基于8051嵌入式系统的GPRS终端实现

PI，需要来自下层的多任务操作系统的支持，而且任务管理、语境切换以及堆栈空间的分配都要占用很大的开销，超出了8位机系统的能力。uIP采用了一个事件驱动接口，通过调用应用程序响应事件。而相应的应用程序作为C函数调用。通常情况下，uIP的源代码虽然只有几KB，RAM占用仅几百字节，但uIP提供了网络通信所必须的协议，包括：ARP、SLIP、IP、UDP、ICMP(PINC)和TCP；能够满足8位MCU接入TCP／IP网络(如Internet)的需要。目前uIP最新的版本为V0.9，符合Internet标准。

4 GPRS终端的工作原理及硬件实现

GPRS终端由控制模块控制TCP／IP模块和无线发送模块实现。其结构框图如图2所示。

4．1 控制模块

控制模块的作用主要有：

·控制模块通过AT指令初始化GPRS无线模块，使之附着在GPRS网上，获得网络运营商动态分配给GPRS终端的IP地址，并与目的终端或服务器之间建立连接；

·控制模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指令；

·控制模块通过RS232串口向TCP／IP模块收发数据；

·控制模块自主或根据远程控制指令采取其他操作。

控制模块的MCU选用华邦的八位机WINBOODW77E58。W77E58是台湾华邦公司生产的、与MCS51系列单片机兼容的、可多次编程的快速微处理器，在其内部集成有32KB的可重复编程的Flash ROM、256字节的片内存储器、IKB用MOVX指令访问的SRAM、可编程看门狗定时器、三个16位定时器、二个增强型的全双工串行口、片内RC振荡器、双16位数据指针等诸多功能。在很多场合，几乎不用扩展外围芯片就能够满足系统要求。由于其采用了全新设计的微处理器内核，去除多余的时钟和存储周期，在相同的晶振频率下，根据不同的指令类型，其运行速度一般比传统8051系列快1．5～3倍。一般情况下，平均可达2．5倍以上。另外，由于W77E58采用全静态CMOS设计，能工作在低速晶振频率下。与普通的8051相比，若W77E58采用低速工作频率，在相同的指令吞吐量下，W77E58的节电性能也将大大提高。

4．2 TCP／IP模块

TCP／IP模块通过RS232串口与GPRS无线模块通信，提供非透明和透明两路通道。相对应地，该模块有两种传输模式：透明模式和非透明模式。通过软件切换，模块在处于不同的传输模式时，数据流向也有所不同。当传送AT指令集时，模块进入透明模式，可以直接访问GPRS无线模块；当模块进人非透明传输方式时，用户数据从串口进入TCP／IP模块后，先十丁成TCP／IP包，再经串口发送给GPRS模块；GPRS无线模块把其封装成GPRS分组数据包传到GPRS网上。TCP／IP模块由基于单片机8051的嵌入式系统实现。选用WINBOODW77E58作为嵌入式系统的微处理器，嵌入式实时操作系统选用uC／OS-II，然后在uC／OS-II中移植uIP实现TCP／IP协议栈。

4．3 GPRS无线模块

GPRS无线模块作为GPRS终端的无线收发模块，把从TCP／IP模块接收的TCP／IP包和从基站接收的GPRS分组数据进行相应的协议处理后再转发。GPRS无线模块采用了SIEMENS公司的MC35 GPRS模块。MC35模块主要由射频天线、内部Flash、SRAM、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIF插座组成。GSM基带处理器是核心部件，其作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频天线部分主要实现信号的调制与解调，以及外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换。匹配电源为处理器及射频部分提供所需的电源。MC35 GPRS模块支持GSM900和GSMl800双频网络，接收速率可达86．20kbps，发送速率可达21．5kbps，并且很容易集成。当然最大的数据吞吐量还要依赖于GPRS网络的支持。

5 TCP／IP模块的软件实现

5．1 uC／OS-II在8051上的移植

uC／OS-II是自由软件，非商业的运用如科研、教学都是免费的。任何使用者都可以从互联网上下载其源代码，通过适当的修改加以移植，使其满足自己硬件和系统的需要。为了移植，需要先了解uC／OS-II操作系统的总体结构，图3所示是uC／OS-II的结构及与硬件的关

《基于8051嵌入式系统的GPRS终端实现(第2页)》