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PRESS CENTER本文將講述,幾種常見網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊原理,基于什么網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本文將不會參數(shù),若需要詳細(xì)了解各類網(wǎng)絡(luò),可自行百度查看!
(1)GPRS 通信的實現(xiàn)
要實現(xiàn)用戶終端與連接在 Internet 上的主機(jī)之間的 GPRS 通信,需要它們都采用相同的協(xié)議(即 TCP / IP)和工作在相同 的網(wǎng)絡(luò)層面上,考慮到嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),作者采用了系統(tǒng)開 銷較小的 IP+UDP 協(xié)議來實現(xiàn) GPRS 通信。主機(jī)發(fā)送的 UDP 數(shù) 據(jù)報經(jīng) GPRS 通道傳送給 GPRS 通信模塊,GPRS 通信模塊負(fù) 責(zé)對數(shù)據(jù)報進(jìn)行解析,解析后的數(shù)據(jù)按照一定的波特率串行傳 送給用戶終端。數(shù)據(jù)的分解過程(DemuItipIy)見圖 3。
(2)總體結(jié)構(gòu)
嵌入式 GPRS 無線通信模塊主要由 CPU、GPRS Modem、 SIM 卡座、配置 / 診斷單元、TTL 串行通信接口、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲 器等部分組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖 4 所示。
在嵌入式 GPRS 無線通信模塊中,GPRS Modem 采用了德 國 SIEMENS 公司的 MC35 GPRS 無線模塊。MC35 中內(nèi)嵌了 PAP(Password Authentication ProtocoI)和 CHAP(ChaIIenge Handshake Authentication ProtocoI )兩 種 協(xié) 議 棧 用 于 PPP (Point-to-Point ProtocoI)連接到 GPRS 網(wǎng)絡(luò),當(dāng) PPP 連接建立 后,MC35 就能按照 GPRS 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議收發(fā) GPRS 分組數(shù)據(jù)報并 解析輸出 IP 數(shù)據(jù)報[1] 。MC35 提供了標(biāo)準(zhǔn) AT 命令界面和一個 RS-232 接口用于與外部應(yīng)用系統(tǒng)連接[2] 。另外,還提供了 SIM 卡接口,用于連接 SIM 卡座,以便連接到不同的 GPRS 營運(yùn)網(wǎng) 絡(luò)中。
嵌入式 GPRS 無線通信模塊的 CPU 采用了臺灣 Winbond公司的 W77E58 單片機(jī)芯片[6] ,作者在 W77E58 內(nèi)部的 32K 的 程序存儲器中嵌入了 IP 和 UDP 協(xié)議棧程序,用于 IP 和 UDP 數(shù)據(jù)報的解析和打包 。W77E58 提 供 了 兩 個 全 雙 工 UART, UART1 通過 RS-232 電平轉(zhuǎn)換電路連接 MC35,收發(fā) IP 數(shù)據(jù) 報;UART2 用于與用戶終端連接,用戶終端和嵌入式 GPRS 無 線通信模塊之間可以應(yīng)用事先預(yù)置好的波特率進(jìn)行串行通信。
另外,在模塊中還設(shè)計了一個配置 / 診斷單元,配置 / 診斷 單元遵循 Xmodem 協(xié)議,能夠方便地連接到計算機(jī)的 COM 口。 通過配置 / 診斷單元,用戶能夠方便地設(shè)置 GGSN 網(wǎng)關(guān)地址、主 機(jī)網(wǎng)絡(luò) SOCKS 套接字(IP 地址和端口號)、本機(jī)端口號(中國移 動通信提供的 GPRS 服務(wù)中不支持靜態(tài) IP 地址,所有的 GPRS 通信設(shè)備的 IP 地址都是動態(tài)提供)、模塊與用戶終端的通信波 特率等信息。
(3)軟件設(shè)計
MC35 的數(shù)據(jù)接收和用戶終端數(shù)據(jù)的接收都采用中斷的 方式來實現(xiàn),在擴(kuò)展存儲器中設(shè)計了 2 個 FIFO 用于暫存用戶 終端數(shù)據(jù)。用戶終端發(fā)送給通信模塊的數(shù)據(jù)并不會立即發(fā)送, 因為 IP、UDP 等網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議都會在用戶數(shù)據(jù)的頭尾附加數(shù) 量可觀的數(shù)據(jù)報信息[4] ,基于通信效率方面的考慮,采用延時因 子的方法來決定數(shù)據(jù)是否發(fā)送,即接收到一個用戶終端數(shù)據(jù)后 如果在一定的時間內(nèi)沒有接收到下一個數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)馬上發(fā) 送,否則接收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后再發(fā)送。該軟件的開發(fā)(包括 IP / UDP 協(xié)議棧[5] )均采用德國 KeiI 公司的 KeiI C51 v6.22 軟 件開發(fā)包設(shè)計實現(xiàn),部分程序框圖見圖 5 所示。
下面的2中通信模塊就介紹的簡單一點(diǎn)了。
4G模塊是指硬件加載到指定頻段,軟件支撐規(guī)范的LTE協(xié)議,軟硬件高度集成模組化的一種產(chǎn)品的總稱。具有通訊速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通訊靈敏等特色。硬件將射頻、基帶集成在一塊PCB小板上,完結(jié)無線接納、發(fā)射、基帶信號處理功用。軟件支撐語音撥號、短信收發(fā)、撥號聯(lián)網(wǎng)等功用。4G模塊經(jīng)過高速聯(lián)網(wǎng),將一切終端事務(wù)數(shù)據(jù)及設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀況實時傳輸?shù)绞聞?wù)中心,經(jīng)過辦理監(jiān)控渠道,實時監(jiān)測終端設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,并可及時排查設(shè)備毛病。在運(yùn)營本錢、運(yùn)營規(guī)劃、服務(wù)時效等多方面大大提升了功率。
Wi-Fi模塊又叫串口Wi-Fi模塊,歸于物聯(lián)網(wǎng)傳輸層,功用是將串口或TTL電平轉(zhuǎn)為契合Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)范的嵌入式模塊,內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11b.g.n協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧。傳統(tǒng)的硬件設(shè)備嵌入Wi-Fi模塊能夠直接使用Wi-Fi聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng),是完成無線智能家居、M2M等物聯(lián)網(wǎng)使用的重要組成部分。
WiFi模塊經(jīng)過指定信道號的方法來進(jìn)行快速聯(lián)網(wǎng)。在一般的無線聯(lián)網(wǎng)過程中,會首要對當(dāng)時的一切信道主動進(jìn)行一次掃描,來查找預(yù)備銜接的意圖AP創(chuàng)立的(或Adhoc)網(wǎng)絡(luò)。串口wifi模塊供給了設(shè)置作業(yè)信道的參數(shù),在已知意圖網(wǎng)絡(luò)地點(diǎn)信道的條件下,能夠直接指定模塊的作業(yè)信道,從而到達(dá)加速聯(lián)網(wǎng)速度的意圖。
嵌入式 GPRS 無線通信模塊借助于移動通信運(yùn)營商的無 線通信網(wǎng)絡(luò),組成虛擬的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來傳輸用戶數(shù)據(jù),具有 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、傳輸可靠、擴(kuò)容性好、組網(wǎng)靈活、建設(shè)周期快、 運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的建設(shè)成本也極為低廉,中心站只添 置一臺接口服務(wù)器和通信數(shù)據(jù)線路,終端站只需要添置一個嵌 入式 GPRS 無線通信模塊就能組建完整的數(shù)據(jù)采集和控制系 統(tǒng)。另外,嵌入式 GPRS 無線通信模塊采用透明的數(shù)據(jù)傳輸與 協(xié)議轉(zhuǎn)換,便于用戶進(jìn)行二次開發(fā)應(yīng)用到不同的系統(tǒng)中。