GPRS Technology and It’s Application in the Wearable Computers

HUANG Tianshu, FU Hongye

(School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, C hina)

　　Abstract: In this passage, the use of GPRS in the wearable compu ter is introduced, this makes the computer has stronger operation and facility. Especially it introduces the GPRS technology and the realiz ation of the hardware and software of the mode.
　　Keywords: GPRS; wearable computer; exchanging group

　　近年來(lái)，可穿戴計(jì)算機(jī)(wearable computer, WearComp)悄然成為研究熱點(diǎn)。它使人和 計(jì)算機(jī)成為一體，提高了人的整體交互和計(jì)算能力。而將以藍(lán)牙以及GPRS技術(shù)為代表的無(wú) 線通信技術(shù)引入可穿戴計(jì)算機(jī)中，可以進(jìn)一步使它的交互方式向移動(dòng)性、可獲取性、自然性 和簡(jiǎn)潔性發(fā)展。?

　　可穿戴計(jì)算機(jī)是一種無(wú)需雙手操作而可通過(guò)語(yǔ)音控制并可被人們穿戴的計(jì)算機(jī)。它與傳統(tǒng)的 計(jì)算機(jī)相比是一種全新的理念，采用了開放式體系結(jié)構(gòu)。它不僅將現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)小型化，可 以被穿戴在人的身上，而且實(shí)現(xiàn)了人機(jī)的緊密結(jié)合，使人腦得到有效的擴(kuò)充和延伸，增強(qiáng)了 人的智能。同時(shí)它還實(shí)現(xiàn)了一種全新的“以人為本”的人機(jī)全交互方式?？纱┐饔?jì)算機(jī)是隨 著計(jì)算機(jī)及相關(guān)元器件不斷超微型化的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，也是人們追求“計(jì)算機(jī)應(yīng)以人為本 ”這一理念和市場(chǎng)需求的必然產(chǎn)物。它拓展了計(jì)算機(jī)的功能，開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域，且用途 廣泛，市場(chǎng)潛力巨大。?

　　通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)是在現(xiàn)有的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個(gè)新的網(wǎng) 絡(luò)。GSM雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它不支持電話業(yè)務(wù)與數(shù)字業(yè)務(wù)的同時(shí)使用；它沒有提供與傳 真機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)和可視圖文終端的標(biāo)準(zhǔn)接口；它不支持無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而GPRS在這些 方面進(jìn)行了改進(jìn)，它充分利用了現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)備，在GSM網(wǎng)路上增加一些硬件設(shè)備并 進(jìn)行軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體；它突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維定式 ，以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的 數(shù)據(jù)速率(可達(dá)170kbit/s)；它可以給GSM用戶提供移動(dòng)環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)電 子郵件，因特網(wǎng)瀏覽等IP業(yè)務(wù)功能。
　　GPRS除了能提供原有GSM所能提供的功能外，還能提供很多非語(yǔ)音移動(dòng)服務(wù)，如，可為工業(yè) “四遙”——遙感、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)提供完善的無(wú)線數(shù)據(jù)通信解決方案等。
2.1.1GPRS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　GPRS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成如圖1所示。

2.1.2GPRS的特點(diǎn)
　　GPRS開啟了大眾移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的大門。采用GPRS技術(shù)，用戶得到的好處有：①只對(duì)傳輸數(shù)據(jù) 收費(fèi)(實(shí)際用量)而對(duì)連接間隙不收費(fèi)；②保持永久連接；③通過(guò)IP的直接ISP接入更廉價(jià)； ④新的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)真正的插入及操作方案；⑤用戶可以即時(shí)接入多種服務(wù)，如：在上網(wǎng)的 同時(shí)可以進(jìn)行語(yǔ)音呼叫；⑥手機(jī)的IP功能(互聯(lián)網(wǎng)，遙測(cè)，電子商務(wù)等等)。
　　基于可穿戴計(jì)算機(jī)的可移動(dòng)性和靈活性，能夠與“外界”進(jìn)行良好的無(wú)線通信成為其必備的 功能。因此，我們?yōu)閃earComp配備一個(gè)基于GPRS技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡。
2.2USB接口的GPRS Modem的設(shè)計(jì)
2.2.1硬件設(shè)計(jì)
　　本Modem設(shè)計(jì)中所用到的主要元件包括單片機(jī)W77E58，獨(dú)立的USB接口芯片PDIUSBD12，以及 愛立信公司生產(chǎn)的GPRS模塊GM47(圖2)。?

　　USB接口電路由PDIUSBD12和W77E58構(gòu)成：PDIUSBD12的8位并行數(shù)據(jù)接入W77E58的P0口，P2. 6作為PDIUSBD12的命令或數(shù)據(jù)的選擇線。PDIUSBD12與W77E58的數(shù)據(jù)交換采用中斷方 式(INT0)。USB設(shè)備通過(guò)4線電纜接入主機(jī)或USBHub，這4線分別是：Vbus(總線 電源)，GND(地線)，D+和D-(數(shù)據(jù)線)。主機(jī)通過(guò)D+和D-上的電壓變化來(lái)檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)。
　　GPRS接口電路由GM47模塊和W77E58構(gòu)成：作為一種應(yīng)用終端模塊，GM47是通過(guò)自帶的UART端 口與 控制它的MCU或PC機(jī)聯(lián)系的。在UART端口引腳中，RD(串行數(shù)據(jù)輸出)和TD(串行數(shù)據(jù)輸入)作 為數(shù)據(jù)口分別與W77E58的RXD和TXD連接，而 CTS(發(fā)送清零)、RTS(發(fā)送請(qǐng)求)、DTR(數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好)、DCD(數(shù)據(jù)有效檢測(cè))作為控制口分 別與W77E58的P1.0～P1.3連接。為了實(shí)現(xiàn)GPRS的功能，GM47模塊還需要完成SI M卡、天線、電源等部分的連接。模件支持5V或者3V的SIM。
2.2.2軟件設(shè)計(jì)
　　USB部分：W77E58對(duì)PDIUSBD12的控制軟件主要完成USB協(xié)議處理與數(shù)據(jù)交換以及其他應(yīng)用功 能。在本設(shè)計(jì)中，利用W77E58相對(duì)高的處理速度來(lái)處理可穿戴計(jì)算機(jī)主機(jī)發(fā)來(lái)的較大數(shù)據(jù)量 (如經(jīng)壓縮過(guò)的視頻、音頻信號(hào)等)。
　　GPRS部分：GM47GPRS軟件部分對(duì)外提供了一個(gè)控制系統(tǒng)操作的AT指令集，通過(guò)接收來(lái) 自UART發(fā)送的AT指令，解釋并執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線Modem的對(duì)應(yīng)功能。所有的Mod em命令都以一個(gè)特定的指令前綴(AT)開始，以一個(gè)命令結(jié)束標(biāo)志結(jié)束。以下是幾條常用的 AT指令：
　?
　　AT+CGEREP//GPRS事件報(bào)告；
　　AT+CDREG//GPRS網(wǎng)絡(luò)登記狀態(tài)。
　　GM47模塊還提供了很多其他指令，這些指令為實(shí)現(xiàn)該模塊強(qiáng)大的功能奠定了基礎(chǔ)，也為眾 多應(yīng)用開發(fā)人員提供了優(yōu)良的開發(fā)平臺(tái)。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)作為新一代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字化電子產(chǎn)品，將使人與計(jì)算機(jī)的關(guān)系以及計(jì)算 機(jī)的使用方式發(fā)生重大變革。本文介紹了將GPRS技術(shù)引入WearComp的設(shè)計(jì)，雖然該系統(tǒng)還處 于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但它為未來(lái)的可穿戴計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供了一個(gè)很好的技術(shù)架構(gòu)。?