基于GPRS的SOCKET通信的應(yīng)用研究

摘要：SOCKET通信是目前常用的通信方式之一。文中以8位單片機(jī)AT89C52作為微控制器，它利用自帶的異步串口與電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232和GPRS模塊連接，使用AT命令對(duì)GPRS模塊LT8030進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)SOCKET通信。詳細(xì)介紹SOCKET通信中要用到的AT命令，并給出實(shí)現(xiàn)SOCKET通信的完整程序。

關(guān)鍵詞：SOCKET通信 GPRS 串行通信 AT命令

引 言

　　GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，是一種以全球手機(jī)系統(tǒng)（GSM）為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)[1]。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠(yuǎn)在線和按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，而且其本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，無(wú)需經(jīng)過(guò)PSTN（公用電話交換網(wǎng)）等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，可直接與Internet網(wǎng)互通。因此GPRS業(yè)務(wù)在無(wú)線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)控、移動(dòng)辦公等行業(yè)中具有無(wú)可比擬的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

　　在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中有HTTP、SOCKET等類型。SOCKET是建立在傳輸層協(xié)議(主要是TCP和UDP)上的一種套接字規(guī)范，它定義兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行通信的規(guī)范（也是一種編程規(guī)范）。如果說(shuō)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是利用一個(gè)通道進(jìn)行通信，那么這個(gè)通道的兩端就是兩個(gè)套接字。套接字屏蔽了底層通信軟件和具體操作系統(tǒng)的差異，使得任何兩臺(tái)安裝了TCP協(xié)議軟件和實(shí)現(xiàn)了套接字規(guī)范的計(jì)算機(jī)之間的通信成為可能。

1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)的組成如圖1所示。該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī)通過(guò)串口對(duì)GPRS模塊進(jìn)行收發(fā)控制，實(shí)現(xiàn)SOCKET通信。

　　系統(tǒng)各部分的說(shuō)明如下：

　?、?單片機(jī)采用了AT89C52，它帶有一個(gè)串口；

　　② GPRS模塊。本文以利事達(dá)信息技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的GPRS模塊LT8030[2]為例。LT8030內(nèi)嵌了完整的TCP/IP協(xié)議棧，包括TCP、UDP、FTP、SOCKET、Telnet、POP3、SMTP、HTTP等，為用戶提供了更簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)接口。LT8030采用的GPRS技術(shù)，無(wú)縫覆蓋、永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，緊密結(jié)合產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域所遇到的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行全面的優(yōu)化和升級(jí)，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)變得更容易、更快捷。它采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232 接口，用戶可以通過(guò)單片機(jī)或其他CPU的UART口，使用相應(yīng)的AT命令對(duì)模塊進(jìn)行控制，達(dá)到使其產(chǎn)品可以輕松進(jìn)入GPRS網(wǎng)絡(luò)的目的。

　　③ 服務(wù)器。建立SOCKET連接必須具有公網(wǎng)的IP地址，故應(yīng)保證服務(wù)器中心計(jì)算機(jī)連接到Internet并且取得公網(wǎng)IP地址。在單片機(jī)對(duì)GPRS模塊控制之前，服務(wù)器端需運(yùn)行SOCKET端口監(jiān)聽(tīng)程序（此監(jiān)聽(tīng)程序一般是現(xiàn)成的），并且設(shè)為監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，端口號(hào)也要設(shè)定，例如port：1024。

2 單片機(jī)與GPRS模塊的連接

　　單片機(jī)與GPRS模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設(shè)定，通常為9600 bps。采用RS232電纜方式進(jìn)行連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好。單片機(jī)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路與GPRS模塊連接，電路比較簡(jiǎn)單，電路原理圖如圖2所示。所涉及的芯片MAX232用于串行通信接口與232通信接口之間的電平轉(zhuǎn)換[3]。

　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1系統(tǒng)組成框圖

　

　　　　　　　　　　　　圖2單片機(jī)與GPRS模擬連接的電路原理圖

　　MAX232的T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳；T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS232電平的引腳。TTL/CMOS電平的T1IN、T2IN引腳應(yīng)接AT89C52的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT、R2OUT應(yīng)接AT89C52的串行接收引腳RXD。與之對(duì)應(yīng)，RS232電平的T1OUT、T2OUT應(yīng)接GPRS模塊的接收端RXD；R1IN、R2IN應(yīng)接GPRS模塊的發(fā)送端TXD。

　　現(xiàn)選用其中一路發(fā)送/接收,R1OUT接AT89C52的RXD，T1IN接AT89C52的TXD,T1OUT接GPRS模塊的RXD, R1IN接GPRS模塊的發(fā)送端TXD。因?yàn)镸AX232具有驅(qū)動(dòng)能力，所以不需要外加驅(qū)動(dòng)電路。

3 建立SOCKET連接的命令

　　下面對(duì)SOCKET通信中要用到的一些AT命令[2]進(jìn)行說(shuō)明。

　　3.1 基本設(shè)置

　?、?GPRS ISP 碼。
　　AT+IISP1=*99***1# //全國(guó)通用

　?、?登錄用戶名。
　　AT+IUSRN=WAP//GPRS網(wǎng)絡(luò)登錄名

　?、?登錄密碼。
　　AT+IPWD=WAP// GPRS網(wǎng)絡(luò)登錄密碼

　?、?MODEM 類型。
　　AT+IMTYP=2 //定義GPRS MODEM

　?、?初始化命令。
　　AT+IMIS=“AT+CGDCONT=1,ip,CMNET”

　?、?域名服務(wù)器。
　　AT+IDNS1=211.136.18.171
　　//DNS服務(wù)器地址，全國(guó)通用

　?、?擴(kuò)展碼（XRC）。
　　AT+IXRC=0

　　3.2 SOCKET設(shè)置

　　① 建立一個(gè)TCP通信。
　　AT+ISTCP：218.66.16.173,1024CR>
　　建立SOCKET連接，218.66.16.173為應(yīng)用服務(wù)中心計(jì)算機(jī)端IP地址（實(shí)際地址由實(shí)際情況決定），1024 為端口號(hào)（端口號(hào)由中心SOCKET端口監(jiān)聽(tīng)程序設(shè)置決定）。 如果連接成功，LT8030返回I/xxx。xxx為L(zhǎng)T8030中本次SOCKET連接的句柄號(hào)。中心監(jiān)聽(tīng)程序會(huì)顯示連接的終端IP地址。如果連接失敗，LT8030返回I/ERROR(xxx)。xxx為錯(cuò)誤代碼。

　?、?發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　AT+ISSND%：xxx,string Length>：string>
　　發(fā)送數(shù)據(jù)，xxx為句柄，string Length>為要發(fā)送的字符長(zhǎng)度，string>為要發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送成功后，在中心端可看到終端發(fā)送的數(shù)據(jù)。最多一次能夠發(fā)送5K以下的數(shù)據(jù)。

　?、?查詢SOCKET狀態(tài)。
　　AT+ISST：xxxCR>
　　查詢SOCKET狀態(tài)，xxx為句柄。 LT8030返回I/SOCKETstat>。如果SOCKETstat>= 000，表示該端口連接正常；如果SOCKETstat>≥1，LT8030通過(guò)該端口從中心接收存在Buffer 里的字節(jié)數(shù)；如果SOCKETstat>0，則SOCKET錯(cuò)誤。

　?、?接收數(shù)據(jù)。
　　AT+ISRCV：xxxCR>
　　xxx為句柄。該指令會(huì)讀取LT8030通過(guò)該句柄從中心接收到的，存在Buffer 里的數(shù)據(jù)；Buffer最大可存儲(chǔ)30K的數(shù)據(jù)。

　?、?關(guān)閉SOCKET通道。
　　AT+ISCLS：xxx
　　關(guān)閉SOCKET通道，xxx為句柄。

4 程序的設(shè)計(jì)　　

　　根據(jù)單片機(jī)與GPRS模塊通信協(xié)議的約定，單片機(jī)串行口設(shè)為方式1，波特率為9 600 bps，8位UART，1位起始位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)。上電后，首先向GPRS模塊發(fā)送基本設(shè)置命令，即ISP碼、用戶名及用戶密碼幀等，其中ISP碼必須為“*99***1#”，用戶名和用戶密碼可以任意設(shè)置，但不能為空。在使用LT8030 GPRS 上網(wǎng)功能之前，必須正確設(shè)置這些參數(shù)。參數(shù)一旦設(shè)置后，即永久保存，以后無(wú)需重新再設(shè)( 以上設(shè)定為L(zhǎng)T8030C出廠時(shí)的默認(rèn)參數(shù))。然后向GPRS模塊發(fā)送SOCKET設(shè)置幀，如成功，則點(diǎn)和點(diǎn)通信環(huán)境已建立，接著就調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

　　開(kāi)機(jī)上電后，程序在主函數(shù)中運(yùn)行，單片機(jī)進(jìn)行初始化。初始化包括設(shè)置串口工作方式、波特率，并初始化變量參數(shù)和標(biāo)志位。

　　編著注：實(shí)現(xiàn)SOCKET通信的完整程序，見(jiàn)本刊網(wǎng)站（www.dpj.com.cn）。

結(jié)語(yǔ)

　　隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)今社會(huì)的生產(chǎn)正朝著高效、準(zhǔn)確和穩(wěn)定的方向發(fā)展,這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、信息量提出了更高的要求,為此介紹利用GPRS模塊實(shí)現(xiàn)SOCKET通信的系統(tǒng)。本文采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊LT8030，在8位微控制器AT89C52上實(shí)現(xiàn)了對(duì)LT8030的控制，并實(shí)現(xiàn)了基于GPRS的SOCKET通信功能，具有外圍器件少、電路簡(jiǎn)單、系統(tǒng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　　　　　　　　　　　　　　　參考文獻(xiàn)

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3 胡偉,季曉衡.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例. 北京:人民郵電出版社,2003
4 張毅剛,彭喜元,等.MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002

余琴:研究生，主要從事智能儀器設(shè)計(jì)與嵌入式系統(tǒng)方向的研究。
趙振華:研究生導(dǎo)師，副教授，主要從事智能儀器設(shè)計(jì)與嵌入式系統(tǒng)方向的研究與教學(xué)。