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GPRS在生理數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸中的應(yīng)用研究
摘要：介紹一種通過GPRS技術(shù)傳輸生理數(shù)據(jù)的方法。采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器芯片E5112實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，單片機檢測出人體的心率數(shù)據(jù)，同時通過串行口發(fā)出的命令字符串控制E5112，由E5112再控制GPRS數(shù)傳模塊G18，實現(xiàn)心率數(shù)據(jù)的發(fā)送。接收端采用撥號上網(wǎng)的計算機接收心率數(shù)據(jù)。這種方法費用少，傳輸穩(wěn)定，且傳輸距離可達(dá)到GSM網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到的區(qū)域。引言
GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是一種以全球手機系統(tǒng)（GSM）為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞剑ㄈ鏕SM）不同，是以分包（packet）的形式來傳輸，信道是共享使用的，需要的時候才有數(shù)據(jù)包產(chǎn)生。用戶可以隨時進行數(shù)據(jù)傳輸，而不是每次都需要撥號上網(wǎng)。GPRS的數(shù)據(jù)傳輸速率可提升到56Kbps，甚至114Kbps。
隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療（telemedicine）逐漸成為發(fā)展的方向。在很多情況下，都要求將現(xiàn)場采集的病人的各種生理參數(shù)傳到醫(yī)療或中心站。如將急求車上病人的數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院，以及對一般非住院病人的病情監(jiān)護（社區(qū)監(jiān)護）等。由于GPRS技術(shù)的特點，使得它非常適合這一類應(yīng)用。
本文中，將介紹一種基于GPRS技術(shù)的生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?/P>
1 方法
實驗中，采用GPRS數(shù)據(jù)模塊G18來完成通信的任務(wù)，所以傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)為心率。由于GPRS技術(shù)是一種基于TCP/IP協(xié)議的分包傳輸技術(shù)，所以數(shù)據(jù)在傳輸前必須進行TCP/IP協(xié)議的封裝處理。這個任務(wù)由協(xié)議處理芯片E5112完成。單片機測量心率數(shù)據(jù)，然后通過串行口，送至E5112進行TCP/IP協(xié)議的處理和封裝，再送至G18發(fā)送。
由于心率數(shù)據(jù)采用TCP/IP協(xié)議進行分包傳輸，所以在接收端不需要再配置G18，只需一臺以某種方式聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)（必須具有公司的IP地址）的計算機即可。計算機中的系統(tǒng)軟件（Windows系統(tǒng)）具有TCP/IP協(xié)議處理功能，能提取出網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男穆蕯?shù)據(jù)，在屏幕上顯示。系統(tǒng)框圖如圖1。
（1）G18
Motorola G18是摩托羅拉嵌入式三頻900/1800/1900MHz GSM/GPRS模塊。該模塊具有如下特點：①體積小（40mm×80.2mm×7.5mm）、質(zhì)量軟（22g）；②天線插座（型號MMCX）支持直線或直角連接；③支持9針RS-232串行接口（3V CMOS電平）；④內(nèi)含用戶識別卡（Subscriber Identity Module,SIM）讀卡器；⑤3.0～6.0V工作電壓；⑥支持語音、數(shù)據(jù)、傳真、短消息和WAP功能；⑦GPRS分組交換速率可達(dá)到57.6Kb/s；⑧待機電流7.2±0.5mA，使用時平均電流300mA;⑨支持CSD模式（AT命令集，包括GSM 07.07和GSM07.05）和GPRS模式（AT命令集，支持GSM07.60和07.07 7.5版）。
G19通過36針ZIF插座（或28針雙排針式插座）與外部連接。36針插座中包括模擬語音輸入/輸出和數(shù)字語音輸入/輸出接口，外部SIM卡讀卡器接口，以及RS-232串行通信 接口（3V CMOS邏輯電平）。由于本實驗只用到了數(shù)據(jù)傳輸功能，且模塊具有內(nèi)置SIM卡讀卡器，所以所有接口中只用到了RS-232串行通信接口。該接口采用串行異步通信方式，能自動識別波特率（300bps、1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps）。在數(shù)據(jù)傳輸模式下，G18的初始化、功能控制以及數(shù)據(jù)的通信都通過RS-232串行異步通信接口進行，因此，該模塊與外部的硬件接口相對簡單，是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口接法。
相比之下，該模塊使用的通信協(xié)議則較為復(fù)雜，模塊與外部所有的數(shù)據(jù)和控制信息都通過一套由字符組成的命令串（AT 命令集）來完成，而這些命令串就是通過RS-232串行異步通信接口進行傳遞的。命令串都以特定的字符（AT）開始；以特定的字符結(jié)束；中間部分根據(jù)命令的類型、長度不定，主要包括下列指令類型：模塊管理（模塊開、關(guān)機，狀態(tài)檢測等），語音通信 （撥號控制、通信狀態(tài)報告等），數(shù)據(jù)、傳真控制，短信息功能（短信息的撰寫、管理和收發(fā)）。
（2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器E5112
E5112是上海精致科技有限公司研制的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器，是完成TCP/IP協(xié)議的專用芯片，支持TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)文報協(xié)議）協(xié)議，實現(xiàn)將嵌入式系統(tǒng)直接與Internet相連。E5112具有客戶機功能，可以主動請求TCP連接遠(yuǎn)方服務(wù)器通信。E5112也具有服務(wù)器功能，可以監(jiān)聽來自客戶機的TCP連接請求，建立TCP連接通信。因此，使用E5112的系統(tǒng)之間只要知道對方IP地址和端口號就可以通過Internet進行通信。
E5112一端通過RS-232接口與G18連接，另一端通過并口與上位機相連。E5112提供透明通道和非透明通道兩種工作模式。在透明通道模式下，E5112對單片機發(fā)出的數(shù)據(jù)不進行處理直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到G18，收到的數(shù)據(jù)也原封不動地傳遞給單片機。在這個模式下，短消息和語音功能可以由用戶自己通過AT命令來實現(xiàn)。在非透明通道模式下，單片機通過串口采用幀格式與E5112通信。
E5112幀格式以十六進制數(shù)7E開始，然后是類型、長度、數(shù)據(jù)三個字段，最后以十六進制數(shù)7E結(jié)束。類型字段表示本幀的類型。E5112共有輸入和輸出兩大類型。輸入幀有讀網(wǎng)關(guān)IP地址幀、設(shè)置服務(wù)器端口幀、設(shè)置ISP電話號碼和用戶名用戶密碼幀、設(shè)置SOCKET插口幀、發(fā)送TCP數(shù)據(jù)幀、發(fā)送UDP數(shù)據(jù)幀、讀源IP地址幀等共13種。輸出幀有物理層失敗幀、PPP協(xié)商失敗幀、PPP協(xié)商成功幀、SOCKET關(guān)閉幀、接
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