认识和选用常用的几种 GPRS 模块

认识和选用常用的几种 GPRS 模块

 

我在这里把常见的GPRS模块分成3种：

（1）GPRS DTU（GPRS数传单元，常称GPRS透传模块）
（2）GPRS/GSM modem （这是一种纯的GPRS/GSM调制解调器，常称为GPRS猫）
(3) 包含tcp/ip协议栈的GPRS modem （其将GPRS/GSM modem 和tcpip协议栈封装在一起，内部有cpu，flash，ram，控制单元等硬件，和dtu功能类似）

 

GPRS DTU的理解及应用

 

  GPRS DTU 内部封装了完善的TCP/IP等协议栈，可为无线传输传输提供透明的TCP/IP通道。主要应用于工业领域，而GPRS modem通常要完成类似的功能必须借助于PC机的软件和硬件资源，如CPU、Memory和TCP/IP协议栈等，所以我们经常可以看到PC接一个无线的Modem来连接到外部的数据网。

  采用了GPRS的微控制器系统可以实现无线数传输领域的复杂应用，在远程抄表、工业控制、遥感\测、智能交通领域都得到了广泛的应用，下面是一个典型的应用：

  在使用了RFID技术的公交领域，非接触卡得到了普便的应用，乘客的刷卡交易数据通常都存储在车载的读卡机具中，如果采用特定设备依次对每辆车的数据提取是一个非常繁杂的工作，而采用无线传输方式的优势显然是不言而喻的，通过车载无线设备，可以以灵活的方式将乘客的交易数据传输到数据中心进行统一处理，此外还可以实现远程的公交调度控制以及公交车电子站牌GPRS信息发布的发布等等。

 当然，采用GPRS进行无线传输仍然存在一些问题需要更好地解决，比如传输的可靠性问题、传输速率等，目前GPRS的理论带宽是171.2Kbps，实际应用带宽在40Kbps左右。

GPRS无线设备连接到外部数据网两种方法的比较！

    我们使用GPRS无线设备做数传的时候，在连接到外部数据网时通常有两种方法：

( I ).拨号上网：常见的如拨ATD *99***#

( II ).指定Server的IP地址、Port端口号，使用特定的AT指令来连接到外部的数据网，也即internet

例如：Simcom的GPRS模块SIM300C采用的指令为：

AT+CIPSTART = "TCP","211.247.26.252","3030",即可连接具有公网IP地址为211.247.26.252，TCP端口号为3030的Server。

     两种方式各有特点：拨号上网的方式采用的是外部的协议栈，需要用户自己来实现PPP、TCP、UDP等协议栈，而第二种方式则采用模块自带的协议栈，用户的底层应用程序不需要实现上述较为复杂的协议栈。所以，早期的GPRS无线模块多不带协议栈，常用第一种方式做数传。而自身带有通讯协议栈的GPRS模块多采用第二种方式。

    当然，二者各有优缺点，采用第一种方式，实现起来较为复杂，但是使用灵活，用户的数据封装比较灵活，可以适应用户的特殊应用。采用第二种方式，由于自身带有完备的通讯协议栈，所以用户实现起来较为简单，但成本较高，数据的封装格式也较为固定。

 

  GPRS DTU和GPRS MODEM有什么区别？

GPRS DTU全称GPRS数据终端单元，在软件设计上，它封装了协议栈内容并且具有嵌入式操作系统，硬件上可看作是嵌入式PC加无线接入部分的结合, 用于串口数据可靠传输；

GPRS MODEM是接入GPRS分组网络的一个物理通道，它本身不具有操作系统，必须依附于计算机（在功能类似与有线MODEM），在计算机操作系统之上才能进行PPP拨号连接，通常是与PC结合使用,实现拨号上网。

从某种角度来说，GPRS DTU是嵌入式PC与GPRS MODEM的结合。

 GPRS DTU的四个核心功能：

1）内部集成TCP/IP协议栈
GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。
2）提供串口数据双向转换功能
GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。
3）支持自动心跳，保持永久在线
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
4）支持参数配置，永久保存
   GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。
GPRS DTU的扩展功能：
   较为专业的GPRS DTU还提供一些扩展功能，主要包括：支持数据中心域名解析、支持远程参数配置/远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线／离线电平指示等。这些扩展功能可以增强系统的可靠性，以及方便用户的使用及维护。
在工作方式上,GPRS DTU于GPRS MODEM的最大区别就是GPRS DTU内部CPU在主动进行控制拨号和处理TCP/IP协议包.而GPRS MODEM则是被动的,需要外部设备来进行拨号和进行TCP/IP协议包处理.

 

  使用时该如何选择？

如果是要求数据长期可靠传输, 那么应当采用GPRS DTU，通过GPRS网络平台，实现与监控中心端的数据通信。
即便现场是计算机,可以设置拨号网络, 但是在无人值守的情况要进行自动传输,也建议使用GPRS DTU,因为普通计算机的操作系统(如Windows)的拨号网络主要是针对普通用户的上网业务(如浏览网页,收发Email等)设计的,而不是针对数据可靠收发应用来设计的.
例如,对于断线重拨的处理上,Windows操作系统最多是提示网络断线,而并不进行自动重拨.而对于无人值守的应用领域,自动重拨应该是最基本的要求.而专业的GPRS DTU在这些方面处理都是非常完善的.

因此,在需要数据长期可靠传输的领域,都应选择使用GPRS DTU. 如果只是用于无线上网,则可以选择GPRS MODEM.

 

    下面来说说GPRS DTU和带tcpip协议栈的gprs modem的区别:
GPRS DTU上面已经说的很清楚了，带tcpip协议栈的gprs modem与它的差别在于，它在操作上还和普通的gprs modem很相似，即：所有对模块的操作只能用AT命令，尤其是发送和接收数据都要通过专用的AT命令。（注：这一点很不方便，你需要在自己的客户端编写读写串口设备的程序，读写的实质就是想串口读数据和写如AT命令，不能发挥带操作系统嵌入式系统的作用，而且有的时候会有副作用，本文最后说明。所以，建议如果嵌入式系统采用的cpu是单片机的话，因为单片机资源有限建议使用gprs dtu或者带协议栈的gprs modem，你要用纯gprs modem的话，将非常麻烦，你自己需要实现tcpip协议栈，难度很大。如果是使用像嵌入式linux操作系统的嵌入式无线上网，可以买个纯的gprs/gsm MODEM,成本也低）对于带tcpip协议栈的gprs modem它们都有自己的一套专用的tcpip at命令，所有使用它要看对应的at命令手册，在使用前，需要在minicom等类似串口操作工具上测试，模块的好坏。下面是我的带tcpip协议栈的gprs modem
（huawei gtm900B）在minicom下的测试记录：
AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET"
OK
AT+CSQ
+CSQ: 11,0

OK
OK
AT%ETCPIP
OK
AT%IOMODE=0,1,0
OK
AT%IPOPEN="TCP","219.219.114.4",23
CONNECT
%IPDATA:1,1,6
%IPDATA:1,2,1024
%IPDATA:1,3,1024
%IPDATA:1,4,204
AT%IPDR
%IPDR:1,1,6,"