基于SIM800C的GPRS數據傳輸系統設計*

　　2.1 模塊AT命令

　　SIM800系列通訊模塊的主要AT指令同SIMCom公司其他型號的物聯網通訊模塊的指令大部分相同，可用以兼容各個不同的硬件版本，用來建立TCP連接的相關命令及其作用如表1。

　　利用STM32的標準庫函數可以快速對芯片的USART進行初始化，在STM32的main函數中，上電后主要完成相應的時鐘以及GPIO，使能芯片的USART接口、初始化波特率等。并配置中斷向量，編寫相關的串口中斷處理程序，作為返回值接收處理函數的基礎。為測試系統傳輸數據的準確性，通過STM32的485接口，應用Modbus協議每隔1秒采集一款485型溫濕度傳感器及其他傳感器的數據進行傳輸，每隔30秒進行一次GPRS傳輸，并將數據保存在DeviceRunStatus_Struct結構體中。

　　針對SIM800C操作需要初始化STM32的串口，配置SIM800C運行模式，其中，網絡域名的參數保存在DNSPara_Struct結構體中，例如，域名地址、DNS服務器地址1和DNS服務器地址2。ProtocolPara_Struct結構體中主要存放與IP相關的參數，例如本地TCP端口m_LocalTcpPort、服務器Tcp地址m_ServerTcpPort和服務器地址m_ServerIPAddr。在利用SIM800C進行TCP連接的AT命令時，直接調用這兩個結構體內的參數進行連接即可。根據AT命令執行后的返回值判斷連接是否成功，此時令m_RunPara.m_DeviceRunStatus.m_nGprs = 1，置位連接狀態標志。

　　2.2 異常處理

　　在日常測試中發現，可能會由于信號或環境的影響導致SIM800C模塊出現異常，模塊串口報錯TCP CLOSED導致連接中斷。軟件設計中，在處理此類型問題時，利用GPRS_Check_Periodic_Handle()函數每隔30秒檢查一次連接狀態，若內存中的變量m_RunPara.m_DeviceRunStatus.m_nGprs值為0，即連接失敗時，對SIM800C模塊進行重新上電操作，將模塊遠程自動重啟，重新執行開機、配置、連接TCP等一系列動作以恢復模塊的正常運行。并在程序中設定域名最大連接次數為3次，即在3次域名連接仍未成功則使用IP地址方式進行連接，保證域名及IP連接均可正常使用。

　　2.2 心跳包機制

　　在模塊與服務器建立TCP連接后，由于GPRS網絡運營商的設置，若在某一時間段內客戶端與服務端沒有任何數據交換，會將網絡斷開，導致連接中斷，數據無法正常傳輸，為解決這一問題，在TCP通訊協議內加入心跳包機制，用于長連接的保持和斷線處理。CMD_HeartTime命令號，在第一次建立連接后，客戶端發送當前設備時鐘，服務端開啟Timer定時器每隔30秒鐘根據命令號進入心跳包處理的case語句中執行，進行雙向對時操作，這樣既可以保持雙向穩定連接，又可以對物聯網設備進行RTC更新時間操作，保證了設備運行的穩定性。下位機軟件代碼如下：

　　case CMD_HeartTime:

　　if(pNetComm->m_Header.m_nOperation == 0)

　　{

　　UpdateTimer(pNetComm->unoin.m_TimerPara.m_TimestampL);

　　pNetComm->m_Header.m_nOperation = 1;

　　chRet = 1;

　　}

　　break;

　　在下位機收到CMD_HeartTime命令號時，進入該case語句內，UpdateTimer函數用于更新設備的RTC時鐘，并置TCP數據包的頭部m_Header中的.m_nOperation為1，在最后打包結構體數據通過TCP協議發送給服務器端。

　　將未加入異常處理與心跳包機制的1號設備與經過優化的2號設備運行一上午的時間進行對比，具體連接情況對比如表2與表3所示。

　　測試發現，1號設備會因網絡問題超時而斷開連接，只能靠人工手動進行復位重連;2號設備在上線后僅因服務器原因斷開連接，隨后便立即自動重連并保持連接至測試結束。說明異常處理、心跳包機制與斷線重連起到了提高設備傳輸穩定性的作用。將2號設備接入獨立IP的云服務器，通過網頁查看觀測24小時，發現無異常掉線問題，數據正確穩定傳輸。服務器端部分接收情況如圖6所示。

3 結論

　　論文以STM32F207VCT6為主控芯片，以最新的GPRS模塊SIM800C為物聯網通訊模塊進行無線數據傳輸，長時間設備運行測試未發現掉線及傳輸錯誤情況，傳輸情況穩定，基于C語言編寫的嵌入式程序代碼可方便地移植到其他類型的單片機中，方便進行二次開發，為物聯網設備數據的傳輸提供了一種新的穩定的解決方案。

參考文獻：

　　[1]劉火良.STM32庫開發實戰指南[M].北京:機械工業出版社,2013.

　　[2]李濤,馬殷元,楊東. 基于STM32的GPRS遠程檢測終端設計[J]. 電子世界,2012.

　　[3]張逢雪,王香婷,王通生. 基于STM32單片機的無線智能家居控制系統[J]. 自動化技術與應用,2011.

　　[4]Simcom. SIMCOM800C硬件設計手冊.pdf[EB/OL]. http://simcomm2m.com/UploadFile/TechnicalFile/SIM800C_硬件設計手冊_V1.01.pdf.

　　[5]Simcom. SIM800Series AT Command ManualV1.09.pdf[EB/OL].

　　http://simcomm2m.com/UploadFile/TechnicalFile/SIM800Series_ATCommandManual_V1.09.pdf.

　　[6]Simcom. SIM80系列TCPIP應用文檔V1.01.pdf[EB/OL].http://simcomm2m.com/UploadFile/TechnicalFile/SIM800系列_TCPIP_應用文檔_V1.01.pdf.

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第10期第39頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。