第26卷第5期
2012年9月
山东理工大学学报(自然科学版)
JournalofShandongUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)
V01．26No．5
Sep．2012
文章编号：16726197(2012)05—0108—03
基于GPRS的远程物联网系统
屈银翔，王善斌
(山东理工大学计算机科学-9技术学院，山东淄博255091)
摘要：设计了一个端到端的通信系统．设计包含了以PC机作为上位机的应用程序、以MC52i为
射频模块的GPRSMODEM和以MSP430F449为核心的下位机模块．PC机通过应用程序的网路
编程连接Internet网，最终连接GPRS网络，下位机通过串行通信和GPRSMODEM模块传输
数据．
关键词：物联网；GPRS；MSP430F449；套接字；互联网
中图分类号：TP311．1文献标志码：A
TheremotesystemoftheInternetofthingsbasedonGPRS
QUYin—xiang，WANGShan—bin
(SchoolofComputerScienceandTechnology，ShandongUniversityofTechnology，Zibo255091，China)
Abstract：Thisdesignofp2pcommunicationsysteminclduesanapplicationprogrambasedon
personalcomputer，PC，usingMC52iasaGPRSMODEMandMSP430f449asalowercomputer．
ThePCconnectstotheInternetthroughapplication''snetworkprogramming(socket)andlinksto
GPRSnetworkeventually．Thelowercomputerwilluseserialcommunicationstyletotransport
datawithGPRSMODEM．
Keywords：theInternetOfthings；GPRS；MSP430F449；socket；Internet
物联网的通信模式有多种，本文设计了一种由
PC机作为服务器，以有线和无线结合的方式构成
P2P(端到端)控制网络．实现了对端到端的控制．
1基于GPRS的端到端通信
基于GPRS的远程物联网的系统示意图如图1
所示．
基本原理是基于MSP430单片机的下位机采集数
据，将数据通过RS232串行通信传递给GPRSMO-
DEM模块(这里是MC52i)，由该模块将数据通过移动
服务商传递给互联网，再通过网络通信将数据传递给
服务器端的上位机程序．上位机的控制指令数据的传
递方向与下位机向上位机数据流顺序相反．
下位机采集数据使用的是嵌入MSP430内部
图1基于GPRS的远程物联网系统示意图
的温度传感器，温度转换完成后就通过串行通信传
给GPRSMODEM模块，再通过GPRSMODEM模
块内部的处理将数据组装成数据报的形式(含有报
收稿日期：2012—07—11
作者简介：屈银翔，男，lemon33@foxmail．COrn；通信作者：王善斌，男，472569655@qq．COrn．
第5期屈银翔，等：基于GPRS的远程物联网系统l09
头和差错校验等)，其中将温度数据传递给GPRS
MODEM部分的下位机编程需要组装PDU，这一部3下位机的实现
分是下位机编程的难点．
2上位机应用程序的实现
上位机编程包含网络编程，接受数据的显示和
要发送的数据．其中网络编程部分是整个设计的一
个重点．应用的是TCP网络编程_1]，这样实现服务
器／客户端方式的网络编程．在侦听端口、接收数据
和发送数据的时候，为了防止主线程阻塞从而导致
的程序崩溃要用到多线程技术．上位机对下位机的
控制是通过向下位机发送不同的数据来进行的，下
位机程序会对接收到的上位机发送的数据进行分
析，并根据不同的数据完成相应的动作如进入不同
的加热模式等．上位机也会对下位机传来的数据进
行分析，并通过友好界面显示，例如温度数据的曲线
显示等．通过上位机上的按钮来对下位机控制．上位
机应用程序的界面如图2所示．
图2上位机应用程序界面
上位机应用程序的软件结构如图3所示．
图3PC机应用程序软件结构
下位机编程最重要的部分是数据帧组装的编
程，实现通过RS232串行通信向MC52i传递数据和
接受数据．其中最重要的是向MC52i传递AT命
令．MC52i会对从下位机接收的数据帧进行分析，
将AT命令进行解析然后再打包成另一种数据帧格
式并将数据发送给移动服务商，再通过移动服务商
向互联网传递数据，最后到达目的服务器．
3．1硬件设计
MSP430F449内部集成USART、A／D转换(包
含通道10的温度传感器)、液晶驱动，所以能够完成
LCD显示，温度的采集．LCD显示通过USART将
温度数据传递给MC52i．
硬件组成如图4所示．
图4下位机硬件组成
3．2下位机软件组成
MSP430系列单片机最大的特点是低功耗、多
频率的信号发生、捕捉和任意占空比调整，因此
MSP430系列单片机适于手持终端应用．下位机的
程序结构框图如图5所示．
图5下位机的程序框图
其中初始化包括USART的初始化、A／D12初始
化、时钟初始化、LCD初始化和定时器的初始化．中断
包括A／D中断、时钟中断、串口中断和键盘中断等．
3．3下位机系统的扩展
为了扩大应用范围，可以通过如图6所示的方
式来增加系统规模．
11O山东理工大学学报(自然科学版)
图6下位机的应用扩展
下位机采集的数据都通过串口发送给主控下位
机，由主控下位机作为中心节点．主控下位机接收到
数据之后就会将数据整合到数据报中以提高信道利
用率．
这种结构的缺点是稳定性很大程度上取决于主
控下位机，主控下位机出现故障就会导致整个系统
的瘫痪，为了提高整个系统的稳定性，设计将各个下
位机轮番作为主控下位机，以提高下位机系统的使
用寿命继而提高系统的整体稳定性．可以通过各种
节点的交换算法实现r2]．
4结束语
该设计完成了PC机作为上位机的应用程序编
程，实现基于GPRS的无线端到端的物联网通信和
由MSP430F449作为下位机的数据采集和开关
控制．
本设计是基于IPv4进行的，IPv4主要问题是
IP地址的动态分配．网络运营商由于IPv4的地址
短缺问题而启用的IP动态分配方案，会对这种端到
端的通信带来障碍，如果双方在一定时间没有通信
IP就会被收回，导致IP地址的变动继而导致端到
端通信断开．GPRS网络的IP地址分配的是内网地
址，在一定时限不用也会被运营商收回【3]，同样会导
致和服务器通信断开．两种情况都会降低系统的稳
定性．上位机的IP动态分配问题可以通过向网络运
营商申请固定IP来解决；GPRSMODEM端的IP
动态分配问题可以通过下位机或者GPRSMODEM
定期向主机发送心跳数据包来维持的GPRSMO-
DEM的IP．
以上的解决方案是在基于IPv4和GPRS通信
基础上为了端到端通信而采取的折中办法。IPv6
不存在IP地址短缺问题_4]，所以未来物联网在此基
础上能够得到很好的发展。
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(编辑：刘宝江)
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