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由于数据通过Internet公网传输,为了保证数据的安全性,可以申请移动公司为接入用户建立VPDN(Virtual Private Dial-up Network)即虚拟拨号专网。其专用的网络加密和通信协议,可以在公共网络上建立安全的虚拟专网,远程用户可以通过虚拟的加密通道与服务器内部网络连接,而公共网络上的用户则无法穿过虚拟通过访问服务器。在基于GPRS网上承载VPDN不受地点限制,只需具有一台PC机服务器和GPRS终端即可,具有安全、方便、灵活的特点。
系统组成
本系统由现场无功补偿控制器、单片机控制GPRS通讯管理模块和服务器上位机三部分构成。终端使用基于DSP的无功补偿控制器,控制器安装在电网现场,对电网的电气参数进行采集监测,同时记录、分析并计算采集数据,自动进行电容投切操作,在异常时主动发出报警信息,同时存储运行数据信息;基于MSP430单片机的GPRS通信管理模块是服务器与现场控制器之间的数据传输的桥梁,它使控制器获得的电网参数通过GPRS网络能够及时传送到服务器计算机;上位机服务器主要完成对终端传来的数据、报警信息进行处理并对各终端的历史数据进行管理,是主要的人机接口。
通讯管理模块主要由TI公司的16位低功耗单片机MSP430F448及其外围电路构成,GPRS模块使用Siemens公司的MC35。终端的GPRS无线上网主要通过单片机控制MC35来实现。F448单片机具有2个可编程串行通讯口,其中UART0工作在同步通信方式和DSP的SPI接口相连,DSP工作在主机模式,F448工作在从机模式。UART1通过MAX232电平转换芯片和MC35的串行数据口相连作为AT指令和数据的传输通道。单片机通过串口中断程序及时处理GPRS终端收到的上位机指令,并及时传送给DSP。
F448带有液晶驱动模块,通过外接一个液晶显示器和键盘,用户就可以在现场手动进行参数设置,并查看电网实时数据、电容的投切状态和各种故障报警信息。外接flash型数据存储器AT45DB041,存储容量为528KB,主要作为收发数据的暂存器。
TCP/IP协议的实现
在本系统中,需要利用TCP/IP协议来完成GPRS业务数据的装帧和拆帧,在这里我们采用在MSP430F448中软件嵌入TCP/IP协议栈uIP的方法来实现TCP/IP协议。使用TCP/IP协议进行数据通信分为三个阶段:
1) 建立连接阶段:使用OPEN命令帧控制MC35主动向服务器发起连接请求,服务器在本地侦听一个端口,收到终端的请求后进行回应并最终握手建链成功,进入数据状态。
2) 当连接建立后,就可以在这条连接上进行数据收发。使用SEND命令帧控制MC35发送数据,发送时要指定连接号(由本地端口、目的IP地址和端口唯一确定)。
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