基于嵌入式技术的远程信息传输GPRS的应用.docx
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基于嵌入式技术的远程信息传输GPRS的应用
基于嵌入式技术的远程信息传输-GPRS的应用
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摘要
随着网络应用的普及和移动装备的大量增加，通过无线通信网络传输数据的这种方式在工业的应用越来越多。
为了使远程距离的数据传输实现更灵活方便，GPRS以一种新型移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种无线连接，给移动用户提供了高速无线数据通信业务，使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按数据流量计费，大大降低了服务成本，因此此技术越来越多地应用到各种各样的场合中。
其中就可以帮助企业开展各种增值业务，以减轻企业对这些繁杂业务的管理和资金的浪费。
又如在许多的远程数据采集系统中，常常需要对众多监测点的数据进行实习采集和监控，同时大部分的监测数据需要实时发送到管理中心的后台服务器进行处理，这就需要一个高效、廉价、有效的传输系统，而GPRS信息远程传输系统就是这样的系统。
远程信息传输系统以嵌入式linux2.6操作系统和以ARM11为核心的S3C6410处理器为软硬件基础，通过GPRS模块，在GPRS网络中使用scoket套接字编程计生局和FTP协议完成本地嵌入式平台与远程FTP服务器通信，在GSM网络中通过AT指令与手机发送文本短消息，从而实现实时无线数据传输功能。
关键词：
GPRS；无线数据传输；远程信息传输系统
Abstract
Withthepopularityofnetworkapplicationsandtheproliferationofmobileequipment,datatransmissionthroughwirelesscommunicationnetworkinindustrialapplicationsofmoreandmorethisway.Inordertomaketheremotedistancedatatransmissiontoimplementamoreflexible,convenientandGPRStoanewtypeofmobiledatacommunicationservice,betweenmobileusersandthedatanetworktoprovideawirelessconnection,providemobileuserswithhigh-speedwirelessdatacommunicationservice,useGPRStechnologytorealizedatapackettosendandreceive,useronlineforeverandchargedaccordingtothedataflow,greatlyreducetheservicecost,sothistechnologyisincreasinglyappliedtoallkindsofsituations.Whichcanhelpenterprisestocarryoutvariousvalue-addedservices,toalleviatetheenterprisethemanagementofthemultifariousbusinessandwasteofmoney.Andasinmanyoftheremotedataacquisitionsystem,oftenneedtomanyinternshipthroughthedataacquisitionandmonitoring,monitoringpointsatthesametime,mostofthereal-timemonitoringdataneedstobesenttomanagementcenterofthebackgroundserverprocessing,whichrequiresanefficient,inexpensiveandeffectivetransmissionsystem,theGPRSremoteinformationtransmissionsystemissuchasystem.
RemoteinformationtransmissionsysteminembeddedoperatingsystemthereandS3C6410withARM11asthecoreprocessorasthefoundationofhardwareandsoftware,throughtheGPRSmodule,usingscoketinGPRSnetworksocketprogrammingfamily-planningbureaucracyandFTPprotocolscompletelocalembeddedplatformandremoteFTPserver,throughtheATcommandsinGSMnetworkwithmobilephonesendtextmessages,soastorealizereal-timewirelessdatatransmissionfunction.
Keywords：
GPRS；wirelessdatatransmission；
Remoteinformationtransmissionsystem
参考文献……………………………………………………………………..................21
致谢………………………………………………………………………........................22
1前言
1.1背景介绍
1.1.1研究背景
20世纪90年代，随着对信息传输的要求越来越高，就伴随着出现了嵌入式系统的飞快发展。
所谓的嵌入式系统即由先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、和各个行业的具体应用相结合后的产物。
现在嵌入式技术被广泛的应用于各行各业中，其中GPRS无线远程信息传输就是其中的一个比较重要的应用。
嵌入式系统的出现最初是于1976年Intel公司的8048单片机，单片机的出现使得成千上万的电子产品通过内嵌电子装置获得使用性能成为了可能。
经过几十年的发展，到目前为止，51单片机仍然是最流行的单片机芯片，在各个领域有着非常广泛的应用。
80年代早期是一个里里程碑，嵌入式应用软件开始被用商业级的操作系统编写，这样一来就大大的节省了开发资金，开发的效率普遍提高，同时使得开发的周期紧缩，嵌入式系统就这样出现了。
90年代以后，嵌入式多任务实时操作系统逐步成为世界的主流。
实时性要求不断提高，软件规模不断扩大。
各路诸侯公司正在为发展自己的嵌入式操作系统而不断努力。
除了几家老牌公司以外，还出现了PalmOS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，Nucleux，以及国内的Hopen，DeltaOs等嵌入式操作系统。
GPRS（GeneralPacketRadioService）即“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。
通用分组无线技术，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端点到端点的、广泛的无线IP连接的高速度数据处理的一种技术。
因此使用者所负担的费用是以其传输数据数量来计算的。
GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。
虽然GPRS是现有的GSM网络向第三代移动通信演变的过渡性的技术，但是它在各方各面都显示出了明显的优势。
而且目前，香港作为第一个进行GPRS实地测试的地区，已经取得了良好的收效。
GPRS是GSM的延续，通过GSM网络中还没有被使用过的TDMA信道来进行数据传输。
GPRS相对于GSM网具有的优势就是GPRS突破了GSM的思维方式--只能提供电路交换，而GPRS是通过相对于的功能实体不断的增加和对现有的基站系统不断进行改造来实现分组交换，所以这种改造相对于GSM的投入来说应该是很少的了，但是这种方式得到的用户数据的速率却是相当可观的。
1.1.2课题研究的目的
在现代工业生产中，减少工作人员的劳动强度是未来发展的必然趋势，而对于工厂人员的安全起着决定性作用的就是一些仪器设备的正常运行，所以对于这些仪器、设备的数据的监控就显得非常重要了。
由于传统的监控方式对于工作人员掌握技术的要求过高，同时有的时候还必须在一些工作环境非常恶劣的条件下，或是在一定危险程度的工作环境下，因而传统的监控方式就变得越来越不适应现代化工业生产的要求。
由于智能家电在我国的蓬勃发展，使用的人群越来越多，当用户离开家突然发现家电没有还没有关上又或者是在天气冷的条件下，用户往往希望在回家之前就能把家里的电器打开，这样回到家的时候家里就会变得暖暖的了，而这就需要能大量传输数据的系统，而基于ARM11的GPRS远程信息传输技术的出现和广泛的应用，就很大程度上缓解了目前信息工程上所面临的问题，远程信息传输技术可以使工作人员在远离一些条件恶劣或者危险的工作环境下还可以准确的掌握仪器设备的运行状况，及时的发现并更正仪器设备运行过程中出现的各种各样的状况，这样就可以即保障了工作人员的安全，也可以在很大程度上减轻了工作人员的工作强度和工作压力，同时也降低了对工作人员的学历方面的要求，很大程度上提高了监控系统的准确性、可靠性和工厂的生产效率。
随着网络和通信技术的迅速发展，基于ARM的GPRS远程信息传输系统在工业控制领域中有着非常重要的意义，在许多工业场合，需要对一些分散的、无人值守的现场数据进行定时采集，同时发送简单的控制命令，因此需要大量的数据进行传输，因此嵌入式系统因运而生。
由于基于ARM的GPRS远程信息传输系统的数据传输速率非常高，所以这个系统的发展非常快速并且应用于各行各业中，同时还可以使信息实现本地化处理，改善服务器性能，可以使每一个设备具备上网与服务功能，即每一个设备都可以独立进行服务，从而大大提高监控的质量和范围。
1.2需求分析
我国加入WTO之后国内的经济得到了飞快的发展，这样人们的生活条件也得到了很大的改善，就像刚刚全国解放的时候有个自行车就不错啦，可是现在人们的要求是越来越高了，只是普通的汽车都无法满足人们的需求了，还要有集安全、环保、舒适、娱乐、办公及服务在一体的汽车或者是其他的家用家具才可以满足人们的需求，所以现在人们越来越会享受了，随着对应于人们的需求社会也在加快脚步的发展，其中用手机上网的人们是急剧增加，这样就会给数据传输的线路增加负重，也使人们对于用手机上网的情况不尽人意，所以现在急需一个全新的数据传输形式。
所以基于ARM的GPRS的远程信息传输应运而生，而这项全新的技术不仅可以使人们随时随地的用手机上网，而且费用也很合理，这样就符合了人们的要求，不仅速度上去了而且连接的速度也提高了，内容也丰富了，应用更加丰富了最重要的一点是费用是非常的合理的。
现在急于ARM的GPRS远程信息传输技术基本得到了全国人们的认可，更是应用于各行各业中。
GPRS是基于TCP/IP数据分组协议的远程信息传输系统，能够有效的把GPRS和Internet网络成功的连接在一起，从而可以使大量的数据在两种网络之间畅通无阻的流通，同时还可以利用GPRS远程数据传输系统将采集到的数据信息经过Internet网络及时的传送到控制系统的海量空间的数据库中存储起来，以便于供监控软件实时地分析利用。
由上可知我国对于数据的传输要求是越来越高，GPRS是移动通信网络技术向第三代移动通信（3G）网络技术演进的过渡性技术，通常被称作2.5代移动通信。
相比于传统的GSM电路拨号相比所具有的优势是在资源利用效率,交换容量和性能上的利用都是一个质的飞跃。
GPRS抛弃了传统的独占电路交换的这种模式而是采用分组交换技术，这样每个用户就可以在同一个时间点的时候占用多个无线信道，而且同一个无线信道又可以被多个用户同时共享，这样就有效地利用了信道资源。
现在中国移动的GPRS在发达的城市中几乎覆盖了每个角落，而且就算是在边远地区GPRS的覆盖率也达到了80%以上。
GPRS远程数据传输的速率非常的高，所以GPRS远程信息传输系统在远程监测等行业的突发通信需求中完全代替了传统的数传电台、短信发送等数据传输方式。
基于ARM的GPRS远程信息的出现不仅缓解了线路的数据传输的压力，也满足了人们对于信息传输的需求，可以使人们随时随地的连入Internet网络，使人们实时的得到信息，带动着偏远地区的发展，从而使全国人们的生活水平得到极大的改善，使我国的国力得到提高，使我国在国际中的地位得到稳固。
总之，现在是信息的时代，信息传输越是便利，发展越是快。
1.3研究过程与可行性分析
1.3.1研究思路
（1）学术构想与思路
基于ARM11的GPRS远程信息传输满足了用户要求能随时随地的与Internet相连的要求，GPRS远程信息传输系统是在现有的GSM网络为基础发展起来的，被称为二代半技术。
它极大的提高了线路的利用率，也就是具有高速的数据传输能力，这是它的一个最重要的优点。
本课题研究基于的思想是实际问题的调查分析与解决建议方案，实现基于ARM11模块和GPRS模块实现相互通信的数据传输系统，通过建立主线程、键盘控制线和读GPRS模块数据的线程，并使其相互协调运行，实现短信收发
（2）主要研究内容
本课题的研究对象是基于ARM11技术的远程信息传输。
本人负责GPRS模块的实现，它通过利用GSM网络中还没有被使用过的TDMA信道，提供数据传输的信道，以分组交换技术，通过现有的GSM网络发展成的GPRS网络与远端计算机进行的通讯。
如何初始化、参数配置、建立连接、数据传输以及断开连接，从而达到能够发送短信和接受短信的目的。
（3）关键问题及技术
为了顺利的完成本课题，必须要熟悉研究课题所需要的器材，即Mini6410、GPRSModem以及一些串口或者是USB口。
将设计的程序加载之后就可以实现短信的发送和接受。
通过串口连接GPRSModem拨号上网时，需要使用四线线串口，Mini6410开发板的一个串口就是四线的，但它已经被用作console终端，因此不便于使用；开发板的第二个串口也是四线的，它对应于板上的CON2引出座，是TTL电平，需要先把它转换为RS232电平才可以连接Modem。
或者是使用USB转串口连接设备。
将设备按正确的方法连接完之后，为使系统更加完善，高效的运行，操作的更加便捷，关键就在于ARM模块和GPRS模块的初始化以及ARM模块与GPRS模块的连接。
（4）、研究方法
文献研究法：
文献研究法是依据不同的研究目的或是研究课题并通过查找该方便的文献来获得资料，因而更加正确全面的了解到所要研究课题的一种方法。
由于文献研究法对于课题的研究有较大的帮助因而被广泛的应用于各种各样的课题研究中。
调查法：
它是具有有目的、有计划、有系统等特点来搜索有关于课题的现实状况或着是课题的历史状况的资料的一种方法。
科学研究中最基本最常用的研究方法就是调查方法。
本课题以稳定、实用、安全为原则，以文献研究法和调查法为研究方法，以ARM11为技术基础来实现与GPRS模块的连接。
开发过程中采用边开发边验证的方式，最后把模块进行集成，从而实现预期效果。
（5）、技术路线
本课题是使用的是S3C6410处理器，以Linux操作系统，QT为主要的软件开发工具来实现基于ARM11的GPRS远程信息传输系统的短信收发功能的。
QT就是一个图形用户界的面库，是由挪威TrollTech公司开发的软件。
QT由于具有很多的优点如可以跨越平台、有丰富的API、可以支持2D/3D等图片处理的软件、大量的开发文档和面向对象，另外还可以支持XML，所以QT推出之后就很快的被广泛的应用于各种系统的开发中。
1.3.2可行性分析
（1）、经济可行性
这是个小型的系统，从投入的人力，财力与物力来讲是非常之小的，现有一台电脑与学校提供的ARM11开发板即可提供该系统开发工作需要的所有硬件设备环境，这些对于普通用户来说，使用费用不高，既可以节省开支，有可以根据我们的期望研究GPRS远程信息传输。
（2）、技术可行性
以Liunx为操作系统，采用VC++软件，设计与开发GPRS远程信息传输。
新系统的运行硬件环境是以ARM11技术为基础的Mini6410连接常见的串口或USB口的GPRSModem来实现短信的发送和接受。
。
（3）、运行可行性
信息社会科技飞速发展，嵌入式技术得到迅速的发展。
信息交流的分享越来越重要，它将能提供更多的新功能和新业务，此系统有很好的发展前景。
2GPRS远程信息传输概述
2.1GPRS远程信息传输简介
目前，我国的移动通信技术正在飞速的发展，而对于远程信息传输系统的要求是越来越高，远程信息传输系统就是嵌入式技术和移动通信技术的产物，在这样的情况下，基于ARM11的GPRS远程信息传输技术应用而生，而且由于GPRS远程信息技术是运用了现有的GSM网络的基础上进行数据传输的，对于需要对远距离设备的监视和控制以及操作方面提供了实时的数据便于工作人员实时的掌握了设备的状态，避免了很多失误和危险，因而GPRS技术发展迅速，也被广泛的应用于很多需要无线远程数据传输的行业中，如石油的开采、电力、水利及一些机器代替人类去危险的地方工作的工程等等，而且GPRS也可以与一些器件组成其他的远程信息系统，如与控制器就可以组成远程信息的控制系统。
总而言之，GPRS远程信息系统既方便又灵活，颇受好评。
GPRS网络是在现有的GSM网络上来发展起来的，那是因为在GSM网络上增加了GGSN和SGSN等节点也就变成了现在的GPRS网络。
GSN是GPRS网络中的一个最重要的网络节点。
由于GSN拥有移动路由管理的能力，所以它可以连接入各种类型的网络中传输的数据，而且还可以连接入GPRS寄存器。
GSN可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式的转换。
GSN也可以说成是一种类似于路由器的独立的设备，也可以说成是与GSM中的MSC集成在一起。
GSN分为两种类型：
一种是SGSN，另外一种就是GGSN，SGSN的主要的作用就是可以记录移动终端的当前信息，并且还可以在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接受的功能。
而GGSN主要起到了网关的作用，它可以和多种不同的数据网络相连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。
国外的还有些资料甚至是直接将GGSN称为GPRS路由器。
GGSN具有把GSM网络中的GPRS分组数据包进行协议的转换的功能，进而可以把这些分组后的数据包都传送到远端的网络上。
当GPRS工作时是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的，而GPRS的路由管理表现在以下三个方面：
移动终端发送数据的路由建立；移动终端接收数据的路由建立；还有移动终端处于漫游时的数据路由的建立。
这个PDU经过SNDC层处理，所以称为SNDC数据单元，然后经过LLC层处理为LLC帧通过空中接口送到GSM网络中移动终端所处的SGSN。
SGSN把数据传输到GGSN。
GGSN是先把收到的信息进行解装，然后转换为可以在公用数据网中传输的格式，最终将数据传输给用户。
当然为了传输数据的安全，并且保证传输的效率，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。
一个公用的数据网用户传输数据到终端时，先经过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。
数据网用户发出的数据单元通过事先建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。
GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上，GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经过LLC层处理为LLC帧单元，最终通过空中接口送给移动终端。
当一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户时，用户发出的数据必须要经过归属地的GGSN，然后再送到用户的A端。
使用GPRS上网的方法与WAP不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS则较优越，下载资料和通话可以同时进行。
从技术上来说，声音的传送继续使用GSM，而数据的传输则使用的是GPRS，就把移动电话的应用提升到一个更高层次，而且不需要重新组网，是十分的经济的。
基于ARM11的GPRS远程信息传输系统是在Linux操作系统上开发运用的，一般而言，GPRS远程信息传输是按传输的数据量计费的，不同于其他的网络是按时间来计费的，但是这样也有一定的局限性，如果用户在一定的时间内不需要数据的传输，那GPRS的远程信息传输就有可能中断，若用户要再次传输数据是就必须重新连接到GPRS远程信息传输所在的网络上，这样就比较麻烦。
为了避免这样的麻烦，在GPRS数据传输的过程中就必须要有“心跳包”，所谓的“心跳包”就是把每个分布点的数据先统一起来然后在一块发送。
这样数据传输的时候就可以以“心跳包”的形式发送了。
但是一个网上有很多的分布点，而每个分布点都可以发送“心跳包”，这样就会增加网络上数据传输的负重，而且也会增加用户消费的费用，对于这样的情况，可以把各个分布点的数据再统一起来之后发送，这样就形成了一个小型的网络，即嵌入式局域网。
GPRS远程信息传输的特点：
1.永远在线，用户如果有需要就可以随时随地的与网络保持着联系，即使用户没有所需的数据传输，也可以在网上一直与网络保持着联系；
2.快速登录，只要GPRS的无线终端一直开机，用户就可以随时与GPRS网络建立联系，而且每次登录Internet的过程其实就是一个激活GPRS无线终端的过程，激活所需要的时间也就1到3秒之内而已，时间极短；
3.高速传输，因为GPRS远程信息传输使用了分组交换技术，因而数据传输的速度最高可以达到171.2K；
4.覆盖面广，由于GPRS网络是在GSM网络的基础上发展的，所以GPRS网络比GSM网络的覆盖面积还要广阔，基本上是没有数据盲区了；
5.可移动性，用户可以随时随地的与GPRS网络建立联系，不需要固定在一个地方；
6.可靠性强，该系统拥有双向数据传输、纠错和重发机制等特点，这样就确保了数据的完整性和正确性，再者就是系统具有较强的自动恢复功能，所以一般都不需要工作人员的操作；
7.安全性高，该系统在远程数据传送的过程中会自动的将数据进行加密处理，从而可以让数据在公共的网络上安全无误的传输；
8.灵活方便，系统具有相应的软件，从而可以灵活的实现点对点、点对多点、中心对多点的对等数据传输。
9.费用低廉，基于ARM的GPRS远程信息传输都是依据用户发出和接受的数据包中的数据的数量来收取费用的，这样的收费方式比起之前的只要是用户在线就要收费的方式更有利于用户，可以使用户节省不少用费。
2.2GPRS的应用
由于GPRS远程信息传输系统具有上述的多个特点，所以现在GPRS应用于各行各业，例如：
1.静止图象。
像一些相片、图片和明信片等静止的图片，用户都可以随时的在无线移动网上收发，在将来有可能直接让数码相机与GPRS网络相连接，这样就可以将图象在网络上直接发表了。
2.动态图象。
随着通信技术的飞快发展，通信内容的趋势是向文字少、图像多，像之前都是文字介绍的现在都是视频播放了，或者之前都是文字描述现在一般都是图形、图像来表达其意思了，或者是直接从网络上下载视频或者电影来观看。
现在公司的各处都会存在着监控系统，而监控系统中传
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