无线通信模块原理

本文将讲述，几种常见网络的无线通信模块原理，基于什么网络架构本文将不会参数，若需要详细了解各类网络，可自行百度查看！

GPRS无线通信模块原理

（1）GPRS 通信的实现

要实现用户终端与连接在 Internet 上的主机之间的 GPRS 通信，需要它们都采用相同的协议（即 TCP / IP）和工作在相同 的网络层面上，考虑到嵌入式系统的特点，作者采用了系统开 销较小的 IP+UDP 协议来实现 GPRS 通信。主机发送的 UDP 数 据报经 GPRS 通道传送给 GPRS 通信模块，GPRS 通信模块负 责对数据报进行解析，解析后的数据按照一定的波特率串行传 送给用户终端。数据的分解过程（DemuItipIy）见图 3。

（2）总体结构

嵌入式 GPRS 无线通信模块主要由 CPU、GPRS Modem、 SIM 卡座、配置 / 诊断单元、TTL 串行通信接口、扩展数据存储 器等部分组成，其结构框图如图 4 所示。

在嵌入式 GPRS 无线通信模块中，GPRS Modem 采用了德 国 SIEMENS 公司的 MC35 GPRS 无线模块。MC35 中内嵌了 PAP（Password Authentication ProtocoI）和 CHAP（ChaIIenge Handshake Authentication ProtocoI ）两 种 协 议 栈 用 于 PPP （Point-to-Point ProtocoI）连接到 GPRS 网络，当 PPP 连接建立 后，MC35 就能按照 GPRS 网络协议收发 GPRS 分组数据报并 解析输出 IP 数据报[1] 。MC35 提供了标准 AT 命令界面和一个 RS-232 接口用于与外部应用系统连接[2] 。另外，还提供了 SIM 卡接口，用于连接 SIM 卡座，以便连接到不同的 GPRS 营运网 络中。 

嵌入式 GPRS 无线通信模块的 CPU 采用了台湾 Winbond公司的 W77E58 单片机芯片[6] ，作者在 W77E58 内部的 32K 的 程序存储器中嵌入了 IP 和 UDP 协议栈程序，用于 IP 和 UDP 数据报的解析和打包 。W77E58 提 供 了 两 个 全 双 工 UART， UART1 通过 RS-232 电平转换电路连接 MC35，收发 IP 数据 报；UART2 用于与用户终端连接，用户终端和嵌入式 GPRS 无 线通信模块之间可以应用事先预置好的波特率进行串行通信。 

另外，在模块中还设计了一个配置 / 诊断单元，配置 / 诊断 单元遵循 Xmodem 协议，能够方便地连接到计算机的 COM 口。 通过配置 / 诊断单元，用户能够方便地设置 GGSN 网关地址、主 机网络 SOCKS 套接字（IP 地址和端口号）、本机端口号（中国移 动通信提供的 GPRS 服务中不支持静态 IP 地址，所有的 GPRS 通信设备的 IP 地址都是动态提供）、模块与用户终端的通信波 特率等信息。 

（3）软件设计

MC35 的数据接收和用户终端数据的接收都采用中断的 方式来实现，在扩展存储器中设计了 2 个 FIFO 用于暂存用户 终端数据。用户终端发送给通信模块的数据并不会立即发送， 因为 IP、UDP 等网络传输协议都会在用户数据的头尾附加数 量可观的数据报信息[4] ，基于通信效率方面的考虑，采用延时因 子的方法来决定数据是否发送，即接收到一个用户终端数据后 如果在一定的时间内没有接收到下一个数据则数据马上发 送，否则接收到一定数量的数据后再发送。该软件的开发（包括 IP / UDP 协议栈[5] ）均采用德国 KeiI 公司的 KeiI C51 v6.22 软 件开发包设计实现，部分程序框图见图 5 所示。

下面的2中通信模块就介绍的简单一点了。

4G模块的工作原理

4G模块是指硬件加载到指定频段，软件支撑规范的LTE协议，软硬件高度集成模组化的一种产品的总称。具有通讯速度快、网络频谱宽、通讯灵敏等特色。硬件将射频、基带集成在一块PCB小板上，完结无线接纳、发射、基带信号处理功用。软件支撑语音拨号、短信收发、拨号联网等功用。4G模块经过高速联网，将一切终端事务数据及设备正常运转状况实时传输到事务中心，经过办理监控渠道，实时监测终端设备运转状况，并可及时排查设备毛病。在运营本钱、运营规划、服务时效等多方面大大提升了功率。

WiFi模块的工作原理

Wi-Fi模块又叫串口Wi-Fi模块，归于物联网传输层，功用是将串口或TTL电平转为契合Wi-Fi无线网络通信规范的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块能够直接使用Wi-Fi联入互联网，是完成无线智能家居、M2M等物联网使用的重要组成部分。

WiFi模块经过指定信道号的方法来进行快速联网。在一般的无线联网过程中，会首要对当时的一切信道主动进行一次扫描，来查找预备衔接的意图AP创立的(或Adhoc)网络。串口wifi模块供给了设置作业信道的参数，在已知意图网络地点信道的条件下，能够直接指定模块的作业信道，从而到达加速联网速度的意图。

无线通信模块应用前景

嵌入式 GPRS 无线通信模块借助于移动通信运营商的无 线通信网络，组成虚拟的专用数据网络来传输用户数据，具有 网络覆盖范围广、传输可靠、扩容性好、组网灵活、建设周期快、 运营成本低等优点。系统的建设成本也极为低廉，中心站只添 置一台接口服务器和通信数据线路，终端站只需要添置一个嵌 入式 GPRS 无线通信模块就能组建完整的数据采集和控制系 统。另外，嵌入式 GPRS 无线通信模块采用透明的数据传输与 协议转换，便于用户进行二次开发应用到不同的系统中。

本文关键词：DTU、模拟量模块