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基于单片机和Motorola G20模块实现GPRS数据终端的应用方案

电子设计 2021-06-10 14:21 次阅读

目前,在由GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上,可提供点对点无连接型网络业务(PTP—CLNS)、点对点面向连接的数据业务(PTP-C*)和点对多点业务(PTM),还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。GPRS可提供Internet、多媒体、电子商务等业务,可应用于运输业、金融、证券、商业和公共安全业;PTM业务支持股市动态、天气预报、交通信息等实时发布;另外,还能提供种类繁多、功能强大的以GPRS承载业务为基础的网络应用业务和基于WAP的各种应用。其中,GPRS的数据业务在行业应用中越来越广泛。该业务已被应用于远程抄表、电力系统远程监控、交通远程监控、车辆监控和GPS导航等诸多方面。

在GPRS数据业务的行业应用中,数据终端是最基本的设备。目前的数据终端具有智能化和可扩展性不断增强的发展趋势,性能越来越强大,接口越来越丰富,但成本一直居高不下。本文介绍一种以基于AVR单片机ATmegal6和Motorola G20模块的低成本GPRS数据终端的设计。

1 终端的硬件设计

1.1 ATmegal6与G20模块的硬件接口

由于ATmegal6和G20模块的I/O操作电压范围不相同,所以两者的串行口之间需经过电平转换才能确保稳定通信,其电平转换电路如图2所示。

这里采用光电耦合器件TLP521进行5 V和3.3 V之间的电平转换。ATmegal6的I/O驱动能力较强(最大输出40 mA电流),可以直接驱动TLP521。G20模块的I/O驱动能力较弱,需加一级驱动缓冲器才能驱动TLP521,这里使用7406反相驱动缓冲器。

1.2 ATmegal6与LCD的硬件接口

系统中采用基于HD44780液晶控制芯片的16×2字符型LCD,该器件内置了字符产生器,能显示192个常用字符(包括阿拉伯数字和大小写英文字母)和16个用户自定义字符,它与ATmegal6的接口如图3所示。HD44780的数据总线DB7~DB0与ATmegal6的PA7~PA0相接,RS、R/W和EN分别与单片机的PD3、PD4和PD5相连。利用ATmega16的I/O口控制LCD进行指令和数据输入,正确地显示出经纬度数据。

2 ATmega16与G20模块的接口程序设计

利用GPRS网络进行数据传输一般有多种组网方案,这里以其中一种方案进行说明,其他方案的数据终端实现方式类似。该方案采用数据中心公网固定IP,由监测点直接向中心发起连接。

G20模块自身内嵌了TCP/IP和UDP/IP协议栈,大大简化了接口程序的编写。G20模块串口通信默认在57 600 b/s的速率下进行,数据格式为:8位数据位、1位停止位、无奇偶校验和硬件流控制。

G20模块只能接受由ASCII字符代码组成的标准格式的AT指令。根据Developer′S Guide-Motorola G20 AT Commands所讲述的内容,一行G20模块的AT指令可以包含一条或者多条命令,这些命令必须由分隔符相隔,每个AT指令行不得超过140个字符。G20模块具体的AT命令行结构如图4所示。

每个AT命令行均以字符串“AT”为前缀,以回车符“”为后缀。命令行中各指令之间的分隔符可以为分号“;”或者空格。命令行中的英文字母可以是大写格式,也可以是小写格式。

每当G20模块接收到指令时都会输出相关的响应信息,以显示指令的执行结果。响应信息的数据格式如图5所示。响应信息由3部分组成:前缀、响应代码和后缀。其中,前缀和后缀一样,均为回车和换行符,即“”;不同指令在不同情况下的响应代码也不一样。

在实际应用中,可以通过程序控制ATmegal6由其异步串行口按照既定的通信速率、数据格式和指令形式向G20模块发出控制指令,然后监视G20模块的响应信息,根据响应信息判断命令的执行结果,进而控制G20模块进行远程无线数据发送。利用G20模块实现GPRS数据发送一般要按照以下控制步骤进行(这里使用的是UDP协议):

(1)通过指令“at+mipcall=[,[,-]]”建立一个GPRS无线链接,如“at+mipcall=1,cmnet”。在这里,“cmnet”是中国移动的APN名称。其中可为0或1,0代表断开连接,1代表连接。[,[,]]是可选项,无需时省去。如果链接建立成功,G20模块将会返回本机的IP地址,如“0K+mipcall:10.103.201.135”,此时本机在移动内网的IP地址为:10.103.201.135。如果链接不成功,G20模块将会返回错误信息“ERROR”。

(2)通过指令“at+mipopen=,,,,”打开一个端口(Socket),如“at+mipopen=l,2000,“219.222.73.240”,6800,1”。其中,是本地端口号,G20模块一共可以打开4个端口,端口序号分别是1~4;是G20模块本机的端口号,其数值可以是0~65 535;是目标IP地址,可以是直接连接到Internet公网的某台PC的IP地址。是目标的端口号,其数值可以是0~65535。是协议栈类型,其数值可以为0或1,0代表是TCP协议栈,1代表UDP协议栈;如果端口打开成功将返回“OK+MIPOPEN:,”,如“OK+MIPOPEN:1,1”。如果端口打开不成功,将会返回错误信息“ERROR”。

(3)通过指令“at+mipsend=,”将需要发送的数据压入G20模块的发送堆栈。如“at+mipsend=1,4142434445”。这里的是前面已经打开的端口序号,是所要发送的数据,数据格式必须是用十六进制表示的数据(数值或者字符)的双字节ASCII值。如要发送的数据为“ABCDE”(A、B、C、D和E的ASCII数值分别为0x41,0x42,0x43,0x44和0x45),则要将“4142434445”作为压入发送堆栈。指令操作成功时,G20模块返回信息“+MIPSEND:,OK”,如“+MIPSEND:1,1367OK”,其中是端口序号,是指堆栈中的剩余空间,其数值可为O~1372。如操作不成功,G20模块将会返回错误信息“ERROR”。

(4)通过指令“at+mippush=[,,]”将特定序号发送堆栈中的数据出栈,如“at+mippush=1”执行这条指令之后,堆栈中的数据就被发送出去了。这里所说的堆栈序号是和前面所述的端口序号一一对应的。方括号中的内容是可选项,不需要时可以省去。数据发送成功时,G20模块返回信息“+MIPPUSH:OK”,如“+MIPPUSH:1OK”。如数据发送失败,G20模块将会返回错误信息“ERROR”。

(5)反复进行上述步骤(3)和(4),直至所有数据发送完毕为止。

(6)通过指令“at+mipclose=”关闭已打开的端口,如“at+mipclose=1”。端口关闭成功时,G20模块会返回信息“OK+MIPCLOSE:”,如“OK+MIPCLOSE:1 ID》”。如果端口关闭不成功,G20模块将会返回错误信息“ERROR”。

(7)通过指令“at+mipcall=0”关闭GPRS网络连接。如果网络连接关闭成功,G20模块将会返回信息“OKNOCARRIER+MIPCALL:0”。如果网络连接关闭不成功,G20模块将会返回错误信息“ERROR”。

另外,G20模块接收到远程终端通过GPRS网络发送过来的数据时会自动从其串口输出该数据。如果接收到的是UDP协议的数据,G20模块会以以下数据格式输出:

+M1PRUDP:,,,,

其中,是发送方的IP地址,是发送方的端口号,是本机端口序号,留在堆栈中的接收数据字节数,是所接收到的数据。如果接收到的是TCP协议的数据,G20模块会以以下数据格式输出:

+MIPRTCP:,,

各部分含义如前述。编程使ATmegal6不断查询串口接收缓冲区即可实现数据接收,也可以采用接收中断的方式提高运行效率。

3 结 语

GPRS数据传输链路中GGSN(网关GPRS支持节点)占用的端El的存活时间是有限的,如果链路空闲超时,连接就会断开,可通过定时发送数据短帧的方式来维持链路。经测定,本地(广州)的GPRS数传链路维持时间为60 s。基于ATmegal6的GPRS数据终端成本低,易于推广普及,可用于远程数据采集、系统监测和Internet远程接入等领域。

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能硅栅CMOS MC74HCT86A的引脚排列与LS86完全相同。器件输入与标准CMOS输出和LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL载荷 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号要求 芯片复杂性:56 FET或14个等效门 这些是无铅设备 应用 桌面 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 20:02 105次 阅读
MC74HCT86A 具有LSTTL兼容输入的四路2输入异或门

MC74HCT08A 具有LSTTL兼容输入的四路2输入AND门

能硅栅CMOS。 MC74HCT08A的引脚排列与LS08完全相同。设备输入与标准CMOS或LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL载荷 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2.0 V至6.0 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号要求 芯片复杂性:24 FET或6个等效门 这些是无铅设备 应用 桌面 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 97次 阅读
MC74HCT08A 具有LSTTL兼容输入的四路2输入AND门

MC74HC86A 四路2输入异或门

能硅栅CMOS MC74HC86A的引脚排列与LS86相同;该器件的功能类似于MM74C86和L86,但具有不同的引脚排列。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号规定的要求 芯片复杂性: 56个FET或14个等效门 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 19:02 259次 阅读
MC74HC86A 四路2输入异或门

MC74HC30A 8输入与非门

30的引脚排列与LS30完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容,带上拉电阻,与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 这些是无铅设备 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 128次 阅读
MC74HC30A 8输入与非门

MC74HC32A 四路或门

能硅栅CMOS MC74HC32A的引脚排列与LS32完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6V 低输入电流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号要求 芯片复杂性:48个FET或12个等效电路盖茨 无铅包装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 19:02 168次 阅读
MC74HC32A 四路或门

MC74HC20A 双路4输入与非门

20A的引脚排列与LS20完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2 V至6 V 低输入电流:1 uA CMOS器件的高抗噪性能 这些是无铅设备 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 150次 阅读
MC74HC20A 双路4输入与非门

MC74HC11A 三路3输入与门

11A的引脚排列与LS11完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2 V至6 V 低输入电流:1 A CMOS器件的高抗噪性能 这些是无铅设备 应用 桌面,白色商品等 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 122次 阅读
MC74HC11A 三路3输入与门

MC74HC10A 三路3输入与非门

10A的引脚排列与LS10完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合要求JEDEC标准第7号A 芯片复杂性:36 FET或9个等效门 PbFree包可用 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 69次 阅读
MC74HC10A 三路3输入与非门

MC74HC08A 四路2输入与门

能硅栅CMOS MC74HC08A的引脚排列与LS08完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6V 低输入电流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号要求 芯片复杂性:24个FET或6个等效电路盖茨 无铅包装* * 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 18:02 216次 阅读
MC74HC08A 四路2输入与门

MC74HC02A 四路2输入NOR门

能硅栅CMOS MC74HC02A的引脚排列与LS02完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2.0至6.0 V 低输入电流:1.0 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号规定的要求 芯片复杂性: 40个FET或10个等效门 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 18:02 175次 阅读
MC74HC02A 四路2输入NOR门

MC74HC00A 四路2输入与非门

输入与非门。高性能硅栅CMOS。 MC74HC00A的引脚排列与LS00完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7号A要求 芯片复杂性:32个FET或8个等效门 PbFree包可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 17:02 160次 阅读
MC74HC00A 四路2输入与非门

MM74HCT00 四路2输入NAND门

T00是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的NAND门,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准74LS逻辑MM-4HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些兼容器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 TTL,LS引脚分配和阈值兼容 快速开关:t PLH ,t PHL = 14 ns(典型值) 低功率:直流时为10μW 高扇出,10个LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 16:02 190次 阅读
MM74HCT00 四路2输入NAND门

MM74HCT08 四路2输入与门

T08是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的逻辑功能器件,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免受到内部二极管至V CC 和地线的静电放电损坏.MM74HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 TTL,LS引脚分配和阈值兼容 快速开关:t PLH ,t PHL = 12 ns(典型值) 低功率:直流时为10μW 高扇出,10 LS-TTL负载 应用 本产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 11:02 221次 阅读
MM74HCT08 四路2输入与门

MM74HCT05 六路转换器(开路漏极)

T05是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的逻辑功能器件,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准DM74LS逻辑系列兼容.MM74HCT05开路漏极六路转换器要求增加一个外部电阻以实现有线 - 或非功能。保护所有输入端,以免受到内部二极管至V CC 和地线的静电放电损坏MM74HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 开路漏极实现有线 - 或非功能 LS- TTL引脚和阙值兼容 10 LS-TTL负载的高扇出 典型传播延迟:t PZL (带1 kohm阻)10 nst PLZ (带1 kohm电阻)8 ns 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 11:02 111次 阅读
MM74HCT05 六路转换器(开路漏极)

FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4数据通道开关

是一款4数据通道,移动产业处理器接口(MIPI),D-PHY开关。该器件为单刀双掷(SPDT)开关,专门针对两个高速或低功耗MIPI信号源之间的切换进行了优化.FSA646特别针对MIPI规格设计,可连接至CSI或DSI模块。 特性 开关类型:SPDT(10x) 信号类型: MIPI,D-PHY V CC :1.5至5.0 V 输入信号:0至1.3 V R ON : 6Ω典型HS MIPI 6Ω典型LP MIPI △R ON :0.1Ω典型LP& HS MIPI R ON_FLAT :0.9Ω典型HS& LS MIPI I CCZ :1μA(最大值) I CC :32μA(典型值) OIRR:-24 dB(典型值) 带宽:2500 MHz最小值 C ON :15 pF(典型值) Xtalk:-30 dB(典型值) 在相同输出下,反向转换的时滞:6 ps(典型值) 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 01:02 186次 阅读
FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4数据通道开关

NLAS3799B 模拟开关 双DPDT 超低RON

99B是一款超低RON双DPDT和一个0.5欧姆RON模拟开关。该器件专为低工作电压,扬声器输出的高电流切换和手机应用的耳机而设计。它可以切换平衡的立体声输出。 NLAS3799B可以在单声道模式下处理平衡麦克风,扬声器,铃声发生器。该设备包含一个先断后合(BBM)功能。 特性 单电源供电,1.65至4.5 V 直接来自LiON电池的功能 最大值击穿电压:5.5 V 低静态功率 NLAS3799B与2.8 V芯片组的接口; NLAS3799BL与1.8 V芯片组的接口 应用 终端产品 手机扬声器/麦克风切换 铃声 - 芯片/放大器切换 四个不平衡(单端)开关 立体声平衡(推挽)切换 手机 VoIP手机 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 22:02 176次 阅读
NLAS3799B 模拟开关 双DPDT 超低RON

NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT开关

222是一款DPDT交换机,针对便携式系统中的高速USB 2.0应用进行了优化。它具有超低的导通电容,CON = 7.5 pF(典型值),带宽高于950 MHz。它针对使用单个USB接口connectorto路由多种信号类型的应用进行了优化。两个通道的CON和RON都很低,允许NL3HS2222将任何速度的USB数据传输信号传递到中等电阻的终端,如外置耳机。 应用 USB 2.0开关 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 21:02 277次 阅读
NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT开关

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 216次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口