采用嵌入式移動網(wǎng)絡(luò)的遠程控制系統(tǒng)方案

1、使用嵌入式移動網(wǎng)絡(luò)的遠程控制系統(tǒng)前言21世紀以來，計算機網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)、遙感技術(shù)、傳感器技術(shù)和大規(guī)模集成電路都得到了飛速發(fā)展，其中最引人注目的是無線通信技術(shù)和無線通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和應(yīng)用。如今，國內(nèi)外通用、覆蓋范圍廣的無線網(wǎng)絡(luò)已基本建成。比如中國移動的GSM網(wǎng)絡(luò)可以漫游全國乃至全球，手機等無線終端設(shè)備可以快速普及?？梢哉f，世界已經(jīng)進入了無線時代。無線通信不僅可以傳輸語音信號，本質(zhì)上是數(shù)據(jù)通信技術(shù)和移動通信技術(shù)的結(jié)合，而數(shù)據(jù)通信是無線傳輸?shù)暮诵膬?nèi)容。近年來，移動通信的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，其年增長率遠高于業(yè)務(wù)增長率。廣闊的市場前景使得各大通信制造巨頭紛紛加入移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的競爭。作為數(shù)字蜂

2、窩系統(tǒng)的代號，GSM系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)取得了巨大的成功。其覆蓋范圍廣、漫游性好、安全性好，再加上基于GSM的各種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，使得GSM上的數(shù)據(jù)通信成為3G(第三代移動通信的簡稱)到來之前的最佳手段。隨著GSM無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，利用它可以實現(xiàn)快速、準確、獨立、經(jīng)濟的遠程監(jiān)測、抄表和控制遠程控制計量器具，如無人值守的加油站、家用電表、水表、煤氣表等。，越來越廣泛地應(yīng)用于各種新系統(tǒng)中，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本課題是利用公共移動通信網(wǎng)進行遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸，這比使用專用的無線電頻段和設(shè)備或架設(shè)專用線路進行遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸有很大的優(yōu)勢。本課題以GSM模塊作為信息傳輸?shù)妮d體，使其

3、與單片機、PC機結(jié)合形成的應(yīng)用系統(tǒng)具有強大的生命力和廣闊的應(yīng)用空間，特別是在遠程數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)控領(lǐng)域。并且具有成本低、可靠性高、不受地域限制、實現(xiàn)方便快捷、運營成本低等特點。借助本地手機和遠程設(shè)備的GSM模塊，以及移動通信公司的服務(wù)，我通過本地手機向遠程設(shè)備發(fā)送命令，進行控制和數(shù)據(jù)采集。遠程設(shè)備以單片機為核心，控制GSM模塊和被控設(shè)備，并在上位機顯示接收到的數(shù)據(jù)。本研究主要包括以下幾個方面:1.簡要介紹GSM網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)、SMS短消息協(xié)議和傳輸過程。2.基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案。包括主要數(shù)據(jù)傳輸終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和原理以及GSM調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計。3.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的上下位機GSM通

4、信接口部分實現(xiàn)了對被控對象的監(jiān)控。第1章概述1.1概述本課題主要由監(jiān)控中心計算機、GSM(全球移動通信系統(tǒng))模塊、遠程單片機控制板等部分組成。該系統(tǒng)應(yīng)用了計算機軟件編程技術(shù)、硬件接口技術(shù)、移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等。該系統(tǒng)借助控制中心和遠程設(shè)備的GSM模塊，借助移動通信公司的服務(wù)，控制遠程設(shè)備通過本地手機發(fā)送短信指令。遠程設(shè)備以單片機為核心，控制GSM模塊和被控設(shè)備，并將接收到的數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控中心的計算機上。該系統(tǒng)利用公共移動通信網(wǎng)絡(luò)進行遙控和數(shù)據(jù)傳輸，比使用專用無線電頻段和設(shè)備或架設(shè)專用線路進行遙控和數(shù)據(jù)傳輸具有很大的優(yōu)勢。它具有成本低、可靠性高、不受地域限制、實施方便快捷、運營成本低等特點

5、。1.2硬件設(shè)計硬件設(shè)計的核心是西門子的TC35模塊，功能強大，能夠進行語音傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。，并取得了我國的通信進網(wǎng)證書。硬件主要由單片機、RS232、TC35模塊、SIM卡、接口電路、天線、被控對象等組成。電路圖如下圖1-1所示。用戶身份識別卡卡片基礎(chǔ)陸地手機器用戶身份識別卡卡片基礎(chǔ)陸地手機器TC35單片微型計算機上位機被指控被指控目標圖1-11.3軟件設(shè)計軟件編程主要包括以下幾個方面:(1)主程序開始初始化模塊，設(shè)置異步串行通信模式，設(shè)置波特率為9600bps，無校驗位，8個數(shù)據(jù)位。(2)通過串口發(fā)送相應(yīng)的AT指令進行操作。(3)解碼PDU數(shù)據(jù)包，通過串口發(fā)送給上位機。1.4主要技術(shù)指標

6、本設(shè)計可以遠程控制燈的開關(guān)來啟動和停止電機，與GSM相關(guān)的AT命令，以及GSM模塊的使用。計算機與單片機的串行通信技術(shù)。1.5應(yīng)用我的課題有廣泛的應(yīng)用?？蓱?yīng)用于工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；電信基站自動測量監(jiān)控系統(tǒng):高速公路收費系統(tǒng)和鐵路系統(tǒng)；降雨量和地下水遠程監(jiān)測系統(tǒng)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、變電站數(shù)據(jù)遠程測控系統(tǒng)；各種儀表的遠程自動抄表系統(tǒng)；河流水位自動監(jiān)測系統(tǒng)；在線油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)；所有家用設(shè)備的控制等。，有著廣泛的應(yīng)用。因此，該項目具有很好的推廣應(yīng)用前景，并能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。第二章GSM系統(tǒng)設(shè)計2.1 GSM系統(tǒng)提供的服務(wù)GSM旨在加入窄帶綜合數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)(ISDN)并向其用戶提

7、供ISDN服務(wù)。它支持三種主要類型的服務(wù):1.基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù):包括短信、緊急呼叫、語音郵件、智能電報等。，可與PSTN(公網(wǎng))、ISDN等通信。2.數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù):包括300b/s和1200b/s異頻雙工數(shù)據(jù)傳輸，1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s同步雙工數(shù)據(jù)傳輸，以及它們的分組傳輸?shù)?。以及PSTN、ISDN和PDS(綜合布線系統(tǒng))3.補充服務(wù):包括三方通話、會議、呼叫轉(zhuǎn)移等。2.2 SIM卡2 . 2 . 1 sim卡的功能用戶識別模塊是一種封裝在塑料中的帶有微處理器的智能IC卡。它是GSM系統(tǒng)不可缺少的一部分，是用戶進入GSM網(wǎng)絡(luò)的注冊憑證。SIM卡包含用戶識別信息

8、、輔助服務(wù)信息、短消息、移動性信息和無線電資源信息。在GSM系統(tǒng)中，明確定義了SIM卡的物理接口和邏輯接口，完成與移動終端的連接和信息交換。同時SIM卡存儲用戶信息，執(zhí)行認證算法，生成加密密鑰。只有插入SIM卡，移動終端才能訪問網(wǎng)絡(luò)。它由五部分組成:CPU(8位)、程序存儲器(3-8位)、工作存儲器(6-16位)、數(shù)據(jù)存儲器(128-256kbit)和串行通信單元。SIM卡分為3V和5V。手機原來用的是5V的SIM卡；1998年后，陸續(xù)使用3V SIM卡；5V SIM卡容量小，功耗高，容量一般在3K左右，可以存儲30張。3V SIM卡容量大，省電，容量為8K，可存儲100個對應(yīng)字符和15組短信

9、。SIM卡正面有20位數(shù)字。前六位(898600)為中文代號；第7位是業(yè)務(wù)接入號，分別是135、136、137、138、139中的5、6、7、8、9；第8位是SIM卡的功能位，一般為0，目前的預(yù)付費SIM卡為1；第9位和第10位是各省代碼；第11位和第12位是年份數(shù)字；第13位數(shù)字是供應(yīng)商代碼；第14到19位是用戶識別碼；第20位是校驗位。SIM卡的前視圖如圖2-1所示。圖2-12 . 2 . 2 sim卡的存儲容量SIM卡是GSM的用戶數(shù)據(jù)卡，存儲個人數(shù)據(jù)、算法、密鑰等。SIM卡中存儲的主要內(nèi)容如下:1.國際移動用戶身份(IMSI)IMSI是世界上唯一一個可以識別手機用戶的公司。一般由三部分

10、組成:移動臺國家識別碼+長途區(qū)號+移動用戶。其中移動國家識別碼有三位，中國的是460，后兩項共7-12位。IMSI存儲在SIM卡中，IMSI存儲在網(wǎng)絡(luò)的歸屬用戶數(shù)據(jù)庫中，與用戶一一對應(yīng)。當移動臺用戶在家鄉(xiāng)或漫游地進入系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以先從用戶的SIM卡中獲取用戶識別碼，從而識別用戶屬于哪個國家、電信部門甚至移動服務(wù)區(qū)。2.個人識別碼(PIN)和SIM卡解鎖密碼(PUK)PIN是SIM卡上的個人密碼，主要用于驗證SIM卡用戶的身份是否有效。為了防止他人未經(jīng)授權(quán)使用SIM卡，當移動臺開機并將SIM卡插入移動臺時，將要求輸入4-8位的PIN碼，否則將無法正常通信。如果用戶連續(xù)三次輸入錯誤的PIN碼

11、，移動臺將提示用戶該卡已被鎖定，然后用戶需要輸入PUK碼才能解鎖。如果連續(xù)十次輸入錯誤的PUK碼，SIM卡將永久報廢，不能再使用。3.用戶使用的存儲空間SIM卡的一些信息是運營商或制卡商輸入的，不能更改。但是SIM卡也可以存儲一些個人信息，比如固定短信、書籍等。用戶可以使用移動臺的鍵盤來完成個人信息的存儲和讀取。這就是SIM卡中所謂的個人存儲空間。2 . 2 . 3 sim卡的物理結(jié)構(gòu)SIM卡的物理結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。SIM卡中有8個觸點，用于與移動終端接口，相互傳遞信息，提供SIM卡電路工作所需的電源。SIM卡的每個觸點定義如下:C1: VCC電源電壓(3V)，由TC35模塊提供的電壓。C2

12、: RST重置終端。C3: CLK時鐘，通常由移動終端提供時鐘速率。SIM卡支持1 5 MHz時鐘。在指定時間運行電源監(jiān)控過程時，它需要至少13/4MHz的時鐘頻率，在其他情況下需要13/8MHz的時鐘頻率。C4:沒有定義，留待將來使用。C5: GND地面。C6: VPP編程電壓。C7:輸入輸出輸入。C8:沒有定義，保留供將來使用。圖2-2SIM卡的電氣性能要求是使SIM卡正常工作。每個觸點的電氣性能要求在它隨電源接通/斷開時。SIM卡上電時，每個觸點的激活順序是:RST處于低電平狀態(tài)；Vcc上電；I/O處于接收狀態(tài)；Vpp上電以提供穩(wěn)定的時鐘信號。SIM卡斷電時，各觸點的去激活順序為:RST

13、處于低電平狀態(tài)，CLK處于低電平狀態(tài)，Vpp斷電；I/O處于低電平狀態(tài)；去Vcc。開機時，SIM卡有兩種工作模式，即工作模式和空閑模式。在工作模式下，完成與移動終端的信息傳輸；在空閑模式下，SIM卡將保留所有相關(guān)數(shù)據(jù)，并支持三種睡眠模式:完全睡眠、指令睡眠和時鐘睡眠。2.3短信服務(wù)SMS是短消息服務(wù)的簡稱，是通過移動網(wǎng)絡(luò)，用手機收發(fā)有限長度文本信息的通信系統(tǒng)。信息可以是漢字、數(shù)字、字母或它們組合的符號。根據(jù)GSM協(xié)議，一條短消息最多可以包含160個英文字母的7位代碼或70個中文字符的Unicode代碼。世界上第一條短信息是1992年12月從英國沃達豐的GSM網(wǎng)絡(luò)從電腦發(fā)送到手機上的。在隨后的幾

14、年里，短信并沒有被廣泛使用。直到1998年，歐洲的語音業(yè)務(wù)逐漸飽和，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場廣闊。運營商開始注意到短信市場。Sonera、Vodafone、Mannesmann等公司大力發(fā)展短消息業(yè)務(wù)，使得短消息在歐洲迅速普及。隨著手機在中國的普及，中國移動和中國聯(lián)通在2000年開始發(fā)展中國的短信市場，在中國掀起了短信熱潮。2.3.1短信服務(wù)的特點短消息采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，防止短消息丟失。短消息首先被發(fā)送并存儲在短消息服務(wù)中心，然后由短消息服務(wù)中心轉(zhuǎn)發(fā)給接收方。如果接收方不在服務(wù)區(qū)或關(guān)機，短信服務(wù)中心會先保存短信，當接收方在服務(wù)區(qū)時再轉(zhuǎn)發(fā)給接收方。短信收費很低，這是短信受歡迎的決定性因素。無論距離遠近，

15、接收方免費接收短信，一條短信網(wǎng)絡(luò)收費0.1元，網(wǎng)絡(luò)收費0.15元。而且發(fā)送一定量短信的運營商會給予一定的優(yōu)惠政策，這對部分消費群體很有吸引力。短信EMS和MMS的升級版本可以攜帶各種數(shù)據(jù)。它們的內(nèi)容可以是文本、聲音、圖像等。，更大程度上滿足了人們的交流方式。手機中的SIM卡可以對發(fā)送的短消息進行加密，接收方的手機對消息進行解密，實現(xiàn)安全可靠的傳輸。短消息可以與語音、數(shù)據(jù)和其他服務(wù)同步傳輸。短消息使用S7信令傳輸數(shù)據(jù)包，這是一種非對稱服務(wù)。即使在服務(wù)通道處于高峰時，也仍然可以順利溝通。2.3.2短消息業(yè)務(wù)的現(xiàn)狀和前景1.短信服務(wù)的現(xiàn)狀短信業(yè)務(wù)的廣泛發(fā)展給各地的運營帶來了巨大的利潤，同時也方便了人

16、們的生活，成為我們生活中不可或缺的一部分。然而，它也帶來了一些負面影響。例如，一些垃圾短信經(jīng)常充斥我們的手機，嚴重阻礙了我們的正常生活。比如一些不明不白的收費，讓很多人擔心。2.短信服務(wù)的前景EMS:增強型消息服務(wù)(Enhanced Message Service，EMS)是SMS的升級版本，是愛立信向ETSI/3GPP委員會提交的技術(shù)標準。大部分手機廠商支持的EMS已經(jīng)穩(wěn)步發(fā)展，EMS已經(jīng)成為3GPP技術(shù)規(guī)范的組成部分。EMS短信的實現(xiàn)原理和EMS短信基本相同。它也是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制，使用信令通道，因此不需要升級基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。EMS可以支持格式化文本、黑白圖片、聲音、簡單動畫等媒體。MMS，SM

17、S的下一代版本:多媒體消息服務(wù)(MMS)多媒體消息服務(wù)支持移動圖像、卡通、交互式視頻等多媒體信息。它可以整合文本、聲音、圖像、視頻等。，并通過手機發(fā)送電子賀卡和屏保。從2002年開始，許多手機廠商推出了支持彩信的手機，更多的運營商和服務(wù)提供商參與到彩信的研發(fā)中。到目前為止，彩信已經(jīng)被廣泛使用。2.3.3短消息服務(wù)的主要應(yīng)用短消息服務(wù)被廣泛使用，可以概括如下:1.手機用戶之間交換信息的最基本功能。2.信息服務(wù)。包括新聞、天氣預(yù)報、股市行情、話費查詢、火車及航班時間查詢等。3.移動商務(wù)。手機證券交易、手機銀行、訂票等。4.電子郵件應(yīng)用程序。郵件主要信息提示和所有信息瀏覽，回復(fù)簡單郵件。5.娛樂。鈴

18、聲下載，競猜，手機游戲。6.遠程監(jiān)控。工業(yè)、地質(zhì)、水文等數(shù)據(jù)采集和遠程控制。7.企業(yè)服務(wù)。溝通和管理企業(yè)部門的信息。2.4 GSM模塊的介紹和應(yīng)用2 . 4 . 1 GSM模塊的結(jié)構(gòu)和特點隨著GSM應(yīng)用的不斷普及和深入，GSM無線技術(shù)和實現(xiàn)手段也在不斷完善:各種GSM無線終端模塊不斷涌現(xiàn)，簡化了用戶設(shè)備的開發(fā)，極大地拓展了無線應(yīng)用領(lǐng)域。GSM模塊基于底層的GSM協(xié)議，實現(xiàn)移動臺的所有功能。這些模塊不僅根據(jù)GSM移動臺與終端設(shè)備(TE)之間的連接規(guī)則提供相應(yīng)的引腳，還根據(jù)上層應(yīng)用協(xié)議提供標準的AT指令支持。它們中的大多數(shù)還集成了語音信號處理和編碼，以與鍵盤、顯示器、天線、聲音等接口。，大大降低了

19、用戶終端的開發(fā)難度和開發(fā)周期。目前許多大型通信公司都生產(chǎn)GSM模塊，如摩托羅拉的D10/D15、西門子的TC35/37、Wavecom的WISMO2B/2C等。，支持不同需求的應(yīng)用程序。該系統(tǒng)采用西門子公司的TC35模塊。西門子公司的TC35模塊。它是西門子最新推出的無線通信模塊，可以快速、安全地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、短信(SMS)和短消息服務(wù)(SMS)的傳輸?？梢怨ぷ髟贕SM 900kHz和1800kHz兩個頻段。RS232數(shù)據(jù)端口符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，易于升級為GPRS模塊。該模塊集成了射頻電路和基帶，為用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短信提供快速、可靠、安全

20、的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)計。1.主要功能和參數(shù)如下:它能快速、安全、可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)和。TC35模塊的工作電壓為3.34.8V，可工作在900MHz和1800MHz兩個頻段，功耗分別為2w(900M)和1w(1800M)。40針通過ZIF(零插入力)連接器引出。短信服務(wù)功能(GSM或GPRS狀態(tài)):支持中英文字符和PDU，點對點(MT/MO)和社區(qū)廣播。可選波特率300bps115kbps，支持數(shù)據(jù)、語音、短信和電流消耗-休眠狀態(tài)下3.5毫安，空閑狀態(tài)下25毫安，傳輸狀態(tài)下300毫安(平均)，峰值2.5安。自動變速器說明書GSM模塊通過at命令與單片機通信。的所有at

21、命令(除了重復(fù)命令A(yù)/)都以AT開頭，除了發(fā)送短消息以+結(jié)尾，其余都以回車結(jié)尾?；貞?yīng)形式為。表2-1列出了AT命令的語法規(guī)則。表2-1 AT命令的語法規(guī)則測試命令A(yù)T+cxxxx =？該模塊返回由相應(yīng)的寫命令或部分處理設(shè)置的參數(shù)和值的列表。讀命令A(yù)T+CXXX？該模塊返回當前設(shè)置的參數(shù)或參數(shù)值編寫命令A(yù)T+cxxxx =？該模塊返回用戶定義的參數(shù)值。美國總統(tǒng)之行政命令在+cxxxx讀取GSM處理器的常量參數(shù)。1.通用初始化指令(1)將MCU和GSM模塊之間通信的波特率設(shè)置為+IPR = ，其中是回車符。如果指令正確，模塊返回 OK ，這是回車和換行符號。費率參數(shù)可以是300，600，1200，

22、2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。其中300到115200代表固定波特率的值；當通信波特率超過1200時，可以設(shè)置為0，表示自適應(yīng)波特率。該模塊根據(jù)單片機串行數(shù)據(jù)的波特率進行自我調(diào)整。本設(shè)計中參數(shù)rate設(shè)置為0，單片機串口波特率為9600 B/s。(2)將短消息中心設(shè)置為+CSCA= +00 (城市短消息中心)，如果設(shè)置正確，模塊將返回“確定”。對于不同的手機或不同的地區(qū)，短信中心可能是不同的。如果閱讀短消息服務(wù)中心，使用命令在十CSCA=？，模塊應(yīng)該返回 +CSCA:“00” 。(3)設(shè)置短信發(fā)送格式為+CMGF =0，設(shè)置0代表PDU模式。如

23、果指令正確，模塊將返回正常。(4)保存當前設(shè)置，將之前設(shè)置的通訊波特率、短信中心和短信發(fā)送格式寫入模塊。2.常見短信操作說明(1)發(fā)送短信指令。在PDU模式下，首先發(fā)送短消息數(shù)據(jù)的長度。在+CMGS= .等待GSM模塊返回ASCII字符“”，然后可以輸入PDU數(shù)據(jù)。PDU數(shù)據(jù)由+終止，短消息成功發(fā)送。模塊返回正常。(2)將短信到達自動提示設(shè)置為+CNMI=1，1，0，0，1。如果設(shè)置正確，模塊將返回正常狀態(tài)。錯誤返回+cmsrerror: 。設(shè)置該命令使模塊能夠在短消息到達后向MCU發(fā)送命令+CMTI:“SM”，索引(SIM中的信息存儲位置) 。(3)閱讀短信說明。當模塊接收到新的短消息時，它

24、向MCU發(fā)送字符串 +CMTI:“SM”，INDEX。因此，讀取短消息的AT命令為AT+CMGR=INDEX，模塊返回剛收到的PDU格式的短消息內(nèi)容。(4)刪除短信。由于SIM卡只能存儲有限數(shù)量的短消息，為了防止SIM卡在已滿的情況下接收短消息，在接收到短消息后，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理，會立即刪除該消息。刪除短消息的指令是AT+CMGD=INDEX，刪除后模塊會返回OK。2.4.3短消息模式和Unicode編碼模式ETSI制定了短消息協(xié)議作為整個GSM標準的一部分。該協(xié)議定義了MT(移動終端，相當于GSM調(diào)制解調(diào)器)和TE(終端設(shè)備，相當于單片機或微型計算機)之間傳輸短消息的三種接口協(xié)議。它們是塊

25、模式、文本模式(ASCII模式和PDU模式。阻塞模式是一種二進制協(xié)議，用于封裝GSM3中定義的SMS PDU。40.該協(xié)議包含錯誤檢測，適用于終端之間的鏈路存在錯誤控制且連接不太可靠的情況。這種模式通常用于需要控制遠程設(shè)備的情況。阻塞模式是一種與其他兩種模式具有完全不同特征的協(xié)議。進入這種模式時，這種狀態(tài)會一直保持，直到程序主動退出阻塞模式，之后會回到V.25ter命令狀態(tài)或在線命令狀態(tài)。應(yīng)用部分組合的二進制字符串應(yīng)包含報頭和短消息PDU。ASCII模式是基于AT命令的接口協(xié)議，適用于非智能終端和仿真器，兼容一些基于命令結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件。在ASCII模式下，所有AT命令都以ASCII碼應(yīng)答。應(yīng)用

26、消息以簡單的文本形式被傳遞給MS以形成TPDU。ASCII模式提供的功能比阻塞模式和PDU模式少。ASCII模式不需要支持或自動向應(yīng)用程序傳輸?shù)竭_消息，只通知消息到達。PDU模式是一種以十六進制代碼傳輸消息塊的接口協(xié)議。在這種模式下，短信(包括短信頭)全部采用十六進制編碼，即只允許使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f等字符。西文字符一般用一個字節(jié)7位表示，最多有128種組合。最常用的表示方法是ASCII碼。從ASCII碼表中獲取的對應(yīng)字符為可見字符。如果用8位構(gòu)成一個字節(jié)，那么就有256種可能的組合，即ASCII碼表上的256個字符。英語只需要用ASCII碼的前1

27、28位來表示所有字符。PDU模式收發(fā)短信可以使用三種代碼:7位代碼、8位代碼和UCS2代碼。7位編碼用于發(fā)送普通ASCII字符；8位編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)信息，如圖片或鈴聲；UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。本系統(tǒng)發(fā)送中文短信，所以選擇UCS2碼，即中文Unicode碼。Unicode是一種統(tǒng)一的字符編碼標準，使用雙字節(jié)對字符進行編碼。這是蘋果和施樂在1988年建立的技術(shù)標準。Unicode提供了一種簡單而一致的方法來表示字符串。由于Unicode使用16位值來表示每個字符串，因此它總共可以包含65，000個字符。這樣就可以對世界各國的書面文本中的所有字符進行編碼，遠遠超過單字節(jié)字符集中2

28、56個字符的數(shù)量。這個Unicode的特點是所有的字符都用兩個字節(jié)表示，不只是漢字用兩個字節(jié)。而英語也是用兩個字節(jié)來表示的。漢字的十六進制PDU編碼直接采用漢字的Unicode編碼。因為漢字是16位編碼，所以當中文和英文出現(xiàn)在同一個短信中時，每個漢字都是16位編碼，而字母和數(shù)字是8位編碼。此時統(tǒng)一采用16位編碼，即在8位ASCII碼前加0。61H是“A”的ASCII碼，完成十六位后的Unicode碼是0061H。本系統(tǒng)采用PDU方式發(fā)送和接收短消息，采用Unicode編碼形式。下面說明了PDU字符串的結(jié)構(gòu)和排列。例如，要向手機發(fā)送“1號開”消息，MCU首先通過串口向模塊發(fā)送數(shù)據(jù)串AT+CMGS

29、=21 ，然后MCU等待模塊返回ASCII字符“”，再輸入PDU數(shù)據(jù)“09105F011000D294F3153F75F00”。長度21不包括PDU數(shù)據(jù)中的“09105F0”。表2-2列出了對每個數(shù)據(jù)域的分析。表2-2發(fā)送短信的格式ABCDEFGH我表2-3發(fā)送信息的PDU字符串分析發(fā)送短信格式字符數(shù)據(jù)解釋A09105F008是短信中心號碼的長度，91是短信中心的類型，即TON/NPI，表示前面要加“+”。91后的數(shù)據(jù)是編碼后的短信中心。B11意思是正常發(fā)短信。C00信息類型，一般為00D0D294F00D以長度13(90)調(diào)用，91是目標類型。E00標準條件下MS到SC的短消息傳輸F08uc

30、2(16位)數(shù)據(jù)編碼模式G00信息的有效期H06TP-UDL長度我003153F75F00信息，是由USC2編碼的容量，“1號開”MCU可以通過讀取10 CMGR=INDEX處的指令來讀取SIM卡的指定位置處的短消息。例如，讀取的短消息是“1 ”,由手機在的用戶發(fā)送。那么模塊返回給MCU的PDU字符串是09105F0040D294F01020031。表2-4和表2-5列出了對每個數(shù)據(jù)域的分析。表2-4接收消息的格式ABCDEFGH我表2-5接收消息的PDU字符串分析接收短信格式字符數(shù)據(jù)解釋A09105F0短信服務(wù)中心及長度B04PDU類型C0D目標長度的十六進制表示形式D294F091是目標的

31、類型，后面是編碼目標。E00協(xié)議標識F08用于短消息容量的UCS2代碼G301SCTS短信發(fā)送時間08/05/08/15:00/33.10H02短消息容量長度我0031編碼的PDU數(shù)據(jù)，“1”GSM模塊測試GSM模塊可以通過RS232與計算機通信。為了測試連接是否成功，可以通過串口調(diào)試軟件進行測試。本次測試使用COM4，端口參數(shù)設(shè)置如下:波特率為“9600 bps”，數(shù)據(jù)位為“8”。奇偶性是“無”。停止位是“1”。設(shè)置好參數(shù)后，進入串口調(diào)試軟件，命令執(zhí)行如下:(At)人名(越)乙OK接收區(qū)的“OK”表示設(shè)備連接成功，可以正常工作。AT+CMGF=0設(shè)置短信輸入輸出的格式，“0”表示PDU模式，

32、“1”表示文本模式。好AT+CSCA？+CSCA:“+00”，145返回短信中心，前面加“+”作為第二個參數(shù)，145，否則129。好AT+CNMI=1，1，0，0，1設(shè)置新的消息指示。這種設(shè)置可以使模塊在短消息到達后，向單片機發(fā)送指令+CMTI:“SM”，INDEX(SIM卡中信息的存儲位置)。好AT+CMGR=3閱讀第三條短信。+CMGR: 1，3007705 f 0240d 058 f 000 a 523054 ea 91 C4 e 86 ff1f好AT+CMGS=28給你的手機發(fā)短信。 0011000 B2 f 80008 a 70 e 577 ed 4 Fe 16d 4 b 8 BD

33、5+CMGS: 235人好在+CMGD=1時，刪除第一條消息。好通過以上方式，我們可以和上位機進行通信，證明TC35模塊是好的，然后我們開始設(shè)計單片機電路和TC35接口電路。第三章:基于短消息服務(wù)的系統(tǒng)硬件設(shè)計。3.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)分為兩部分:由單片機控制的GSM終端數(shù)據(jù)發(fā)送和接收部分以及PC終端數(shù)據(jù)接收部分。系統(tǒng)框圖如圖3-1所示:個人電腦個人電腦用戶身份識別卡卡片本地移動電話GSM模塊用戶身份識別卡卡片本地移動電話GSM模塊圖3-1系統(tǒng)框圖被控對象被控對象3.2 SIM卡通信接口的硬件設(shè)計圖3-2TC35使用外置SIM卡，24 29為SIM卡pin。如上圖3-2所示，SIM卡是這樣連

34、接TC35的:SIM卡上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC、CCGND通過SIM卡讀卡器直接連接到TC35的同名端。ZIF連接器的CCIN針用于檢查SIM卡是否正確插入。如果連接正確，CCIN引腳輸出高電平，系統(tǒng)可以進入。否則就是低級。3.3單片機的選擇現(xiàn)在市面上有PIC，AVR，51系列單片機，但是考慮到在學校學的是51系列單片機，所以選擇了51系列單片機。在51系列單片機中，STC是一款優(yōu)秀的單片機，不僅價格便宜，而且性能優(yōu)越。我這次設(shè)計用的是STC89LE58RD+，是altera公司推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗單片機。它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機，采用6時

35、鐘/機周期，并具有倍頻功能。本方案采用了11.0592MHz的晶振，所以整個單片機的指令周期為125ns，是上述指令中最小的，所以能以最快的速度傳輸數(shù)據(jù)！它是一種電可擦ROM微控制器，具有大容量的數(shù)據(jù)存取設(shè)備。它是一個真正的看門狗，默認關(guān)閉(冷啟動)。啟動后無法關(guān)閉，可以放心保存外部看門狗。Flash被擦除10萬次以上，STC89C51RC/RD+系列單片機出廠時完全加密，無法解密。程序是用ISP/IAP機制寫的，不讀命令是無法完全解密的。STC89LE58RD+有四個典型特征:1.增強型6時鐘/機器周期2.工作電壓:5.5V-3.4V(5V MCU)3.工作頻率范圍:0-40MHz4.128

36、0字節(jié)RAM的片內(nèi)集成3.4單片機系統(tǒng)的串口設(shè)計單片機系統(tǒng)主要實現(xiàn)單片機通過at指令操作GSM模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼和收發(fā)短信。要與TC35進行串行通信，必須在程序中設(shè)置串口，其設(shè)置如下:(1)工作模式由于GSM通信模塊的數(shù)據(jù)接口配置了8位數(shù)據(jù)位，1個停止位，無校驗位，所以單片機的串口工作在模式1。(2)波特率設(shè)置系統(tǒng)的晶振為11.0592MHZ，波特率為9600b/s，所以根據(jù)計數(shù)初始值的計算公式:X=256-fose*1/384*波特率，TH1=OFCH。(3)連接目前市面上所有的GSM模塊都有一個數(shù)據(jù)出口，基本上都支持與GSM短消息相關(guān)的AT控制指令(GSM-SMS-AT)。GSM模塊接收指令

37、，并通過數(shù)據(jù)端口以串行方式向外輸出數(shù)據(jù)。理論上，找出數(shù)據(jù)端口中RXD、TXD、GND引腳與單片機串口(P3.0、P3.1)的對應(yīng)連接，就完成了串口的硬件連接。但由于本設(shè)計使用的GSM模塊為TTL級，可以直接連接到4.2V供電的單片機串口，單片機與上位機的連接需要通過RS232進行電平轉(zhuǎn)換。RS- 232C是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標準總線，由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)正式發(fā)布。它包括逐位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C械方面。適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場合。適用于數(shù)據(jù)傳輸速率為0-20000 B/s的通信，該標準明確定義了串行通信接口的相關(guān)問題，如信號線功能、電氣特性等。由于通信設(shè)備制造商都生產(chǎn)與R

38、S-232C系統(tǒng)兼容的通信設(shè)備，作為一種標準，它已廣泛應(yīng)用于微型計算機和單片機系統(tǒng)。RS-232是本系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)器和單片機之間的接口。目前計算機上常用的是9針串口(DB9)，DB9的常用信號針說明如表3-1所示。表3-1 DB9常用信號腳描述表9針串行端口(DB9)針數(shù)函數(shù)聲明縮寫一個數(shù)據(jù)載波檢測數(shù)據(jù)載波檢測2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)三數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送四終端準備負荷型定額(Duty Type Rating)五信號用接地地線六設(shè)備就緒。每日業(yè)務(wù)報告(Daily Service Report)七請求發(fā)送即時戰(zhàn)略游戲八中旅同ARPAL TUNNEL SYNDROME九振鈴指示幽谷本設(shè)計采用DB9作為單片機

39、與上位機的通信接口。在它們的通信過程中只有三個引腳是有用的，第一個是2個引腳接收數(shù)據(jù)，第二個是3個引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，最后一個是5個引腳接地。其他腳無關(guān)緊要，這里不用考慮。RS-232的電平是-3 -15表示邏輯“1”，3 15表示邏輯“0”，所以需要進行電平轉(zhuǎn)換。MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232是一款性能優(yōu)異的轉(zhuǎn)換芯片。最后，我們考慮使用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。第四章:基于短消息服務(wù)的系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1單片機程序設(shè)計單片機系統(tǒng)除了必要的硬件支持外，還需要軟件設(shè)計。單片機的軟件程序用C語言編寫。與GSM模塊的軟件接口實際上是MCU通過與GSM短消息相關(guān)的at命令來控制GSM模塊的控制技術(shù)，主要是對

40、GSM模塊的一些收發(fā)短消息的時序控制。然而，指令的執(zhí)行并不像某些材料中描述的那樣簡單。事實上，指令的執(zhí)行過程需要MCU和GSM模塊之間的交互響應(yīng)來完成，每次發(fā)送或接收的字節(jié)數(shù)有嚴格的規(guī)定。兩者必須根據(jù)這些規(guī)定交換數(shù)據(jù)，否則，通信將失敗。幾個問題解釋如下:1.模塊上電前，需要給TC35的IGT引腳一個約100ms的低電平脈沖，然后上電初始化。2.指令符號、常量、PDU數(shù)據(jù)包等。所有AT指令都是以ASCII編碼的形式傳輸?shù)?，例如“A”的ASCII編碼是41H，“T”的ASCII編碼是54H，數(shù)字“0”的ASCII編碼是30H等等。詳細的ASCII編碼對照表見附錄。3.單片機控制GSM模塊的工作，S

41、IM卡的短信工作模式必須設(shè)置為PDU格式，即AT+CMGF=0。4.MCU向手機發(fā)送每條指令后，都必須以回車結(jié)束，回車的ASCII碼為0DH。例如，單片機向手機發(fā)送“AT+CMGF=0”指令，其ASCII編碼序列為“41H，54H，2BH，42H，4DH，47H，46H，3DH，30H，30H，0DH”。最后一個字節(jié)0DH是回車，表示該指令結(jié)束。如果沒有回車，GSM模塊將無法識別它。4.1.1單片機主程序設(shè)計主程序是對單片機系統(tǒng)框架的描述。本系統(tǒng)主程序的作用是在上電后完成系統(tǒng)的初始化，然后在主程序中進行循環(huán)判斷。有來電就掛一次電話，沒有就執(zhí)行。如果有新消息，調(diào)用短信讀取子程序，通過外部控制后向

42、上位機發(fā)回短信，從而通過模擬串口向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。如果沒有新的短信，就回去繼續(xù)循環(huán)判斷。主程序流程圖如圖4-1所示。開始開始呼叫呼叫MCU初始化子程序向向AT發(fā)送指令以進行網(wǎng)絡(luò)訪問檢測。調(diào)用調(diào)用300毫秒延遲子程序?；亍癘K”回“OK”算成功嗎？Y判斷是否有立刻掛斷電話判斷是否有立刻掛斷電話Y普通普通Y判斷是否有新消息。判斷是否有新消息。調(diào)用短信閱讀子程序調(diào)用短信閱讀子程序解碼和控制裝置解碼和控制裝置回復(fù)短信回復(fù)短信發(fā)送到主機。發(fā)送到主機。圖6.1.1主要行程圖4-14.1.2重要子程序流程圖1.TC35完成SIM卡初始化子程序的流程圖設(shè)計。該子程序是完成SIM卡的初始化，流程圖如圖4-2所示

43、。開始開始以+以+cmgf = 0發(fā)送 r選擇短消息格式PDU等待時間等待時間5SAt+cpmsAt+cpms = sm 選擇SMS存儲區(qū)域。等待時間等待時間5S&Wr&Wr保存設(shè)置返回返回圖4-2 SIM卡初始化子程序流程圖2.模擬串口發(fā)送子程序流程圖設(shè)計。該子程序是完成單片機與上位機的通信。因為雙串口的單片機比較貴，所以選擇了單片機，自己的串口接TC35通訊。選擇P3.3(TXD)和P3.4(RXD)作為模擬串口的I/O端子，用于與上位機通信。開始開始設(shè)置波特率設(shè)置波特率關(guān)閉中斷關(guān)閉中斷TXD清除到0將將8位數(shù)據(jù)放入BUFTXDTXD被設(shè)置為1返回返回圖4-3模擬串口流程圖3.短信接收子程

44、序的設(shè)計。短信接收子程序是單片機控制系統(tǒng)程序的重要組成部分。當有新的短信時，它接收收到的PDU數(shù)據(jù)包并放入內(nèi)存，然后對PDU進行解碼，取出對方手機、日期時間、短信長度、容量等信息。流程圖如圖4-4所示。開始開始將將TC35發(fā)送的PDU數(shù)據(jù)放入串口地址。獲取PDU獲取PDU數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)解碼數(shù)據(jù)解碼目標目標圖4-44.發(fā)送短信子程序的設(shè)計。短信發(fā)送子程序是整個單片機程序的核心部分。初始短消息的編碼PDU數(shù)據(jù)包存儲在內(nèi)存中，所以需要發(fā)送時，可以直接從內(nèi)存中提取，然后MCU發(fā)送AT指令與TC35通信，發(fā)送PDU數(shù)據(jù)包。流程圖如圖4-5所示。開始開始在在+CMGS= 延遲300延遲300毫秒你回到“”你回

45、到“”了嗎？Y延遲延遲300毫秒發(fā)送數(shù)據(jù)的Unicode發(fā)送數(shù)據(jù)的Unicode編碼普通發(fā)送發(fā)送Ctrl+z，后跟 0 終止符。你回到你回到“OK”了嗎？Y目標目標圖4-5發(fā)送短消息子程序4.2單片機上短消息收發(fā)程序的實現(xiàn)與上位機通信。4.2.1短信收發(fā)的實現(xiàn)方式。本設(shè)計是計算機串口與單片機通過模擬串口經(jīng)RS232進行串行通信。MCU然后與GSM調(diào)制解調(diào)器通信，GSM調(diào)制解調(diào)器接收短消息并向MCU發(fā)送PDU包。單片機解碼分析數(shù)據(jù)控制電機和燈光，單片機將解碼后的數(shù)據(jù)通過模擬串口發(fā)送給上位機的串口調(diào)試軟件。這種設(shè)計是一種適合小規(guī)模項目開發(fā)的實現(xiàn)模式。這種方法需要熟悉AT指令集和串口編程。4.2.2

46、收發(fā)短信的功能實現(xiàn)。打開串口調(diào)試軟件，選擇串口COM 1,9600波特率，無奇偶校驗，8位數(shù)據(jù)和一個停止位，等待接收GSM模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)。當有新的短消息時，TC35模塊會將SIM卡接收到的PDU包通過串口發(fā)送給MCU，MCU會對PDU包進行解碼并分析解碼后的容量，然后控制被控對象，再將短消息信息通過串口發(fā)送給上位機的串口調(diào)試軟件。4.2.3發(fā)送短消息的程序?qū)崿F(xiàn)。分析了發(fā)送PDU字符串的編譯。編譯后的PDU字符串存儲在MCU中，通過相應(yīng)的AT指令實現(xiàn)短消息的發(fā)送。用來發(fā)送消息的AT指令是:AT+CMGS。以之前的發(fā)送PDU字符串為例，即發(fā)送容量為“2號開”，接收方手機號碼為；需要注意的是，這里省

47、略了SMSC地址格式和SMSC地址，采用SIM卡設(shè)置的SMSC地址。即發(fā)送的PDU字符串為09105F011000D955F3253F75F00。具體程序如下:unsigned char SMS _ sendtc 35 SMS(unsigned char * PDU _ str，unsigned int length)at_cmd_str15的無符號字符idatasprintf(at_cmd_str， AT+CMGS=%dr ，長度)；tc35 _ SendAtCommand(at _ cmd _ str)；ES = 0；dt = 100while(dt)while(RI=0)&(dt！=0)

48、feed看門狗()；RI = 0；if(SBUF= )打破；如果(dt=0)#ifdef調(diào)試PrintMessage(not wait )。#endif返回(假)；dt = 2；而(dt)feed watchdog()；tc35 _ SendAtCommand(PDU _ str)；at _ cmd _ str0= Ctrl _ Z；at _ cmd _ str1= 0 ；tc35 _ SendAtCommand(at _ cmd _ str)；tc35 _ waittc 35 respond()；返回(假)；程序定義了一個pdu_str指針，指向pdu數(shù)據(jù)包，長度為短消息的21。發(fā)送AT+C

49、MGS=21r，等待TC35回復(fù)“”，打開串口發(fā)送PDU數(shù)據(jù)，以Ctrl_Z+0 結(jié)束。程序中的FeedWatchdog是一個用來處理延時操作的自定義函數(shù)，因為需要在兩個連續(xù)的AT指令之間設(shè)置一定的間隔時間(設(shè)置為1秒)，為每個發(fā)送的指令提供響應(yīng)時間。4.2.4接收報文的程序?qū)崿F(xiàn)。首先介紹一些相關(guān)的AT指令，(1)AT+CPMS，優(yōu)先信息存儲。該命令用于指定讀寫信息的存儲區(qū)域。在此設(shè)置為+cpms = sm 、 sm 和 sm 。收到的短消息存儲在GSM模塊的SIM卡中，而不是存儲在模塊本體的存儲器中。(2)AT&W，用于保存所做的設(shè)置。(3)AT+CNMI，新信息指示，可用于設(shè)置某類短消息到

50、達時如何處理。這里就不介紹它的詳細指令語法了。這里設(shè)置為AT+CNMI=3，1，這樣當收到新消息時，系統(tǒng)會收到提示消息，格式為:+CMTI:“SM”，1。保存上述設(shè)置后，當軟件收到新消息到達的提示消息時，MCU將PDU包存儲在一個字符串中。收到的PDU數(shù)據(jù)包如下:00005 f 0040d 991 f 230660 a 8597 dff 01 .1.一些方案的實施如下:void tc35_InitTc35(void)dt = 4；而(dt)feed watchdog()；tc35 _ succeedtc 35 command( AT+CMGF = 0 r )；tc35 _ succeedtc

51、35 command( AT+CNMI = 2，1 r )；dt = 4；而(dt)feed watchdog()；tc35 _ SendAtCommand( AT+CPMS = SM ， SM ， SM r )；tc35 _ waittc 35 respond()；dt = 4；而(dt)feed watchdog()；tc35 _ succeedtc 35 command( AT & W r )；本程序是選擇短消息格式(PDU)與存儲位置，最后保存并退出。2.一些方案的實施如下:if(es _ buf3= = T )& &(es _ buf4= = I )ins MSF = 1；返回；本程

52、序是單片機通過串口將GSM MODEM發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲在es_buf中。在上面的過程中，我判斷接收到的數(shù)據(jù)是否包含“T”和“I”。如果是，則“inSmsF”的新短信標志高，返回。3.一些方案的實施如下:void sms_SetMenuBySMS(void)無符號字符數(shù)據(jù)索引；for(索引= 1；index = SmsEntryMaxindex+)if(sms_CheckTc35SMS()=0)返回；if(inCallF=1)in callf = 0；tc35 _ hangupinecall()；feed看門狗()；if(SMS _ read TC 35 SMS(index)= = false)返

53、回；sms_DeleteTc35SMS(索引)；phone _ SMS()；這個程序調(diào)用短信讀取子程序sms_ReadTc35SMS，讀取sms_ReadTc35SMS中的短信，然后執(zhí)行短信刪除子程序sms_DeleteTc35SMS。第五章測試結(jié)果及分析5.1運行結(jié)果運行程序結(jié)果如圖5-1所示:圖5-1操作結(jié)果用TC35模塊給MCU上電，連接RS232，打開串口調(diào)試軟件，選擇9600波特率，選擇好端口。GSM調(diào)制解調(diào)器初始OK出現(xiàn)在上圖的開頭！初始化正常，網(wǎng)絡(luò)已找到。等待短信，后面顯示發(fā)短信的手機+時間+容量。在本地手機中，發(fā)送容量“3”是控制電機轉(zhuǎn)動，“2”是控制電機停止。動作完成后，自動

54、向本地手機返回動作完成短信。5.2系統(tǒng)性能分析系統(tǒng)的抗干擾抗干擾設(shè)計是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。沒有良好的抗干擾措施，系統(tǒng)就不能安全可靠地工作。當然，我們只能通過系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計，盡可能的減少干擾的影響，但不可能完全消除干擾。該系統(tǒng)在抗干擾方面考慮了以下問題。加寬地線和電源線，加寬的地線和電源線是信號線的7倍。所有芯片可靠接地，接地線形成回路。手動布置組件和布線，并使連接盡可能短。5.2.2通信延遲分析任何網(wǎng)絡(luò)都存在時間延遲，使用以短信為載體的GSM無線數(shù)據(jù)傳輸，不可避免的會遇到同樣的問題。以兩個ms之間收發(fā)短信為例。發(fā)送短消息，發(fā)送方首先按照協(xié)議結(jié)構(gòu)自頂向下封裝用戶數(shù)據(jù)，然后通過信令

55、信道發(fā)送到MSC，通過PLMN路由到SC，完成SM-MO業(yè)務(wù)。SMS-SUBMIT在SC中解封裝，然后封裝到SMS-DELIVER中。SMS-DELIVER通過PLMN路由到MSC并發(fā)送到接收方MS。短消息在MS中解封裝并提交給用戶或應(yīng)用程序以完成SM-MT服務(wù)。在這個過程中，每個環(huán)節(jié)都需要處理時間，發(fā)送和接收一條短信的時間間隔稱為傳輸時延。短消息服務(wù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)的信令信道傳輸，因此MS可以同時發(fā)送或接收短消息，即使它已經(jīng)在打電話。當MS處于正常狀態(tài)時，SDCCH信道用于發(fā)送和接收短消息，而SACCH信道在用戶忙時使用。后者比前者需要更多的時間來發(fā)送或接收下一條完整的短消息。此外，GSM網(wǎng)絡(luò)

56、或SC中的擁塞無疑會導(dǎo)致更大的時延。利用單片機系統(tǒng)發(fā)送短消息，受系統(tǒng)速度和串行波特率的影響，從內(nèi)存到GSM MODEM的數(shù)據(jù)打包和數(shù)據(jù)傳輸也會有一定的傳輸延遲。與前者的網(wǎng)絡(luò)延遲相比，這個延遲相對固定，相對較小，所以通常可以像上位機一樣忽略不計。5.2.3短消息傳輸時延的測量和結(jié)論為了對數(shù)據(jù)傳輸延遲有一個清晰的認識，我們可以通過實驗的方法粗略的測量一下?；镜臏y試方案是:分別比較網(wǎng)絡(luò)忙閑時間段，使用不同的傳輸時間間隔，使用不同長度的數(shù)據(jù)包，得出如下結(jié)論:1.不同時間段對短消息傳輸延遲的影響；選擇9: 00、16: 00的繁忙時段和12: 00、20: 00、22: 00的空閑時段，每隔5s連續(xù)發(fā)

57、送短信，短信的數(shù)據(jù)部分只攜帶6字節(jié)的時間值。傳輸時延過大被認為是不良數(shù)字，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計中會被剔除。根據(jù)有效數(shù)據(jù)分析可知:傳輸延遲主要集中在5s和6s，但繁忙時段多為6s，空閑時段多為5s；空閑時間延遲4s的百分比遠遠高于繁忙時間。得出網(wǎng)絡(luò)空閑時間的通信效果優(yōu)于繁忙時間的結(jié)論，因此可以在網(wǎng)絡(luò)空閑時間設(shè)置系統(tǒng)查詢好的。2.不同傳輸時間間隔對短信傳輸時延的影響選擇9: 00時間段，分別間隔5s、10s、30s連續(xù)發(fā)送。SM數(shù)據(jù)部分僅攜帶6個字節(jié)的時間值。5s測試過程中，有時(通常在繁忙的一天)會出現(xiàn)一個異常現(xiàn)象:在一個測試周期的開始，傳輸延遲為4s-6s，這是正常的。短信發(fā)送數(shù)量超過五六十條后，后續(xù)所

58、有短信的傳輸延遲都非常大，最長可達10分鐘甚至更長。當傳輸時間間隔延長到10s、30s時，這種現(xiàn)象就會消失。得出傳播密度越小(時間間隔越長)越有利于傳播的結(jié)論，符合客觀實際。3.不同數(shù)據(jù)長度對短信傳輸時延的影響選擇了70字節(jié)的SM數(shù)據(jù)長度和140字節(jié)的滿載的兩種典型情況。測試過程中發(fā)現(xiàn)，在一個測試周期內(nèi)，發(fā)送模塊每隔5s連續(xù)發(fā)送幾條短信后，SC因為無法及時處理這么快的數(shù)據(jù)流而返回錯誤信息，導(dǎo)致測試中斷。當擴展發(fā)送間隔設(shè)置為l0s時，一切都很順利。顯然，隨著SM數(shù)據(jù)長度的增加，傳輸延遲變得更長。綜上所述，我們可以認為以30s的時間間隔發(fā)送滿負荷的用戶數(shù)據(jù)可以獲得滿意的傳輸效果。如果數(shù)據(jù)不是滿負荷

59、的，可以以更短的時間間隔連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)開發(fā)中的困難項目開發(fā)的難點主要集中在軟件上。我們可以通過調(diào)試軟件清楚的了解單片機部門的工作情況，但是對于GSM模塊的狀態(tài)，我們只能通過單片機向其發(fā)送AT指令，等待其響應(yīng)。根據(jù)響應(yīng)值判斷軟件的正確性。如果響應(yīng)值有誤差，就要分析原因。往往與當時GSM模塊的狀態(tài)和GSM網(wǎng)絡(luò)本身的狀態(tài)有關(guān)，所以錯誤類型不是唯一的，有很多種。有時MCU甚至接收不到模塊的響應(yīng)，給調(diào)試帶來很大的麻煩。所有AT命令的響應(yīng)只有通過大量的實驗才能掌握。第六章結(jié)論本課題是一個基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，通過現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)，采用短消息方式，利用單片機控制GSM模塊向另一臺計算機終端發(fā)送數(shù)

60、據(jù)。到目前為止，GSM網(wǎng)絡(luò)在短消息方面的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢，通過GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息業(yè)務(wù)實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)通信的技術(shù)才剛剛起步，在車輛調(diào)度、安全、導(dǎo)航、監(jiān)控、監(jiān)視等領(lǐng)域已經(jīng)開始有一定的研究和應(yīng)用。特別是在偏遠地區(qū)，如江海等架設(shè)通信線路困難或不經(jīng)濟的地方，利用GSM網(wǎng)絡(luò)的短信實現(xiàn)其遠程監(jiān)控是一種實用有效的技術(shù)手段和必然趨勢。此外，本文還考慮了短消息服務(wù)的時延等問題。因此，本課題本身具有很大的現(xiàn)實意義和一定的參考價值。特別是對一些關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細介紹，為以后的應(yīng)用項目打下了基礎(chǔ)。6.1論文的創(chuàng)新點1.利用GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。目前這項技術(shù)處于領(lǐng)先水平。尤其是利用AT命令來掌握MCU與GSM模