可以用我的《GPRS模块在Linux平台上ppp拨号上网总结与心得》中第1和3种方式拨号成功,用第2种方式,可能由于带tcpip协议栈的副作用,使得一直出现"LCP: timeout sending Config-Requests" LCP配置报文发送超时而失败, 不能成功拨号。


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