摘要：本文介绍了一种基于gprs自动抄表系统的硬件和软件实现方法。该设计采用了mc/os-ii操作系统和uip协议的移植来实现gprs通信，用sql数据库实现上位机的抄表管理软件,从而达到自动抄表的目的。

　　关键词：gprs；mc/os-ii；操作系统；uip协议；sql

引言

　　水表、电表和气表的抄录是城市生活的一个大问题。传统上采用的人工上门抄表方法不仅效率低，而且经常出现漏抄、误抄等现象。随着信息技术和网络的不断发展，出现了自动抄表系统。

　　现代智能化系统一般采用两种：电力载波集抄和总线通信方式。由于我国的电网在传输数据过程中，经常会受无线电信号、电磁信号、脉冲信号的干扰，导致传输数据错码、丢码的情况。总线通信方式集抄系统较为复杂，而且要另外铺设通讯电缆，特别对于旧城区改造项目，就存在更大问题。

　　但是，如果采用三表gprs无线集抄系统，以上问题就迎刃而解。本文就介绍基于gprs的一种设计方案。

自动抄表系统的一般结构

　　抄表系统中，仪表数据与控制信号传输的路径称为通信通道，它分为上行通道和下行通道。上行通道是传输控制器与管理中心计算机之间的通信线路，可以采用电话、无线、专线等各种通信介质。
下行通道是数据采集器与传输控制器之间的通信线路，主要有lonwork总线、can总线、rs-485总线等方式。自动抄表系统的构成如图1所示，主要包括计量表、数据采集器、传输控制器(集中器)、管理中心计算机等。

图1 一般自动抄表系统的结构

　　其中计量表、采集器、集中器称为自动抄表系统的下位机，管理中心计算机则称为上位机。上位机可以对下位机进行命令发送、参数设定等控制。

硬件设计

系统总体框图

　　自动抄表系统的硬件主要分为采集器和集中器两部分。采集器主要是用单片机把计量表中的数据采集过来，并存放在内存里，通过rs-485总线传送给集中器；集中器是整个系统中最重要的，也是最复杂的环节，它的硬件设计框图如图2所示。

图2 集中器设计框图

　　集中器中的单片机选用了c8051f120，其时钟可达到100m，有8448b的ram和128k的flash，两个urat中，一个用于gprs通信，另一个用于与采集器的通信。在很多场合，该单片机几乎不用扩展外围芯片就能够满足系统要求。c8051f mcu具有与8051兼容的高速cip-51内核，但与标准的8051结构相比，指令执行速度有很大提高，运行mc/os-ii操作系统是没有问题的。flash的扩展选用spi总线的at45d041，它有512kb的flash，使用方便，且性价比也比较高； lcd采用中国台湾矽创电子公司的中文图形控制芯片st7920，内含中英文字库，使用起来非常方便。

gprs模块

　　gprs模块采用了西门子公司的mc35i，此模块主要由gsm处理器、gsm射频模块、供电模块、闪存、zif连接器、天线接口等六部分组成。它通过zif连接器上的串口与单片机实现电路接口，通过串口读取或发送mc35i模块中的数据和at指令。

自动抄表系统的软件设计下位机的软件设计

　　下位机软件设计的重点是gprs通信的实现。由于gprs是基于ip协议的，所以主控制器在与gprs模块通讯的时候要发送符合ip协议的数据包。如果要自己编写tcp/ip协议，工作量会比较大，一个简便的方法是移植操作系统。有些操作系统中包含tcp/ip协议(如linux)，但相对于单片机来说，显得力不从心。有些操作系统不包括此协议(如mc/os-ii)，就必须同时移植与其兼容的tcp/ip协议(如uip协议)，本系统采用后一种方法。

mc/os-ii介绍及移植

　　mc/os-ii是为嵌入式应用编写的通用软件，具有源码公开、可移植、可裁剪、支持多任务和内核服务运行时间可确定等特点。所以，mc/os-ii支持从8位到32位的cpu，经过裁剪后代码最小小于2kb，所需的最小数据ram空间为4kb。

mc/os-ii的移植只需要修改与处理器相关的代码就可以了。具体内容如下：
(1)os_cpu.h中需要设置1个常量来标识堆栈增长方向，
即:#define os_stk_growth 0 //8051 堆栈从下向上增长；

(2)os_cpu.h中需要声明3个用于开关中断和任务切换的宏，
即:#define os_enter_critical() ea=0 //关中断；
#define os_exit_critical() ea=1 //开中断；
#define os_task_sw() osctxsw() //任务间的切换；

(3)os_cpu.h中需要声明10个数据类型；
即:typedef unsigned char boolean 等；
(4)os_cpu_a.asm需要改写4个汇编语言的函数，集中了所有与处理器相关的汇编语言代码模块；

(5)os_cpu_c.c需要用c语言编写6个简单函数， 即1个初始化任务堆栈和5个