与GPRS模块串口连接的小区无线抄表系统

2.2 GPRS终端设计原理

GPRS终端采用Q2403A核心模块研制而成。Q2403A是法国Wavecom公司推出的新一代无线通信GSM／GPRS模块，基于EGSM／GPRS 900／l800 MHz双频，带有16 MB的闪存和2MB的SRAM，支持class2，通过AT指令控制；体积为58．3mm×32．2 mm×3．9 mm；执行ETSI GSM Phase 2+标准；下载速率为26．8kbps，上传速率为13．4 kbps；功耗为2W(900MHz)和1W(1800MHz)；SIM 3V／5V和SIM检测；支持GPRSWAP。

在硬件构成上，远端控制中心采用PC+GPRS模块的架构，各现场主控中心则采用MCU+GPRS模块的硬件架构。GPRS模块仅提供标准的RS232通信接口，与PC机连接十分方便，因而远端控制中心的构造很容易实现；在桥梁现场，GPRS模块与MCU间是通过串行口进行通信的，通信速率最高可达115 200 bps；系统采用GPRS模块，默认的波特率为9600 bps。模块与控制器间的通信协议是AT命令集，其中大部分命令是符合协议“ATcommand set for GSM Mobile Equipment(ME)(GSM07．07 version 6．4．O Release1997)”的，但也有一些是Wavecom公司定义的AT命令。MCU提供TTL电平标准的串行口UART，而GPRS模块的串行通信口是属于RS232电平标准的。二者不能直接相连，需要设置TTL-RS232电平转换模块。利用MAK3232C实现电平转换功能，其转换原理如图4所示。除了串口发送(TX)、串口接收(RX)之外，MCU与GPRS模块之间还有一些硬件握手信号，如DTR、CTS、DCD等。为了简化微控制器的控制，硬件设计时没有使用全部的硬件握于信号，而只使用数据载波检测DCD(Data Carrier Detect)和终端准备DTR(Da-ta Terminal Ready)信号。DCD信号可以检测GPRS模块是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知GPRS模块传送工作已经结束。

硬件连接完成后，在进行收／发短消息之前，应该对GPRS模块进行一定的设置。主要的设置工作有：通信波特率，采用“AT+IPR=(波特率)＆W”命令，本系统采用模块默认的波特率9 600 bps；短消息服务中心号码，通过“AT+CSCA=+8613800270500”将服务中心号码设置为13800270500。

3 系统软件设计

系统上电复位首先完成对各端口和模块的初始化。作为现场采集系统的主站，与子站通信时，微控制器定时向各子站发出唤醒信息，然后转入接收状态，等待应答。主站收到应答信号后发送传输数据命令，并且接收该子站发送来的数据，接收完最后一帧数据后，返回检查是否为最后一个子站。如果是，则结束本次数据采集工作；如果不是，则修改握手协议中子站地址识别信息，采集下一个子站的数据。主控节点程序流程如图5所示。

4 结论

系统中为每个家庭的电表中配置了无线收／发模块，而在楼层比较密集的地方设置一个现场主控节点。现场主控节点通过无线收／发模块将每个家庭中电表记录的电量信息收集以后进行缓存，然后通过GPRS模块将这些集中的电量信息发送给总控中心，真正实现了总控中心的远程无线抄表功能。此外，该系统还可扩展其他功能，例如当无线电表工作异常时，可以向远程终端发出报警信息，以实现远程终端对电表的实时监控。