XX大學畢業(yè)設計

高鐵接觸網補償裝置檢測

系統(tǒng)通信模塊設計

TheCommunicationModuleDesignofHigh-speed

RailwayCatenaryCompensationDevice

DetectionSystem

xx屆電氣與電子工程學院

專業(yè)電氣工程及其自動化

學號****

學生姓名****

指導教師****

完成日期XX年5月18日

畢業(yè)設計成績單

學生姓名***學號***班級***專業(yè)電氣工程及其自動化

畢業(yè)設計題目高鐵接觸網補償裝置檢測系統(tǒng)通信模塊設計

指導教師姓名XX

指導教師職稱教授

評定成績

指導

得分

教師

評閱人得分

答辯小

組組長得分

成績:

院長簽字:

年月日

畢業(yè)設計任務書

題目高鐵接觸網補償裝置檢測系統(tǒng)通信模塊設計

學生姓名***學號***班級***專業(yè)電氣工程及其芻動化

指導單位電氣與電子工程學院導師***導師職稱教授

一、設計內容

研制一種能對接觸網的補償裝置運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的通信模塊，在發(fā)

生線索卡滯、補償裝置a、b值超標時準確及時向監(jiān)控主機的發(fā)出預警信息和故障地點，

指導設備管理人員進行檢查、處理，避免發(fā)生斷線故障和弓網故障。將正常監(jiān)測到的數(shù)

據(jù)按照規(guī)定要求定時上傳到監(jiān)控主機：當出現(xiàn)非正常數(shù)據(jù)時，則立即向監(jiān)控主機發(fā)出報

警信號并附帶報警信息。

二、基本要求

1、檢測終端定時與監(jiān)控主機進行握手通信。

2、按監(jiān)控主機的要求對檢測終端進行必要的參數(shù)配置。

3、采集到的數(shù)據(jù)若在正常范圍內，則將數(shù)據(jù)存儲在本地的存儲器中。在一定時間內將

一個該時間長度的平均值上傳到監(jiān)控主機。

4、根據(jù)監(jiān)測終端分析認定為發(fā)生線索卡滯、補償裝置a、b值超標的情況，向監(jiān)控主機

準確及時的發(fā)出預警信息和故障地點。

三、主要技術指標

基于C8051F020的下位機通信系統(tǒng)程序，通信協(xié)議具體設計，系統(tǒng)通信過程安全可

靠，系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)結構簡潔。

四、應收集的資料及參考文獻

可參考C8051F920,C8051F020/1/2/3混合信號ISPFLASH微控制器數(shù)據(jù)手冊,C

語言程序設計，GPRS遠程監(jiān)控，系統(tǒng)通信協(xié)議的設計，接口等方面的相關資料。

五、進度計劃

1、第1周至第2周：查資料，確定系統(tǒng)總體設計方案，開題報告。

2、第3周至第6周：通信協(xié)議的商定，初步完成系統(tǒng)設計。

3、笫7周至第10周：聯(lián)機調試系統(tǒng)。

4、第11周至第13周：完成設計說明書。

5、第14周至第15周：修改設計說明書，準備答辯。

教研室主任簽字時間

畢業(yè)設計開題報告

題目高鐵接觸網補償裝置檢測系統(tǒng)通信模塊設計

學生姓名***學號***班級***專業(yè)電氣工程及其芻動化

指導單位電氣與電子工程學院導師***導師職稱教授

一、研究背景

電力機車所需要的電能是通過其自帶的取電設施［受電弓）在高速行進中與懸掛在鐵路

上空的輸電設備（接觸網）滑動接觸而取得的，這種相對高度動態(tài)的接觸取流方式極大地增加

了設備狀態(tài)的不可控性卻不可預見性，給電氣化鐵路正常供電狀態(tài)的保持帶來了巨大的挑

戰(zhàn)。因此，如何有效的監(jiān)測接觸網的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患，是當前急需解決

的問題。

二、國內外研究現(xiàn)狀

國內外對接觸網的運行狀態(tài)的主要監(jiān)控手段有三種，一種是通過接觸網動態(tài)檢測車對接

觸網的弓網配合關系進行模擬實驗檢測。一種是在機車頂部安裝便攜式的監(jiān)控設備。小有一

種是紅外熱像儀檢測接觸網。這些檢測技術手段對接觸網的維護和檢修能夠提供參數(shù)和依

據(jù)，但對于接觸網的突發(fā)性事故卻不能有效地控制。遠程通信模塊是基于GPRS的無線通信，

國內外在基于GPRS的遠程監(jiān)控領域進行了大量的理論及應用開發(fā)研究，取得了長足的進步，

基于GPRS網絡的無線監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛用于遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、防盜報警、交通

運輸監(jiān)控管理等工業(yè)領域和智能家庭儀器等民用產品。

三、課題研究內容

本課題研究的主要內容是研制一種能對接觸網的補償裝置運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)測

系統(tǒng)的通信模塊，主要是通信協(xié)議的設計。在發(fā)生線索卡滯、補償裝置a、b值超標時準確及

時向監(jiān)控主機的發(fā)出預警信息和故障地點，指導設備管理人員進行檢查、處理，避免發(fā)生斷

線故障和弓網故障，實現(xiàn)檢測終端定時與監(jiān)控主機進行握手通信，并按監(jiān)控主機的要求對檢

測終端進行必要的參數(shù)配置。

設計包括：（1）、系統(tǒng)整體方案的設計（2）、系統(tǒng)通信協(xié)議的商定與設計。（3）、GPRS

無線通信模塊的配置與調試。（3）、聯(lián)機調試。

教研室主任簽字時間

摘要

電力機車所需要的電能是通過其自帶的取電設施（受電弓）與懸掛在鐵路上空的

輸電設備（接觸網）滑動接觸而取得的，這種相對高度動態(tài)的接觸取流方式極大地增加

了設備狀態(tài)的不可控性和不可預見性，給電氣化鐵路正常供電狀態(tài)的保持帶來了巨大

的挑戰(zhàn)。因此，如何有效的監(jiān)測接觸網的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患，是當

前急需解決的問題。該設計研究一種監(jiān)測接觸網補償裝置狀態(tài)的系統(tǒng)，以此來綜合分

析接觸網運行狀態(tài)。該設計以C8051F020為基礎，通過GPRS（GeneralPacketRadio

Service）模塊與監(jiān)控中心通信，具體的通信協(xié)議的是本設計的主要內容。

該課題研究的主要內容是研制一種基于GPRS無線通信對接觸網的補償裝置運

行狀態(tài)進行在線實時檢測系統(tǒng)。設計包括：通信協(xié)議的確定、下位機通信程序的設計

與編寫、GPRS連接調試。

關鍵詞：牽引網接觸網檢測接觸網補償裝置C8051F020GPRS通信協(xié)議

Abstract

Electriclocomotivesneedtotakepowerthroughitsownfacilities(pantograph)by

contactingpowertransmissionequipment,hangingovertherailway.Thisrelativelyhigh

degreeofdynamiccontacttotakeflowhasgreatlyincreasedtheuncontrollabilityand

unpredictabilityofthestatusofthedevice,andbringsahugechallengetomaintainthe

normalpowersupplystateoftheelectrifiedrailway.Therefore,howtomonitorthehealth

ofthecatenary,todiscoverandresolvesecurityrisksistheurgentproblem.Thisdesign

studiedamonitoringsystemofthethecatenarycompensationdevicetoanalyzethestatus

ofthecatenaryoperationcomprehensively.ThedesignisbasedontheC8051F020,

communicatingwiththemonitoringcenterthroughtheGPRS(GeneralPacketRadio

Service)moduIc.Thcmaincontentofthedesignisthespecificcommunicationprotocol.

Themaincontentofthisresearchistodevelopstatuson-lineandreal-timemonitoring

systemofthecompensationdeviceofcatenarybasedontheGPRSwireless

communication.Thedesignincludes:thedeterminationofcommunicationprotocol,the

slavemachinecommunicationprogramdesignandwritingandtheGPRSconnection

debugging.

Keywords:tractionnetworkdetectionofcatenarycompensationdeviceofcatenary

C8051F020GPRScommunicationprotocol

目錄

第1章緒論..............................................................1

1.1課題背景..........................................................1

1.2GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況...............................2

1.3GPRS無線通信的特點..............................................3

1.4本文的研究內容...................................................3

1.5本文的結構安排...................................................4

第2章系統(tǒng)總體設計......................................................5

2.1系統(tǒng)設計思路......................................................5

2.2系統(tǒng)整體方案......................................................5

2.3GPRS的基本原理..................................................6

2.4GPRS組網方案的選擇..............................................8

第3章系統(tǒng)通信協(xié)議設計.................................................10

3.1系統(tǒng)通信過程分析.................................................10

3.2系統(tǒng)通信周期.....................................................11

3.3系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)格式...............................................12

3.3.1系統(tǒng)通信的具體數(shù)據(jù)格式.....................................13

3.4數(shù)據(jù)校驗方式.....................................................14

3.4.1CRC-16..........................................................................................................14

3.4.2累加和校驗..................................................14

第4章系統(tǒng)通信模塊的設計與調試.........................................15

4.1串行通信的配置...................................................15

4.2通信模塊各部分軟件設計..........................................15

4.2.1串口中斷服務程序流程圖.....................................15

4.2.2數(shù)據(jù)解包程序流程圖.........................................16

4.2.3回應上位機查詢程序流程圖...................................18

4.3GPRS模塊配置與調試.............................................18

4.3.1GPRS模塊參數(shù)配置..........................................18

4.3.2GPRS上電分析..............................................20

4.4通信模塊程序調試與總結..........................................22

4.4.1調試小節(jié)...................................................22

第5章結論與展望......................................................25

5.1結論.............................................................25

5.2展望.............................................................26

參考文獻................................................................27

附錄...................................................錯誤!未定義書簽。

附錄A外文資料翻譯.................................................29

附錄B主要函數(shù)程序代碼.............................................39

附錄CGPRS產品簡介...............................................44

高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

第1章緒論

1.1課題背景

近年來我國高速鐵路取得長足的進展，中國經濟的蓬勃發(fā)展，需要安全、高速、

穩(wěn)定的電氣化鐵路運輸，電力機車通過受電弓與接觸網的直接接觸，將電能傳送給電

力機車。接觸網最早出現(xiàn)的形式是利用鋼軌供電。隨著電壓的提高、運輸量的增大、

技術的不斷改進以及對人身安全的嚴格要求等，使接觸網的結構逐漸發(fā)展成為目前廣

泛采用的架空式接觸網由。接觸網在供電回路中起著十分重要的作用，直接影響著電

氣化鐵路的運行，因此使接觸網始終處于良好的工作狀態(tài)，安全可靠的向電力機車供

電,對于保證鐵路運輸暢通無阻有著極為重大的意義。伴隨著我國高速鐵路迅猛發(fā)展，

電力機車的功率不斷擴大，對接觸網的性能的要求進一步提高，一旦接觸網運行出現(xiàn)

故障，將會造成巨大的?員失。因此，如何有效的監(jiān)測接觸網的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和

解決安全隱患，是當前急需解決的問題。

國內外對接觸網的運行狀態(tài)的主要監(jiān)控手段有三種，一種是通過接觸網動態(tài)檢測

車對接觸網的弓網配合關系進行模擬實驗檢測。一種是在機車頂部安裝便攜式的監(jiān)控

設備。還有一種是紅外熱像儀檢測接觸網⑵。這些檢測技術手段對接觸網的維護和檢

修能夠提供參數(shù)和依據(jù)，但對于接觸網的突發(fā)性事故卻不能有效地控制。目前，鐵路

局對接觸網的運行狀態(tài)檢測還缺乏實時在線的監(jiān)測手段。

接觸網補償裝置是自動調節(jié)接觸線和承力索張力的補償器及其制動裝置的總稱。

它安裝在錨段的兩端，并且串接在接觸線承力索內。補償裝置的作用是當溫度變化時，

線索受溫度影響而伸長或縮短，由于補償墜陀重力的作用，使線索順線路方向移動而

自動調整線索張力，并以保持線索的弛度使之符合規(guī)定，從而保證接觸懸掛的技術狀

態(tài)，提高了接觸網運營質量⑶。

補償器靠墜泥串的重力使線索的張力保持平衡。當溫度變化時，線索的伸縮使墜

蛇串上升和下降，當墜花串升降超出允許范圍時，如下降過多使墜鴕串底面接觸地面

或上升過多使墜泥桿耳環(huán)孔卡在定滑輪槽中，都會使補償器失去補償作用。因此用補

償器的a、b值來限定墜陀串的升降范圍。墜陀桿耳環(huán)孔中心至補償（定）滑輪下沿的

距離為a值。由墜陀串最下面一塊墜陀的底面至地面（或基礎面）的距離稱為補償器的b

值。補償器a、b值隨溫度變化而發(fā)生變化，接觸線和承力索補償器的a、b值不相等叫

為了適應高速鐵路的發(fā)展，迫切需要研制一種能對接觸網運行狀態(tài)進行在線實時

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高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

監(jiān)測的裝置。現(xiàn)擬設計一種在線監(jiān)測裝置，該裝置可以通過對接觸網補償裝置的運行

狀態(tài)監(jiān)測，借此為綜合分析、判定接觸網的運行狀態(tài)提供參考依據(jù)，以保證接觸網設

備的安全運行，并在接觸網發(fā)生故障時，及時和準確的提供故障點的定位。本文的設

計就是基于GPRS（GeneralPacketRadioService,通用分組無線服務技術）無線通信的

接觸網補償裝置的在線監(jiān)測系統(tǒng)的通信。

1.2GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況

早期的遠程數(shù)據(jù)采集技術是非在線，非實時監(jiān)測的方式，而現(xiàn)代的遠程監(jiān)測技術

是在線實時的方式，借助于計算機、通信技術和互聯(lián)網，操作員通過安裝在現(xiàn)場的各

種傳感器等設備，遠隔千里即能隨時了解現(xiàn)場的情況，對現(xiàn)場的情況進行實時監(jiān)督和

判斷。

近年來，國內在基于GPRS的遠程監(jiān)控領域進行了大量的理論及應用開發(fā)研究，

取得了長足的進步，基于GPRS的遠程監(jiān)控技術正逐漸應用于各行各業(yè)，遍及國民經

濟的很多領域?；贕PRS網絡的無線監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛用于遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采

集系統(tǒng)、防盜報警、交通運輸監(jiān)控管理等工業(yè)領域和智能家庭儀器等民用產品。其典

型應用有：

1、水庫大壩、水閘、供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控⑸：河流、湖泊的水位變化，水流量

狀態(tài)等關系到災害的發(fā)生和人民生命財產安全，水質的變化對供水系統(tǒng)和人們的生活

影響很大，遠程實時監(jiān)控這些狀態(tài)數(shù)據(jù)意義重大。

2、對人體有害的環(huán)境下的遠程監(jiān)控：化工廠周圍的空氣質量的遠程監(jiān)控⑹，噪

聲嚴重區(qū)域的噪聲遠程監(jiān)控和噪聲抑制，地震測試點的資料上傳，氣象監(jiān)控點的資料

上傳。

3、煤氣、天然氣、石油、電力等能源系統(tǒng)設備，網絡的遠程監(jiān)控發(fā)電機組⑺，

變電站，供電所的遠程監(jiān)控。

4、自動化工廠生產過程，機器和設備的遠程控制：在自動化生產線上，一般由

可編程邏輯控制器控制，可對之進行遠程監(jiān)控。關鍵的機器和設備事關產品的質量和

生產線的安全，對此類設備工作參數(shù)可實現(xiàn)遠程監(jiān)控，越限報警。

5、各種信息查詢系統(tǒng)：交通信息、天氣預報、銀行系統(tǒng)等很多領域的信息查詢。

6、車輛狀態(tài)遠程監(jiān)控：如車輛位置、時間、運動方向、速度的監(jiān)控，遠程控制

車輛中的設備，車輛丟失的查找和監(jiān)控等⑻。

綜上所述，遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用的行業(yè)眾多，隨著GPRS網絡的進一步完善和發(fā)展,

基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用也必將越來越廣泛。

第2頁

高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

1.3GPRS無線通信的特點

1、快速登錄：GPRS無線終端一開機，即己經與GPRS網絡建立了連接。每次

登錄Internet只需要一個激活的過程，一般僅需要1到3秒鐘⑼。

2、永遠在線：通信時，4^?PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork,公共交

換電話網絡)那樣要先撥號以后才能通信。用戶隨時都與網絡保持著聯(lián)系，艮］使沒有

數(shù)據(jù)傳輸時，用戶也仍然附著在網上與網絡保持著聯(lián)系。

3、高速傳輸：由于GPRS采用了先進的分組交換技術，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罡呃碚撝?/p>

可達171.2kb/s,高于GSM-Circuit的瞬時傳輸速率

4、覆蓋面廣：目前：GPRS網絡已基本覆蓋了所有GSM(GlobalSystemforMobile

communications)網絡，偏遠地區(qū)不再是數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿^(qū)”L

5、按量計費：GPRS網絡按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用。沒有

數(shù)據(jù)流量傳輸時，用戶即使在線，也不收費。

6、可移動性：用戶對系統(tǒng)所有設備有自主權，無需與運營商交涉，可以自由分

配［⑵。

7、可靠性強：系統(tǒng)具有糾錯、重發(fā)機制，從而確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。其

次，系統(tǒng)具有自動恢復功能，在GPRS網絡狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，

而無需人工干預。

8、無人職守：系統(tǒng)具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，從而實現(xiàn)遠程控制，無人職守。

9、安全性高：系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機制，數(shù)據(jù)可以在公網上安全

地傳輸?網。

10、靈活方便：系統(tǒng)依托相應的軟件，可以靈活實現(xiàn)點?點、點?多點、中心?

多點的對等數(shù)據(jù)傳輸。

1.4本文的研究內容

本文主要研究的是基于GPRS的接觸網補償裝置在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的通信模塊，

主要是通信協(xié)議的設計，在發(fā)生線索卡滯、補償裝置a、b值超標時準確及時向監(jiān)控

主機的發(fā)出報警信息和故障地點，指導設備管理人員進行檢查、處理.，避免發(fā)生斷線

故障和弓網故障，實現(xiàn)檢測終端定時與監(jiān)控主機進行握手通信，并按監(jiān)控主機的要求

對檢測終端進行必要的參數(shù)配置。研究包括：無線通信方式的選擇、系統(tǒng)通信協(xié)議的

確定、程序源代碼的編寫與調試、GPRS模塊的聯(lián)機調試。

總體設計思路是將各個下位機監(jiān)測的信息，通過GPRS無線通信模塊傳送至上位

機，以供上位機處理。下位機上傳的信息包括如下幾點：

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高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

1、下位機定時發(fā)送的接觸網補償裝置的當前信息。

2、下位機發(fā)送的各種報警信息，包括：接觸網補償裝置高度超限信息、接觸網

補償裝置卡死信息和接觸網補償裝置斷線信息。其中接觸網補償裝置斷線是嚴重的故

障，下位機必須保障上位機能正確接收到該信息并作出響應。

1.5本文的結構安排

本文內容通過以下四個部分進行論述：

第一章為緒論部分，闡述了接觸網監(jiān)測的歷史現(xiàn)狀，介紹/課題的來源及研究意

義，著重介紹了GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)的國內外發(fā)展概況,并針對本文工作內容做出了

具體的規(guī)劃。

第二章對本設計研究的監(jiān)測系統(tǒng)進行了總體設計，分別介紹監(jiān)測系統(tǒng)整體設計思

路及系統(tǒng)整體設計方案，詳細介紹了GPRS的工作原理，并確定了該系統(tǒng)的GPRS組

網方案。

第三章主要介紹該監(jiān)測系統(tǒng)通信協(xié)議的設計，包括：系統(tǒng)通信過程分析、系統(tǒng)通

信的數(shù)據(jù)格式的設計和數(shù)據(jù)校驗方式的比較與選擇。

第四章具體介紹該系統(tǒng)通信的實現(xiàn)過程，利用C語言對該監(jiān)測系統(tǒng)通信進行編

程，對C8051F020串行口配置。設計完成了數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)解

包模塊、數(shù)據(jù)配置模塊和數(shù)據(jù)查詢模塊的編程和調試，并通過GPRS模塊將下位機與

上位機聯(lián)機調試。本章最后介紹了在各模塊編程天口調試過程中出現(xiàn)的問題及解決方

法。

第4頁

高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

第2章系統(tǒng)總體設計

2.1系統(tǒng)設計思路

從硬件物理結構看，該監(jiān)測系統(tǒng)是一個由三級硬件組成的分布式系統(tǒng)：第一級是

以數(shù)據(jù)采集為主要功能的數(shù)據(jù)探測器；第二級是數(shù)據(jù)處理報警為主要功能的監(jiān)控單

元；第三級是系統(tǒng)的監(jiān)控主機，它實現(xiàn)對全局的監(jiān)控?⑶。示意圖見圖2-1

圖2-1分布式系統(tǒng)框圖

從系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能看，系統(tǒng)可分為監(jiān)控中心、通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

監(jiān)控中心的任務是通過通信系統(tǒng)實時監(jiān)視和控制遠程設備的遠行，并為綜合管理

系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)。通信系統(tǒng)主要完成信息的遠距離傳輸，可采用有線方式傳輸、無

線方式傳輸及混合信道傳輸。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的就地控制和數(shù)據(jù)采

集顯示，并能方便的與通信系統(tǒng)相連，實現(xiàn)信息的遠距離傳輸。

由分布式系統(tǒng)框圖可以看出，第一級與第二級的硬件設備構成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，

第三級設備為監(jiān)控中心，監(jiān)控中心與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的設備是通信

系統(tǒng)，這是本設計的主要內容。

2.2系統(tǒng)整體方案

由于接觸網補償裝置沿鐵路分散，不適合有線數(shù)據(jù)傳輸。綜合考慮GPRS通信的

特點，最終選擇用GPRS通信模塊傳輸數(shù)據(jù)。在通過對通用分組業(yè)務的理論研究，結

合該通信系統(tǒng)的環(huán)境，接觸網狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)整體結構框圖設計如圖2-2所示【⑸。

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高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

圖2-2系統(tǒng)整體結構框圖

檢測終端安裝在接觸網補償裝置的每一個錨段處，通過超聲波測距傳感器對補償

裝置的墜坨對地距離進行測量，將采集到的數(shù)據(jù)分析并存儲，并通過GPRS網絡作為

數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，將正常監(jiān)測到的數(shù)據(jù)按照規(guī)定要求定時上傳到監(jiān)測中心。當出現(xiàn)非

正常數(shù)據(jù)時，則立即向監(jiān)控中心發(fā)出報警信號并附帶報警信息。參照C8051m20微處

理器的各資源，結合實時該監(jiān)測系統(tǒng)的要求，該系統(tǒng)選用C8051F020作為檢測終端

的微處理器。

GPRS通信網絡是數(shù)據(jù)監(jiān)測中心與檢測終端之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?，各自?/p>

GPRS數(shù)據(jù)終端將數(shù)據(jù)打成IP包，經GPRS模塊接入無線GPRS網絡，由移動服

務商轉接到Internet,最終通過各種網關和路由到達統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心工作站，使

檢測終端數(shù)據(jù)能夠及時傳送到中心的計算機中。

監(jiān)測中心將從各檢測終端發(fā)回的數(shù)據(jù)經整理后存入SQL（StrucluredQuery

Language,結構化查詢語言）Server數(shù)據(jù)庫，并可以通過網頁瀏覽方式提供給相關部

門及其他用戶。它由主機和上位機軟件組成。一方面監(jiān)測中心通過GPRS網絡與檢測

終端進行雙向通信收發(fā)數(shù)據(jù)，另一方面進行數(shù)據(jù)庫管理和WEB網頁瀏覽服務。上位

機軟件為用戶提供一個可視化界面，實時監(jiān)測鐵路沿線接觸網的運行狀態(tài)?⑹。

2.3GPRS的基本原理

GPRS系統(tǒng)通過在原有的GSM系統(tǒng)中引入分組數(shù)據(jù)單元來提供無線系統(tǒng)上的數(shù)

據(jù)業(yè)務。作為承載網絡GPRS系統(tǒng)本身采用IPQnternetProtocol）網絡結構，并對用戶分

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配獨立地址，將用戶作為獨立的數(shù)據(jù)用戶，從而實現(xiàn)了從網絡到移動用戶端到端的數(shù)

據(jù)應用舊。GPRS系統(tǒng)網絡結構如圖2?3所示。

圖2-3GPRS系統(tǒng)網絡結構

（l）PCU（PackageControlUnit,分組控制單元）

PCU是分組數(shù)據(jù)處理單元，它與BSC（BaseStationController,基站控制器）協(xié)同工

作，提供無線數(shù)據(jù)的處理功能，如邏輯鏈路與物理鏈路的映射、數(shù)據(jù)包的拆封、數(shù)據(jù)

包的確認、無線數(shù)據(jù)信道的分配等。PCU可作為模塊單元插入BSC中，或者作為獨立

于-BSC的單元存在。PCU與SGSN之間Gb接口采用幀中繼協(xié)議。PCU具有Gb接口管理

的功能［網。

（2）SGSN（ServingGPRSSupportNode,GPRS服務支持節(jié)點）

SGSN通過Gb接口提供與無線分組控制器PCU的連接，進行移動數(shù)據(jù)的管理，

如用戶身份識別、加密、壓縮等；通過Gr接口與HLR（HomeLocationRegister,注冊

地信息注冊器）相連，進行用戶數(shù)據(jù)庫的訪問及接入控制；通過Gn接口與GGSN相連,

提供IP數(shù)據(jù)包到無線單元的傳輸通路和協(xié)議轉換等功能。SGSN還可以提供與

MSC（MobileSwitchingCenler）的Gs接口連接，以及與SMSC（ShorlMessageService

Center,短消息服務中心）的Gd接口連接，用以支特數(shù)據(jù)業(yè)務和電路業(yè)務的協(xié)同工作

和短信收發(fā)等。

（3）GGSN（GatewayGPRSSupportNode,網關GPRS支持節(jié)點）

GGSN負責GPRS網絡與外部數(shù)據(jù)網的連接，提供GPRS與外部數(shù)據(jù)網之間的傳輸

通路，進行移動用戶與外部數(shù)據(jù)網之間的數(shù)據(jù)傳送。GGSN起到路由器的作用，它與

其他相關網絡單元設備協(xié)同時間數(shù)據(jù)業(yè)務的接入和傳送等功能。GGSN與SGSN之間

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的接口為Gn接口，采用GTP（GPRSTunnellingProtocol,GPRS隧道協(xié)議）協(xié)議類型；

GGSN與外部數(shù)據(jù)網之間的接口為Gi接口，采用IP協(xié)議類型。對于網絡發(fā)起的數(shù)據(jù)單

元傳送業(yè)務，GGSN需要通過Gc接口到HLR查詢用戶相關信息，對于計費信息的傳送

工作，GGSN通過Ga接口完成。

2.4GPRS組網方案的選擇

GPRS無線數(shù)據(jù)終端與其他無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的使用不同，它是基于

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,傳輸控制協(xié)議/因特網互聯(lián)協(xié)

議）協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，并且上位機（監(jiān)測中心）通常是連接在公網Internet上的一臺普

通計算機，具有動態(tài)的或固定的公網IP地址，或者是利用GPRSModem接入GPRS網

絡或從中國移動中獲取的數(shù)據(jù)專線接入，而具有動態(tài)的或固定的移動子網（通常稱為

“移動夢網”）IP地址〔⑼。根據(jù)用戶的不同需要，及采用的組網技術方案的不同，組網

方案就不同。

使用固定IP地址或向中國移動申請數(shù)據(jù)專線，實現(xiàn)多點對一點的數(shù)據(jù)傳輸，如圖

2-4所示。數(shù)據(jù)采集設備與GPRS終端可以通過RS485或RS232相連，GPRS終端自動撥

號登陸GPRS網絡，獲得移動子網IP地址后，主動與接入Internet的上位機建立Socket

連接并保持，然后將GPRS終端的ID號及子網IP地址通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送至上位機。

這樣上位機（監(jiān)測中心）在Socket連接保持的情況下，就可以實現(xiàn)與GPRS終端，也就是

數(shù)據(jù)采集設備的通信。該方案具有組網簡單，性能穩(wěn)定，可靠性高，用戶的使用難度

低，使用的靈活性強等優(yōu)點，適合大用戶使用。但是該方案的缺點和不足是上位機（監(jiān)

測中心）必須擁有固定IP地址、或公網IP地址或移動子網IP地址（數(shù)據(jù)專線）。

圖2-4GPRS固定IP地址組網圖

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另一種組網方式的網絡拓撲結構如圖2?5所示c

圖2-5GPRS使用DNS組網圖

該方案是GPRS終端通過使用域名解析DNS(DomainNameServes)的方法獲取上

位機(監(jiān)測中心)IP地址，從而與上位機建立連接并互相傳輸數(shù)據(jù)。該方案的優(yōu)點在于

其上位機不必擁有固定【P地址，而是通過域名解析服務提供商獲取域名，GPRS終端

通過域名解析得到上位機的IP地址，從而與上位機建立連接。但該方案雖然降低了使

用固定IP地址的成本，但是由于采用域名解析服務，提高了用戶的使用成本，而且關

于鏈路維護等使用的運營成本仍然沒有降低。并且域名解析服務的使用，無形中提高

了對用戶使用的要求。

綜合考慮，本系統(tǒng)選擇固定IP的組網方案。

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第3章系統(tǒng)通信協(xié)議設計

在系統(tǒng)通信中，通信協(xié)議是實現(xiàn)上位機與下位機之間信息交換的標準，通信協(xié)議

是指雙方實體完成通信或服務所必須遵循的規(guī)則和約定。如果沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議，

系統(tǒng)中的信息傳遞就無法識別。本章主要介紹系統(tǒng)的通信協(xié)議，內容包括：系統(tǒng)通信

過程分析，系統(tǒng)通信周期和系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)的格式。

3.1系統(tǒng)通信過程分析

在系統(tǒng)通信過程中，要求數(shù)據(jù)通信及時準確，但是在實際的系統(tǒng)通信中，由于各

種因素的影響，可能會造成系統(tǒng)通信的失敗、中斷，甚至會造成系統(tǒng)運行出錯。因此,

在系統(tǒng)通信協(xié)議設計之前，需要全面分析通信中可能出現(xiàn)的各種情況并做出相應的處

理叫

(1)上位機發(fā)送配置信息過程分析

1、下位機成功接收、配置并發(fā)驗證信息，上位機接收到驗證信息。2、下位機成

功接收、配置并發(fā)驗證信息，但上位機沒有接收到驗證信息。3、下位機接收到配置

信息，但累加校驗不通過，回發(fā)出錯信息，上位機接收到出錯信息。4、下位機接收

到配置信息，但累加校驗不通過，回發(fā)出錯信息，但上位機沒有接收到出錯信息。5、

下位機沒有接收到配置信息，上位機也沒接收到回應。

上位機發(fā)送配置信息的目的是將配置信息配置給下位機系統(tǒng)。上位機只需要知道

下位機配置完成即可，所以上位機必須接收到正確的驗證信息，系統(tǒng)此次通信才成功。

在2?5情況中都是失敗的通信，都需要上位機重新發(fā)送配置信息，直至成功即出現(xiàn)

第一種情況為止。

(2)上位機發(fā)送查詢信息過程分析

1、下位機成功接收查詢信息并回發(fā)系統(tǒng)當前信息，上位機成功接收到系統(tǒng)當前

信息。2、下位機成功接收查詢信息并回發(fā)系統(tǒng)當前信息，但上位機沒有成功接收到

系統(tǒng)當前信息。3、下位機接收到查詢信息，但累加校驗不通過，回發(fā)出錯誤信息，

上位機接收到出錯信息.4、下位機接收到查詢信息，但累加校驗不通過，回發(fā)出錯

信息，但上位機沒有接收到出錯信息。5、下位機沒有接收到查詢信息，上位機也沒

接收到回應。

上位機發(fā)送查詢信息的目的是查看下位機系統(tǒng)當前狀態(tài)，為下一步的配置下位機

系統(tǒng)做準備。所以上位機只有成功接收到下位機發(fā)送的系統(tǒng)當前信息，系統(tǒng)此次通信

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才成功。在2-5情況中的系統(tǒng)通信都是失敗的，都需要上位機重新發(fā)送查詢信息，直

至成功即出現(xiàn)第一種情況為止。

(3)下位機向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)過程分析

1、上位機成功接收信息并回發(fā)確認信息。2、上位機接收到信息但信息不正確，

沒有回發(fā)確認信息。3、上位機沒有接收到信息，沒有回發(fā)確認信息。4、上位機成功

接收信息并回發(fā)認信息，但下位機不能成功接收。

下位機系統(tǒng)實時監(jiān)測接觸網補償裝置，當檢測到故障時，下位機會向上位機發(fā)送

報警信息。信息包括：斷線信息、卡死信息、超限信息，由于這些信息對于接觸網來

說都是重要信息，必須保證上位機能夠成功接收到這些信息，作出響應。下位機必須

成功接收確認信息，整個系統(tǒng)通信過程才算成功，否則，下位機就應該每隔一段時間

發(fā)送報警信息，直至接收到確認信息為止。

3.2系統(tǒng)通信周期

上位機每發(fā)起一次通信，都要經過一個通信周期，上位機成功接收到正確的回應

才算結束⑵L

上下位機查詢、配置通信周期見圖3-1、3-2。上位機發(fā)起一次通信，對應上位機

向下位機發(fā)送一組數(shù)據(jù)，下位機接收這組數(shù)據(jù)并解包，分析數(shù)據(jù)的內容，并作出回應。

上位機同樣將下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)解析，并作出響應。發(fā)送中功能代碼對應能夠避免由

于傳輸延時等原因造成的接收和發(fā)送的信息不對應。結束符為連續(xù)的0x55、OxA,

具體原因將在第四章。判斷數(shù)據(jù)段結束符，及時處理數(shù)據(jù)段，能有效避免連續(xù)發(fā)送數(shù)

據(jù)造成的數(shù)據(jù)混亂。

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圖3-2上位機配置通信周期

3.3系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)格式

系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)格式見表3-產2］。

表37通信的數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)01…nn+1n+2n+3n+4

數(shù)據(jù)功能累加值累加值

nAA

數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)nUX?)JUXvAA

含義代碼高字節(jié)低字節(jié)

功能代碼：OxCO查詢功能

功能代碼：OxD()配置功能

功能代碼：OxAO確認報警信息功能

功能代碼反映數(shù)據(jù)包的意義⑶，本設計功能代碼選擇時考慮到屏蔽GPRS模塊

自動發(fā)送的字符串，因為字符串對應的ASCLL碼的十六進制是0x00?Ox7F,選擇

OxCO、OxDO和OxAO作為數(shù)據(jù)頭，當接收到OxCO、OxDO或OxAO時才保存并接收后

續(xù)的數(shù)據(jù)，這樣就能有效地屏蔽GPRS模塊自動發(fā)送的字符串，具體將在后文中介紹。

由丁GPRS模塊在通信中都已經明確了地址，所以在系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)中不包含地址數(shù)

據(jù)。

結束符為連續(xù)的0x55、OxAA選擇它們作為結束符主要是考慮到十六進制數(shù)據(jù)

都可能被誤認為是結束符，若以連續(xù)的0x55、OxAA為結束符就能大大減少誤判斷的

概率&L

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3.3.1系統(tǒng)通信的具體數(shù)據(jù)格式

(1)上位機配置數(shù)據(jù)格式

上位機配置數(shù)據(jù)格式見表3-2,其中數(shù)組的第0個字節(jié)為功能代碼：OxDO,表示

配置信息的功能，從第1個字節(jié)到第15個字節(jié)分別對應配置的變量。0x55、Oxaa為

發(fā)送數(shù)組的結束符。

表3-2上位機配置數(shù)據(jù)格式

發(fā)送的

01234-78910111213141516171819

數(shù)組

配置Oxup累加OxOxa

sjgschoxshaxxiaxshijjssj

信息DOtime校驗55a

(2)上位機查詢數(shù)據(jù)格式

上位機查詢數(shù)據(jù)格式見表3-3,其中數(shù)組的第0個字節(jié)為功能代碼：OxCO,表示

查詢信息的功能，第1和第2個字節(jié)為累加校驗，()x55、Oxaa為發(fā)送數(shù)組的結束符。

表3-3上位機查詢數(shù)據(jù)格式

發(fā)送的數(shù)據(jù)包01234

數(shù)據(jù)含義OxCO0OxCO0x55OxAA

(3)上位機回應報警數(shù)據(jù)格式

上位機回應報警數(shù)據(jù)格式見表3-4,其中數(shù)組的第0個字節(jié)為功能代碼：OxAO,

表示回應報警信息的功能。第1個字節(jié)對應回應某種報警信息，OxAi為斷線的驗證

信息，0xA2為卡死的驗證信息，0xA3為超限的驗證信息。0x55、Oxaa為發(fā)送數(shù)組的

結束符。

表3-4上位機回應報警數(shù)據(jù)格式

發(fā)送的數(shù)組012345

數(shù)據(jù)含義OxAO0xAl~0xA3累加校驗高位累加校驗低位0x55Oxaa

(4)下位機回應查詢數(shù)據(jù)格式

下位機回應查詢數(shù)據(jù)格式見表3-5,從第0個字節(jié)到第14個字節(jié)分別對應查詢的

變量，第15到第20個字節(jié)分別對應1、2兩路的超聲波傳感器的測量值和溫度傳感

器的測量值。

表3-5下位機回應查詢數(shù)據(jù)格式

發(fā)送的

01-23-67-89-1011-1213-1415-1617-1819-2021-22

數(shù)組

數(shù)據(jù)

含義累加

up_sjgschoxshaxxiaxshijjssj高度I高度2溫度

time校驗

(5)下位機上傳數(shù)據(jù)格式

下位機上傳數(shù)據(jù)格式見表3-6,flagl、nag2分別對應兩路信息的標志，具體標志

含義見表4-7o第2到笫5個字節(jié)對應兩路的高度均值，第8到第11個字節(jié)對應兩路

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的實時高度。

表3-6下位機上傳數(shù)據(jù)格式

initiative012-34-56-78-910-1112-13

數(shù)據(jù)含義flaglflag2avrage1avrage2溫度1實時值2累加校驗

表3-6數(shù)據(jù)標志位

initiative[0]76543210

位含義100avragelockbonguplinedownline

其中avrage為上傳均值標志位，1為真；lock為卡死標志位，1為真；beng為斷

線標志位，1為真；upline為上限標志位，1為真；downline為下限標志位,1為真。

3.4數(shù)據(jù)校驗方式

3.4.1CRC-16

CRC-16（循環(huán)冗余錯誤校驗）碼由兩個字節(jié)構成，在開始時CRC寄存器的每一位

都預置為1,然后把CRC寄存器與8-bit的數(shù)據(jù)進行異或之后對CRC寄存器從高到

低進行移位，在最高位（MSB）的位置補零，而最低位（LSB,移位后已經被移出CRC

寄存器）如果為1,則把寄存器與預定義的多項式碼進行異或，否則，如果LSB為零,

則無需進行異或。重復上述的由高至低的移位8次，第一個8-bit數(shù)據(jù)處理完畢，用

此時CRC寄存器的值與下一個8-bit數(shù)據(jù)異或并進行如前一個數(shù)據(jù)似的8次移位。所

有的字符處理完成后CRC寄存器內的值即為最終的CRC值。

3.4.2累加和校驗

檢驗和（checksum）,在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信領域中，用于校驗目的的一組數(shù)據(jù)項

的和。這些數(shù)據(jù)項可以是數(shù)字或在計算檢驗的過程中看作數(shù)字的其它字符串，

累加和校驗的表示：它通常是以十六進制表示的形式，如：十六進制串，

0102030405060708的效驗和是：24（十六進制），如果效驗和的數(shù)值超過十六進制的

FF,也就是255,就要求其補碼作為效驗和。通常用來在通信中，尤其是遠距離通信中，

累加和校驗能夠保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性.

小結：由于各監(jiān)測裝置分布都比較分散，上下位機通過GPRS模塊進行無線通信,

采用累加和校驗能保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性，并且通信數(shù)據(jù)都是無符號數(shù)據(jù)，做累

加和比較方便，所以系統(tǒng)通信錯誤校驗采用累加和校驗。本設計中累加和校驗的校驗

和用兩個字節(jié)表示，一般不會出現(xiàn)累加和高低8位均為FFo

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第4章系統(tǒng)通信模塊的設計與調試

系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)是本設計的重點內容，它需要系統(tǒng)硬件和軟件的協(xié)調工作，

并需要經過反復調試，不斷的改進以求滿足系統(tǒng)設計的要求。設計包括：系統(tǒng)硬件資

源的分配、各軟件模塊的設計與調試、GPRS無線模塊的聯(lián)機調試，調試過程中的出

現(xiàn)的各種問題及解決方法本章將做詳細介紹。

4.1串行通信的配置

系統(tǒng)主要通過C8O51F020的UARTO串行口經過RS-232連接GPRS無線通信模

塊與上位機通信，系統(tǒng)初始化時需要對UARTO串行口進行配置，其中包括：TX、

RX引腳的分配、定時器的分配、波特率的計算、UARTO的通信配置125］。

UARTOJnit函數(shù)（見附錄B）用于對串口0進行初始化，串口分配的引腳是P0.0、

PO.I,T1定時器用于串行口0的波特率產生，波特率為115200。

4.2通信模塊各部分軟件設計

4.2.1串口中斷服務程序流程圖

圖4-1為串行中斷服務程序流程圖，串行□中斷服務程序是下位機通信的關鍵，

保證下位機正常接收數(shù)據(jù)。下位機正常接收數(shù)據(jù)，并將正確數(shù)據(jù)保存在receive_buf

中，才能保證后續(xù)的數(shù)據(jù)解包、瓷詢信息、配置信息的正常。數(shù)據(jù)的接收會受到各種

因素的影響|2叫具體分析如下：

1、C語言中的數(shù)組處理函數(shù)一般都是以0x00未結束符，但在此通信系統(tǒng)中，若

以0x0（）為接收數(shù)據(jù)結束符，就可能出現(xiàn)錯誤。本系統(tǒng)設計以連續(xù)數(shù)據(jù)0x55、Oxaa

為結束符，能夠避免其影響，具體將在后文介紹。

2、GPRS在配置完成后，上電連接、斷開連接時，GPRS模塊自動向串口發(fā)送數(shù)

據(jù)（具體將在后文介紹），會影響上下位機正常通信?？紤]到GPRS模塊自動向串口發(fā)

送的這些數(shù)據(jù)沒有什么意義，單片機串口中斷程序中，通過判斷數(shù)據(jù)頭來屏蔽這些數(shù)

據(jù)。gb==l判斷的目的是為了將GPRS模塊主動發(fā)送的數(shù)據(jù)屏蔽掉。

3、在上下位機通信過程中，可能由于連接突然中斷等原因，發(fā)送的數(shù)據(jù)一直沒

有出現(xiàn)結束符：0x55、Oxaa。接收數(shù)組receive_buf會一直接收數(shù)據(jù)到溢出，如不將

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receive_buf清零并從頭接收，就會造成通信的紊亂，無法回到正常的通信。解決方法:

在中斷中插入receivjbuf_buf溢出清零并從頭接收語句，就能將系統(tǒng)通信調整到正常

狀態(tài)。

圖41串行中斷服務程序流程圖

4.2.2數(shù)據(jù)解包程序流程圖

數(shù)據(jù)解包函數(shù)用于將上位機發(fā)來的數(shù)據(jù)解析，分析數(shù)據(jù)的意義，然后針對不同的

指令做出相應的響應。數(shù)據(jù)解包函數(shù)是下位機系統(tǒng)通信的核心內容，所有上位機發(fā)送

的數(shù)據(jù)都要經過解包函數(shù)解析后才能使用。數(shù)據(jù)解包函數(shù)反映了系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)結

構，圖4-2為數(shù)據(jù)解包程序流程圖127)。

jiebao函數(shù)首先計算出所接收的數(shù)組的有效數(shù)據(jù)長度，然后按有效數(shù)據(jù)長度做累

加校驗，校驗不通過轉到SendStr(eror)。若校驗通過，對數(shù)據(jù)解包，檢查數(shù)組第一個

元素即功能代碼。若m[0]=0xc0,則判定為查詢指令，進入查詢函數(shù)；若m[0]==0xd0,

則判定為配置指令，進入peizhi函數(shù)；若m[0]==()xa(),則判定為上位機回發(fā)的報警

驗證信息，進入報警驗證處理。

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圖4-2數(shù)據(jù)解包程序流程圖

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4.2.3回應上位機查詢程序流程圖

圖4-3回應查詢程序流程圖，這段程序用于回應上位機發(fā)送的查詢指令，當下位

機接收到查詢指令后，經過解包函數(shù)后轉到chaxun函數(shù)。chaxun函數(shù)首先將當前

conti_dect值即newdala數(shù)組中的數(shù)據(jù)連接到upload_buf數(shù)組中，其中upload_buf數(shù)

組存放的是系統(tǒng)當前配置信息。在向上位機回發(fā)數(shù)據(jù)之前，須將數(shù)組做累加校驗。使

用SendStrl函數(shù)按數(shù)組有效長度發(fā)送數(shù)組。最后將upload_buf后八個元素（conti_decl、

conti_dectlsconti_dect2＞累加值的高低位）清零，為下次查詢做準備。

圖4-3回應上位機查詢程序流程圖

4.3GPRS模塊配置與調試

本設計選用的GPRS產品是廈門四信通信有限公司的F2103GPRSIPMODEM,

F2103GPRSIPMODEM是一種物聯(lián)網無線數(shù)據(jù)終端，利用公用GPRS網絡為用戶提

供無線長距離數(shù)據(jù)傳輸功能。該產品采用高性能的工業(yè)級16/32位通信處理器和工業(yè)

級無線模塊，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，同時提供RS232和RS485（或

RS422）接口，可直接連接串口設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能。具體參數(shù)見附錄C。

4.3.1GPRS模塊參數(shù)配置

（1）配置連接

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高速鐵路接觸網監(jiān)控設計方案

在對IPMODEM進行配置前，需要通過出廠配置的RS232串口線或RS232-485

轉換線把IPMODEM和用于配置的PC連接起來。

(2)參數(shù)配置方式介紹

IPMODEM的參數(shù)配置方式有兩種：

1、通過專門的配置軟件：所有的配置都通過軟件界面的相應條目進行配置，這

種配置方式適合于用戶方便用PC機講行配置的情況。

2、通過擴展AT命令(以下簡稱AT命令)的方式進行配置：在這種配置方式下，

用戶只需要有串口通信的程序就可以配置IP。

MODEM的所有的參數(shù)，比如WINDOWS下的超級終端，LINUX下的minicom,

putly等，或者直接由用戶的單片機系統(tǒng)對設備進行配置。在運用擴展AT命令對IP

MODEM進行配置前需要讓IPMODEM進入配置狀態(tài)。

(3)試驗環(huán)境網絡結構

見圖4-4

圖4-4GPRS試驗環(huán)境網絡結構

Server：模擬實際應用中的數(shù)據(jù)中心，在Server上運行ServerDemo軟件，假設

Server的IP地址為04,DEMO軟件監(jiān)聽在5001端口。

PC：模擬用于數(shù)據(jù)采集的串口設備，運行串口調試工具。

由數(shù)據(jù)采集PC發(fā)送數(shù)據(jù)給Server的數(shù)據(jù)流程為：

PC串口數(shù)據(jù)9IPMODEM串口玲IPMODEMTCP/IP協(xié)議棧對數(shù)據(jù)進行TCP/IP

封裝玲發(fā)送到無線網絡T無線網絡轉發(fā)到INTERNET^INTERNET轉發(fā)數(shù)據(jù)到

Server。

Server發(fā)送數(shù)據(jù)到PC的流程是上面過程的逆向傳輸。

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4.3.2GPRS上電分析

GPRS在配置完成后，上電連接過程中，會向串口發(fā)送一連串的連接信息。當連

接一段時間后沒有連上后，GPRS模塊會重新連接，會再向串口發(fā)送一連串的連接信

息，直至連接成功，向串口發(fā)送連接成功信息，開始進行正常通信。向串口發(fā)送的數(shù)

據(jù)如下：

Systemstarted!

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