CN105722128B - 一种多站点通信的gprs网络无线数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多站点通信的GPRS网络无线数据传输系统及方法，在连接平台上建立多个服务，与多个GPRS网络主站同时通信，对串口模块、以太网模块和GPRS模块进行初始化；判断SIM卡是否注册、GPRS模块是否接入网络；判断各个服务是否成功开启；每隔一段时间检查各站点通信状态并做出相应处理；轮询判断各个站点数据缓存是否有数据发送，并依次发送数据；轮询判断是否有从各个站点发送的数据，并发送到以太网口和串行通信接口。本发明支持点对多点的传输方式，在需要与多个站点传输数据的场合可以节省经济成本和空间；可以应用于物联网产业链中的各种行业，如智能电网、智能交通、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、环境保护、气象、遥感勘测等领域。

Description

一种多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域，具体地说是多站点通信的GPRS网络无线数据传输系统及方法。

背景技术

GPRS(General Packet Radio Service)，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端、广域的无线IP连接。因为GPRS网络覆盖面积大，稳定性好因此被广泛应用在各种无线监控系统中。

随着无线监控系统日益复杂和形式多样化，现场数据发送到不同站点的情况越来越多。例如数据中心存在站点和备战的情况和现场数据需要发送到数据中心以及现场维护人员等情况。使数据透明传输模块具有与多个站点传输能力将会解决这个问题。

以往的GPRS数据透明传输模块采用AT指令控制GPRS模块睡眠和唤醒，这种方式不能解决GPRS由于长期工作有可能出现的死机情况。这样一旦发生将不得不重新启动设备。如果采用控制GPRS电源的方式来开启和关闭GPRS 模块，问题将得以解决。

以往GPRS无线网络数据透明传输模块只有RS232或RS485通信接口。以太网UDP协议相比于串口而言，有着更高的实时性高速率和安全性，已经被广泛应用在工业数据传输领域。使设备同时支持串口传输和以太网UDP协议，将会很大提高设备的工业适应性。

如果GPRS无线数据透明传输模块同时支持RS232串口技术与以太网技术，将很大提高设备的工业适应性，该方案目前尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于GPRS无线网络、以太网技术和串口通信技术的可以与多个站点同时通信的数据透明传输系统和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种多站点通信的GPRS网络无线数据传输系统，GPRS模块连接CPU模块，接收CPU模块发送的数据和控制命令，并发送数据和状态信息到CPU模块；

GPRS电源模块一端连接CPU模块，接收CPU模块发送的使能信号，另一端连接GPRS模块，为GPRS模块提供电源；

串口通信模块连接CPU模块，与CPU模块双向串口通信；

以太网模块连接CPU模块，与CPU模块双向以太网通信。

一种多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，在连接平台上建立多个服务，与多个GPRS网络主站同时通信，包括以下步骤：

步骤1：对串口模块、以太网模块和GPRS模块进行初始化；

步骤2：判断SIM卡是否注册、GPRS模块是否接入网络；

步骤3：判断各个服务是否成功开启；

步骤4：每隔一段时间检查各站点通信状态并做出相应处理；

步骤5：轮询判断各个站点数据缓存是否有数据发送，并依次发送数据；

步骤6：轮询判断是否有从各个站点发送的数据，并发送到以太网口和串行通信接口。

所述判断SIM卡是否注册、GPRS模块是否接入网络过程包括：

如果SIM卡在1分钟内注册成功，则继续判断GPRS模块是否接入网络，否则系统重新启动；

如果GPRS模块在1分钟内成功接入网络，则继续判断各个服务是否开启，否则系统重新启动。

所述判断各个服务是否成功开启过程包括：

如果服务成功开启，则系统记录该服务已进入通信状态，否则重启服务。

如果设定开启的服务全部开启失败，并超时1分钟，则重启系统。

所述每隔一段时间检查各站点通信状态并做出相应处理包括以下步骤：

检查各个设定开启服务是否通信正常，如果有服务出现异常，则使该服务退出数据通信状态，并重启该服务。

如果设定开启的服务全部开启失败，并超时1分钟，则重启系统。

所述轮询判断各个站点数据缓存是否有缓存数据发送包括以下过程：

如果超过一分钟无缓存数据发送，则向对应站点发送心跳报文，否则轮询判断是否有从各个站点发送的数据。

所述缓存数据包括以下存入方法：

判断数据的前4个字节匹配到关键字对应缓存中，如果均不匹配，则存入全部通信状态下的缓存。

所述轮询判断是否有从各个站点发送的数据包括以下过程：

依次通讯中的服务是否有接收到的数据，如果有，则同时向以太网模块和串口通信模块发送，否则返回检查各站点通信状态。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.应用广泛，由于GPRS网络覆盖面广，设备可以应用于物联网产业链中的各种行业，如智能电网、智能交通、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、环境保护、气象、遥感勘测等领域；

2.降低成本，本发明支持点对多点的传输方式，在需要与多个站点传输数据的场合可以节省经济成本和空间；

3.稳定性好，本发明配有实时检测和断线重连功能，保证了设备连接的稳定性；

4.适应性好，本发明配有RS232串口和以太网口并行工作，能满足大部分工业通信接口要求。

附图说明

图1是本发明的模块结构图；

图2是本发明的方法流程图；

图3是本发明的过程描述图；

图4是本发明的缓存匹配图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示为本发明的模块结构图，本发明包括天线、GPRS电源模块、 CPU模块、GPRS模块、以太网模块和RS232串口模块。其中CPU模块和GPRS 电源模块、以太网模块、RS232串口模块相连。GPRS电源模块和天线还与GPRS 模块相连。

CPU模块选为ST公司的STM32F107中央控制芯片，协调控制GPRS网络数据、以太网数据和RS232串口数据的发送和接收以完成数据透明传输功能。 GPRS模块选为西门子的MC52ir3，实现GPRS网络通信。GPRS电源芯片选为 MIC29302WU，为MC52ir3提供4v电源电压，它的输出使能管脚由STM32F107 的A11管脚控制。当A11管脚输出低电平时，MIC29302WU不输出电压，MC52ir3 关闭；当A11管脚输出高电平时，MIC29302WU给MC52ir3上电，设备重新开启并初始化MC52ir3。MC52ir3的启动需要IGT信号，由CPU的B10管脚提供。 STM32F107使用USART串行通信1接口与MC52ir3通信，其USART1_RX和 USART1_TX管脚分别连接到GPRS模块的RXD0和TXD0管脚。STM32F107 的USART4_TX和USART4_RX连接RS232驱动芯片ADM3251EARWZ的Tin 管脚和Rout管脚以实现外部串口通信。STM32F107已经集成MAC模块，只需要配合外部PHY芯片可实现以太网通信。PHY芯片选为DM9161AEP， STM32F107通过MII_MDC、MII_MDIO和PC5管脚分别连接PHY芯片的 MDIO、MDC和MDINTR引脚对其进行控制，MII_TX_EN、MII_RX_DV、 MII_TXD[0…1]和MII_RXD[0…1]分别连接PHY的TX_EN、RX_DV、TXD[0…1] 和RXD[0…1]管脚实现数据通信，一起完成以太网数据的发送和接收。

如图2所示为本发明的方法流程图。系统启动后首先根据FLASH中保存的用户信息填写配置结构体。根据配置结构体的信息配置串行通信接口4、串行通信接口1、以太网模块和MC52ir3。其中串行通信接口4用于CPU与上位机通信。串行通信接口1用于与MC52ir3通信。配置MC52ir3中平台0的连接方式为GPRS0并配置相关apn信息，在其上建立4个服务对应4个主站连接，根据配置结构体信息选择TCP/IP或者UDP连接，配置对方IP地址和网络端口号，并根据配置结构体信息开启用户设定开启的服务。

如图3所示为本发明的过程描述图。系统初始化后，依次判断SIM卡是否注册网络以及连接平台是否接入网络。如果异常超过1分钟则系统重新启动。 MC52ir3成功接入Internet后，依次检查要开启的服务。如果服务正常开启，则系统令对应状态变量等于非0表示该服务进入通信状态，否则保持对应状态变量为0并重启该服务。如果用户设定开启的服务全部开启失败并保持1分钟，则系统重新启动。服务成功开启后，系统向主站发送注册报文。当GPRS数据透传模块不发送数据时，每隔1分钟向主站发送一次心跳报文，心跳间隔可由用户修改。

系统运行时，每间隔5秒查询一次用户设定开启服务状态。发现服务异常，则令服务退出通信状态并保持重新开启该服务。如果服务全部异常并超过1分钟，则系统判断为MC52ir3工作异常并重新启动系统。

如图4为本发明的缓存匹配图。系统为4站点的通信分别设置了4个数据缓存。系统通过UDP报文的目的端口号来判断数据为配置指令或者待发送数据。系统判断以“AT+”开头的串口数据为配置指令，配置指令可以用于开启或者关闭与某一个或某几个站点的通信、开启或者关闭GPRS模块、重新启动系统或者对用户配置信息进行更改。不是以“AT+”开头的为待发送数据。系统使用4个站点关键字辨别待发送数据与站点的对应关系。站点关键字长度为4个字节并且内容可由用户设定。如果待发送数据的前4个字节与某一个站点关键字匹配，则将数据剩余部分写入到对应缓存中等待发送；如果与4个站点关键字都不匹配，则将数据写入所有正在进行的通信所对应的缓存区中。系统通过轮询检查处于通信状态的数据缓存中是否有数据来依次发送数据。数据缓存的大小为 1500字节，所以用户可以发送数据的最大长度为1496字节。待发送数据的格式如表1所示：

站点关键字	数据部分
		4字节	1-1496字节

表1

系统通过轮询查看MC52ir3各个开启服务中是否有来自GPRS网络的数据来接收数据。当STM32F107从MC52ir3接收到数据后，可以通过用户设置选择是否在数据前边加上对应的站点关键字来辨别数据来自于哪个站点。

Claims (5)

1.一种多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，其特征在于：在连接平台上建立多个服务，与多个GPRS网络站点同时通信，所述连接平台包括：GPRS模块、以太网模块、串口模块、CPU模块、GPRS电源模块和天线，所述GPRS电源模块连接所述CPU模块，接收所述CPU模块发送的数据和控制命令，并发送数据和状态信息到所述CPU模块；所述GPRS电源模块一端连接所述CPU模块，接收所述CPU模块发送的使能信号，另一端连接所述GPRS模块，为所述GPRS模块提供电源；所述串口通信模块连接所述CPU模块，与所述CPU模块双向串口通信；所述以太网模块连接所述CPU模块，与所述CPU模块双向以太网通信；所述天线与所述GPRS模块相连；该方法包括以下步骤：

步骤1：对串口模块、以太网模块和GPRS模块进行初始化；

步骤2：依次判断SIM卡是否注册网络以及连接平台是否接入网络；

步骤3：判断各个服务是否成功开启；

步骤4：每隔一段时间检查各站点通信状态并做出相应处理；

步骤5：轮询判断各个站点的数据缓存区是否有缓存数据发送，如果是，则依次发送缓存数据，并执行步骤6；如果超过一分钟无缓存数据发送，则向对应站点发送心跳报文，并执行步骤6；

步骤6：轮询判断是否有从各个站点接收到缓存数据，如果有，则同时向以太网模块和串口模块发送缓存数据，否则返回步骤4。

2.根据权利要求1所述的多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，其特征在于：所述判断SIM卡是否注册、GPRS模块是否接入网络过程包括：

如果SIM卡在1分钟内注册成功，则继续判断GPRS模块是否接入网络，否则系统重新启动；

如果GPRS模块在1分钟内成功接入网络，则继续判断各个服务是否开启，否则系统重新启动。

3.根据权利要求1所述的多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，其特征在于：所述判断各个服务是否成功开启过程包括：

如果服务成功开启，则系统记录该服务已进入通信状态，否则重启服务；

如果设定开启的服务全部开启失败，并超时1分钟，则重启系统。

4.根据权利要求1所述的多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，其特征在于：所述每隔一段时间检查各站点通信状态并做出相应处理包括以下步骤：

检查各个设定开启服务是否通信正常，如果有服务出现异常，则使该服务退出数据通信状态，并重启该服务；

如果设定开启的服务全部开启失败，并超时1分钟，则重启系统。

5.根据权利要求1所述的多站点通信的GPRS网络无线数据传输方法，其特征在于：所述缓存数据包括以下存入方法：

判断数据的前4个字节匹配到关键字对应缓存中，如果均不匹配，则存入全部通信状态下的缓存。