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單片機控制GSM模塊實現短信收發的軟件設計
摘要：借助系統模型，闡明GSM模塊收發短信的基本概念以及串口控制SMS的基本原理。詳細介紹單片機控制GSM模塊工作的軟件實現過程，對怎樣用單片機控制GSM模塊收發短信進行探討，也對程序設計的主體思想作了較為細致的分析。GSM（Global System for Mobile communication）系統是目前基于時分多址技術的移動通信體制中，比較成熟完善，且應用最廣泛的一種系統。目前已建成的覆蓋全國的GSM數字蜂窩移動通信網，是我國公眾移動通信網的主要方式。基于GSM的短信信息服務，是一種在移動網絡上傳送簡短信息的無線應用，是一種信息在移動網絡上存儲和轉寄的過程。由于公眾GSM網絡在全球范圍內實現了聯網和漫游，建議上述系統不需再組建專用通信網絡，所以具有實時傳輸數據功能的短信應用將得到迅速普及。筆者開發設計的基于GSM網絡的溫度數據采集與無線傳輸系統正是借助該網絡平臺，利用短信息業務實現數據的自動雙向傳遞。系統模型圖如圖1所示。
本系統由數據采集部分、數據接收和發送部分、終端處理部分三個模塊組成。數據采集模塊將采集到的溫度數據存入存儲器中。數據收發模塊采用雙單片機共用E2RPOM的方式，單片機2控制數據從存儲器轉存入E2PROM中；單片機1負責將數據從E2PROM中讀出，并經GSM模塊2借助GSM網絡將數據發送出去。單片機1不僅控制數據的發送，也控制數據的接收。在這里，E2PROM是溫度數據臨時存儲和上傳的中轉站。終端處理模塊負責將接收到的數據交給計算機處理，并將處理后的結果存放到數據庫中，以供查詢。當終端處理模塊需要向GSM模塊2發送控制命令時，GSM模塊2接收過程正好與上述過程相反，從而實現數據的自動雙向傳遞。
系統中，三個模塊相互獨立，彼此又相互依賴，共同完成數據的傳輸。數據收發模塊在系統中起著承上啟下的作用，是系統的核心模塊。該模塊以雙單片機為核心，以RS232通信接口，在物理層上實現與GSM模塊的連接。由于篇幅的限制，本文主要介紹單片機控制這一模塊工作的軟件實現過程，旨在對怎樣用單片機控制GSM模塊收發短信息進行探討。
1 GSM模塊MZ28
MZ28是中興通訊推出的GSM無線雙頻調制解調器，主要為語音傳輸、短信發送和數據業務提供無線接口。MZ28集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，特別適合于迅速開發基于GSM無線網絡的無線應用產品。帶有人機接口（MMI）界面的應用產品內部與MZ28的通信可通過標準的串行接口（RS232）進行。MZ28使用簡單的20-PIN ZIP插座與用戶自己的應用系統相連，此ZIP連接方式提供開發所需的數據通信、音頻和電源等接口信號。MZ28可以作為無線引擎，嵌入到用戶自己的產品當中，用戶可以用單片機或其它CPU的UART口，使用相應的AT命令，對模塊進行控制，達到使其產品可以輕松進入GSM網絡的目的。
2 串口控制SMS的工作原理
單片機與GSM模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設定，通常為19200bps。采用這種RSM232電纜方式進行連接時，數據傳輸的可靠性較好。RS232接口方式連接，通過串行接口集成電路和電平轉換電路與GSM模塊連接，電路比較簡單，所涉及的芯片包括單片機89C52和電平轉換芯片MAX232，是非常常見的接口電路。需要說明的是，該接口通過I2C總線擴展了一個E2PROM存儲器芯片AT24C64，它的主要作用是存儲數據，而且斷電信息也不會丟失，這些特性正是存儲數據所必須的。
GSM的短信息業務SMS利用信令信道傳輸，這是GSM通信網所特有的。它不用撥號建立連接，把要發的信息加上目的數據發送到短信息服務中心，經短信服務中心完成存儲后再發送給最終的信宿。所以當目的GSM終端沒開機時信息不會丟失。每個短信的信息量限制為160字節。
現在市場上大多數手機均支持GSM07.05規定的AT指令集。該指令集是ETSI（歐洲通信技術委員會）發布的，其中包含了對SMS的控制。利用GSM手機的串行接口，單片機向手機收發一系列的AT命令，就能達到控制GSM模塊收發SMS的目的。必須注意的是，用單片機實現時，編程必須注意它發送指令與接收到的響應都是字符的ASCII碼。用單片機控制GSM模塊收發短信息所涉及以的AT指令如表1所列。
表1 AT指令
功 能 描 述
AT OFF關機并重新啟動AT CSDH=0在TEXT模式下在返回值中不顯示詳細的頭信息ATE0關閉回顯AT CMGF=1選擇短信格式為TEXT模式AT CMGS發送短信息AT CMGR讀取短信息AT CMGD=0刪除全部短信息3 軟件實現
3.1 上位機模塊和下位機模塊半雙工通信協議的實現
3．1．1 應答和重發
上位機模塊和下位模塊的通信雙方遵照半雙工通信方式進行，即數據傳送是雙向的。但是，任何時刻只能由其中的一方發送數據，另一方接收數據，因為E2PROM的讀出和寫入不能同時進行。為了避免一方在發送信息幀時（這里的信息幀指的是下位機模塊發送的數據幀和上位機模塊發送的命令幀，下同），另一方也會發送數據，必須把信道變成半雙工方式。盡管這樣效率可能不如全雙工方式，但通過此舉犧牲效率可以換取模塊工作性能的穩定。雙方采取的順序是：發→收到應答后→再發。
按照整個系統的設計思路，上位機模塊（即圖1中的GSM模塊1，下同）發送的幀包括命令幀、確認幀和非確認幀；下位機模塊（即圖1中的GSM模塊2，下同）發送的幀包括數據幀、確認幀和非確認幀。其中確認幀和非確認幀是發送數據后等待對方發送的應答幀，以此作為繼續發送下一幀和重新發送上一幀的依據。命令幀和數據幀是信息幀，當一方先發送完信息幀，如果收方接收到對方的信息幀，而又沒有信息幀需要發送，那么情況就比較簡單，收方將根據信息幀的正確與否決定發送確認幀還是非確認幀，以使對方決定是繼續發送還是重新發送；如果此刻收方也有信息幀需要發送，那么收方將不立即發送應答幀，而是立即
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