CN203368519U - 基于gprs监控系统的数据传输单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于GPRS监控系统的数据传输单元，主要由数据总线、控制总线以及分别与数据总线及控制总线双向连接的CPU、GPRS通信模块、内置存储器、电源管理模块、协议处理模块及配置/控制/输出报警模块组成。本实用新型结构简单，可应用于无线网络中，体现了GPRS监控系统的优越性，应用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力行业GPRS监控系统领域，具体是指一种基于GPRS监控系统的数据传输单元。
背景技术
随着计算机和网络技术的不断发展，基于TCP／IP协议的有线以太网为工业监控网络带来了一个新的时代，这是因为基于TCP／IP协议的有线以太网相对于以往的工业控制网络有更高的通信带宽，能满足不断增长的数据通信的需要。然而对于作业点分散、环境恶劣、远程监控为特点的工业现场，特别是存在突发、小数据量传输的场合，以有线来做通信媒介显然已经不太合适，这迅速推动了无线通信技术在工业控制领域的发展。
GPRS(General Packet Radio System)的出现，为构建低成本的无线工业监控网络提供了可能， GPRS是架构在传统的GSM网络之上的一种标准化的分组交换数据业务，提供端到端的广域的无线 IP链接。由于GPRS采用了分组交换技术，在通信过程中不需要建立和保持电路，且存在呼叫建立时间极短，提供实时在线、按流量计费、大的覆盖区域等特点，在远程突发性数据传输中，相对于有线网络有不可比拟的优越性。另外，采用大功率、电信专线、卫星通信等方式构建的监控网络，组网成本很高，特别对大范围、分散的远程监控系统基本上是不可行的。采用GPRS构建的工业远程监控系统，其构建成本仅为有线网络的十分之一，而且运行成本亦很低。正是由于这些优点，基于GPRS构建的监控系统正在成为当今的热点领域之一。
作为监控系统关键部分的数据传输单元（GPRS DTU）的设计显得尤为重要，因为系统的稳定性和可靠性要由GPRS DTU来实现，GPRS DTU是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。目前国内外很多公司开发的基于GPRS的监控系统，其 GPRS DTU只实现了TCP／IP协议，所有的通信联络都由监控主机来实现，这种模式在有线网络上是可行的，但是在无线网络上就不合适了，因为无线网络上有太多的异常，因此设计一款专门针对无线网络的GPRS DTU成为构建无线监控系统的关键问题之一。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于GPRS监控系统的数据传输单元，其结构简单，可应用于无线网络中，体现了GPRS监控系统的优越性，应用范围广泛。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：基于GPRS监控系统的数据传输单元，主要由数据总线、控制总线以及分别与数据总线及控制总线双向连接的CPU、GPRS通信模块、内置存储器、电源管理模块及协议处理模块组成。
该数据传输单元还包括有分别与控制总线及数据总线双向连接的配置/控制/输出报警模块。
进一步地，所述CPU采用ARM芯片S3CA510B。
进一步地，所述GPRS通信模块采用MC35芯片。
进一步地，在所述的GPRS通信模块上还设置有天线。
所述内置存储器包括分别与控制总线及数据总线双向连接的闪存Flash及动态存储器RAM。
所述CPU通过RS232串口与GPRS通信模块连接。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本实用新型提出了一个比较实用的基于GPRS监控系统的数据传输单元，随着GPRS网络的进一步完善，系统的优越性就得到更好的体现，这将使得其能够在如电力部门的电力系统远程监控、无人职守电站、电力抄表，水利水电部门的水文资料收集、河流监测、远程环境监控、工业控制部门的野外作业点的数据采集、遥控机器人，通信部门的远端无人职守机房监控和远程维护等等领域得到广泛的应用。
附图说明
图1为本实用新型的硬件结构示意框图。
图2为本实用新型软件部分的程序流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1所示，本实用新型主要由数据总线、控制总线以及分别与数据总线及控制总线双向连接的CPU、GPRS通信模块、内置存储器、电源管理模块、协议处理模块及配置/控制/输出报警模块组成。
CPU采用ARM芯片S3CA510B，是基于以太网应用系统的高性价比16／32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16／32位 ARM7TDMI RISC处理器，ARM7TDMI低功耗、高性能的16／32核，最适合用于对价格及功耗敏感的应用场合，如：工业控制、移动电话、嵌入式应用等。
GPRS通信模块采用MC35芯片，并在GPRS通信模块上还设置有天线。MC35支持声音、数据、SMS(短消息)、FAX(传真)；进行GPRS数据传输时，工作电流只有360mA，空闲时电流为15mA；数据上传速度达到21．4Kbps，下载速度更是高达85．6Kbps；用户可通过AT指令与MC35进行命令与数据的交互，MC35是通过 RS232双向串行通道与用户连接的。MC35的主要优点是永久在线连接、快速的数据存储及更快的数据传输速度。
所述的内置存储器包括分别与控制总线及数据总线双向连接的闪存Flash及动态存储器RAM，内置存储器选用一片16Mbit的HY29LVl60来构建16位的Flash存储芯片，其存储容量为2MB，对于我们的系统此容量已经足够；Flash存储器在系统中用于存放程序的代码，系统上电或复位后从此获取指令并开始执行，因此要将存有程序代码的Flash存储器配置到ROM／SRAM／FLASH BankO，即将S3CA510B的nRCS<0>(pin75)接至 HY29LV -160的CE#端；系统采用32位的SDRAM存储器系统，即采用两片HY57V641620来构建32位的RAM存储系统，其单片容量为8MB。这能充分发挥32位 CPU的数据处理能力，满足嵌入式操作系统及各种相对较复杂的算法的运行要求。
CPU通过RS232串口与GPRS通信模块连接，ARM芯片完成对MC35模块的初始化和数据收发功能；同时扩展 MMX232标准串口与微控制单元MCU(Micro - Control Unit)进行数据交换。
GPRS DTU的软件实现由操作系统、TCP／IP协议、PPP协议以及一些应用软件等组成，这部分通常跟MCU(微控制单元)联系紧密，主要是控制MCU进行数据采集，或者是控制 MCU进行相关操作。操作系统采用的是原码公开的uC／OS-Ⅱ， uC／OS -Ⅱ采用C语言和汇编语言，其中绝大部分是C语言，结构简单，且可移植性非常好，已经成功移植到了ARM芯片上，而且在移植过程中，只需修改跟操作系统相关的部分即可。GPRS核心网络基于IP技术，因此，基于 GPRS的监控系统的DTU需要利用TCP／IP协议来完成GPRS业务数据的装帧和拆帧，以及保证数据在网络中的安全可靠传输。本实用新型中TCP／IP协议采用的是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的源代码开放的TCP／IP协议栈1wip。1wip支持多网络接口下的IP转发、支持ICMP协议、支持PPP协议、支持DHCP协议、动态分配IP地址等特点。业务数据按照TCP或UDP的格式封装成 TCP数据包或者UDP数据包，然后加上IP报头和报尾封装成IP数据报。由于处理器与无线通信模块的通信遵循PPP(Point to Point Protoc01)协议，因而需要将IP数据报按照PPP的帧格式封装成PPP帧，然后才能通过串口传给无线通信模块。
如图2所示，本实用新型在通上电后，首先进行硬件初始化，再对操作系统初始化，然后进行系统文件配置，创建任务，并对网络(TCP／IP，PPP)进行初始化，启动多任务调度；通过PPP发送LCP packets进行设定和测试数据链路，跟MC35模块进行链接；然后，进行PAP认证；通过后，PPP发送NCP packets选择和设定一个或更多的网络层协议，一旦协议都被设定好了，GPRS DTU就可以发送数据了。
DTU创建的一个任务发送短消息给GPRS AS报告其IP地址，GPRS AS得到DTU的IP地址后，就可以跟DTU进行通讯了，基于GPRS的监控系统也就构建起来了。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：主要由数据总线、控制总线以及分别与数据总线及控制总线双向连接的CPU、GPRS通信模块、内置存储器、电源管理模块及协议处理模块组成。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：还包括有分别与控制总线及数据总线双向连接的配置/控制/输出报警模块。
3.根据权利要求2所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：所述CPU采用ARM芯片S3CA510B。
4.根据权利要求3所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：所述GPRS通信模块采用MC35芯片。
5.根据权利要求4所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：在所述的GPRS通信模块上还设置有天线。
6.根据权利要求5所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：所述内置存储器包括分别与控制总线及数据总线双向连接的闪存Flash及动态存储器RAM。
7.根据权利要求6所述的基于GPRS监控系统的数据传输单元，其特征在于：所述CPU通过RS232串口与GPRS通信模块连接。
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