0 引 言
目前，在由GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，可提供點(diǎn)對點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTP—CLNS)、點(diǎn)對點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTP-CONS)和點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)(PTM)，還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。GPRS可提供Internet、多媒體、電子商務(wù)等業(yè)務(wù)，可應(yīng)用于運(yùn)輸業(yè)、金融、證券、商業(yè)和公共安全業(yè)；PTM業(yè)務(wù)支持股市動態(tài)、天氣預(yù)報(bào)、交通信息等實(shí)時(shí)發(fā)布；另外，還能提供種類繁多、功能強(qiáng)大的以GPRS承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)和基于WAP的各種應(yīng)用。其中，GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在行業(yè)應(yīng)用中越來越廣泛。該業(yè)務(wù)已被應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、交通遠(yuǎn)程監(jiān)控、車輛監(jiān)控和GPS導(dǎo)航等諸多方面。
在GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的行業(yè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)終端是最基本的設(shè)備。目前的數(shù)據(jù)終端具有智能化和可擴(kuò)展性不斷增強(qiáng)的發(fā)展趨勢，性能越來越強(qiáng)大，接口越來越豐富，但成本一直居高不下。本文介紹一種以基于AVR單片機(jī)ATmegal6和Motorola G20模塊的低成本GPRS數(shù)據(jù)終端的設(shè)計(jì)。
l 終端的硬件設(shè)計(jì)
終端由ATmegal6和G20模塊及一些外圍器件組成，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。ATmega16具有1個(gè)功能完整的異步串行通信接口(UART)，在直流5V供電時(shí)，其I/O操作電壓范圍約為O～5V；G20模塊提供一個(gè)用于接收控制命令和傳輸數(shù)據(jù)的異步串行通信接口，在直流3．3V供電時(shí)，其I／O操作電壓范圍為0～3．3 V，因此，可以將ATmegal6串行接口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)接后與G20模塊的串行口相連，進(jìn)行異步串行數(shù)據(jù)交換。終端采用一塊16×2字符型LCD顯示GPRS網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)傳輸狀況信息。ATmegal6和LCD采用直流5 V供電，5 V電源經(jīng)過由低壓差線性穩(wěn)壓集成電路LM1117—3．3組成的穩(wěn)壓電路將電壓轉(zhuǎn)換成3．3 V后給G20模塊供電。
1．1 ATmegal6與G20模塊的硬件接口
由于ATmegal6和G20模塊的I／O操作電壓范圍不相同，所以兩者的串行口之間需經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換才能確保穩(wěn)定通信，其電平轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。
這里采用光電耦合器件TLP521進(jìn)行5 V和3．3 V之間的電平轉(zhuǎn)換。ATmegal6的I／O驅(qū)動能力較強(qiáng)(最大輸出40 mA電流)，可以直接驅(qū)動TLP521。G20模塊的I／O驅(qū)動能力較弱，需加一級驅(qū)動緩沖器才能驅(qū)動TLP521，這里使用7406反相驅(qū)動緩沖器。
1．2 ATmegal6與LCD的硬件接口
系統(tǒng)中采用基于HD44780液晶控制芯片的16×2字符型LCD，該器件內(nèi)置了字符產(chǎn)生器，能顯示192個(gè)常用字符(包括阿拉伯?dāng)?shù)字和大小寫英文字母)和16個(gè)用戶自定義字符，它與ATmegal6的接口如圖3所示。HD44780的數(shù)據(jù)總線DB7～DB0與ATmegal6的PA7～PA0相接，RS、R／W和EN分別與單片機(jī)的PD3、PD4和PD5相連。利用ATmega16的I／O口控制LCD進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)輸入，正確地顯示出經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。
2 ATmega16與G20模塊的接口程序設(shè)計(jì)
利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸一般有多種組網(wǎng)方案，這里以其中一種方案進(jìn)行說明，其他方案的數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)方式類似。該方案采用數(shù)據(jù)中心公網(wǎng)固定IP，由監(jiān)測點(diǎn)直接向中心發(fā)起連接。
G20模塊自身內(nèi)嵌了TCP／IP和UDP／IP協(xié)議棧，大大簡化了接口程序的編寫。G20模塊串口通信默認(rèn)在57 600 b／s的速率下進(jìn)行，數(shù)據(jù)格式為：8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)和硬件流控制。
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