摘  要: 介紹用MCS-51系列單片機" title="單片機">單片機控制手機收發(fā)短信息的原理,、硬件電路、PDU" title="PDU">PDU數(shù)據(jù)格式和符合GSM" title="GSM">GSM07.05協(xié)議要求的短信息發(fā)送/接收程序,同時給出了一個應用實例,。

　　關鍵詞: 單片機  短信息  PDU  GSM  接口

 　　GSM(Global System for Mobile communication)系統(tǒng)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通訊體制中比較成熟,、完善、應用最廣泛的一種系統(tǒng),。目前已建成的覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng),是我國公眾移動通信網(wǎng)的主要方式,。主要提供話音、短信息,、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務,。基于GSM短消息功能可以做成傳輸各種檢測,、監(jiān)控數(shù)據(jù)信號和控制命令的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),，能廣泛用于遠程監(jiān)控、定位導航,、個人通信終端等,。由于公眾GSM網(wǎng)絡在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再組建專用通信網(wǎng)絡,所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短消息應用將得到迅速普及,。

　　目前,人們設計的各類DTE設備基本上以微處理器為核心,帶有RS232/RS485等通信接口" title="接口">接口,在物理層上很容易實現(xiàn)與GSM設備(如手機等)的連接,。但對SMS協(xié)議的研究文獻卻較少,特別是用單片機控制手機的SMS(Short Message Service)收發(fā)的研究更少。筆者在用單片機設計基于GSM的SMS數(shù)據(jù)采集器時,對怎樣用單片機控制手機收發(fā)短信息進行了探討,。

1 串口控制SMS的工作原理

　　單片機與手機一般采用串行異步通信接口,具有紅外和通信電纜兩種連接方式,通信速度可設定,通常為19200bps,。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離,相互不干擾,接口各自獨立,使用方便;缺點是通信距離較短,紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采用電纜連接時,數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好;其主要缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容,設計不當時會對手機的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響,。筆者經(jīng)過實踐設計的接口電平轉(zhuǎn)換電路如圖1,。

　　GSM的短信息業(yè)務SMS利用信令信道傳輸,這是GSM通信網(wǎng)所特有的,。它不用撥號建立連接,把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短信息服務中心,經(jīng)短消息服務中心完成存儲后再發(fā)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,。每個短消息的信息量限制為160字節(jié),。

　　現(xiàn)在市場上大多數(shù)手機均支持GSM07.05規(guī)定的AT指令集。該指令集是ETSI(歐洲通信技術(shù)委員會)發(fā)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(fā)一系列的AT命令,就能達到控制手機收發(fā)SMS的目的,。ETSI 的GSM07.05中用于SMS收發(fā)控制的主要AT命令見表1,AT指令的詳細說明請見文獻[4]。

　　GSM手機通過異步通信接口實現(xiàn)對SMS的控制共有三種接入?yún)f(xié)議:Block Mode;基于AT命令的Text Mode;基于AT命令的PDU Mode,。PDU模式是發(fā)送或接收手機SMS信息的一種方法,短信息正文經(jīng)過十六進制編碼后被傳送,。目前,PDU Mode應用最為廣泛,基本上全國所有的電信局都提供支持PDU Mode的短消息業(yè)務。有些地方則不支持Text Mode和Block Mode,這就限制了這兩種接入?yún)f(xié)議的應用,而且PDU Mode已有取代Block Mode的趨勢,。為了保證系統(tǒng)具有廣泛的適用性,本文采用PDU模式收發(fā)SMS,。

　　PDU相當于一個數(shù)據(jù)包，它由構(gòu)成短消息(SMS)的信息組成,。作為一種數(shù)據(jù)單元,，它必須包含源/目的地址、保護(有效)時間,、數(shù)據(jù)格式,、協(xié)議類型和正文,正文長度可達140字節(jié),它們都以十六進制表示。PDU結(jié)構(gòu)根據(jù)短消息由移動終端發(fā)起或以移動終端為目的而不同,。

　　其中,SMSC為短消息業(yè)務中心地址,，DA/OA為源/目的地址，PID為協(xié)議識別,，DCS為數(shù)據(jù)編碼,，UDL為用戶數(shù)據(jù)長度，UD為用戶數(shù)據(jù),，VP為有效時間,，MR指明是發(fā)出信息，SCTS指明短消息到達業(yè)務中心的時間,。

2 PDU格式下短信息的接收

　　根據(jù)設置不同,手機將收到的短消息保存在緩存單元或存入SIM卡,單片機從手機中接收短消息實質(zhì)上就是從SIM或緩存中讀出信息,。這主要利用AT+CMGR和AT+CMGL兩條指令來完成,其工作過程見圖2。

　　由于不同的廠商對AT指令集的解釋代碼和響應信息不一樣,所以單片機首先要確認能否與手機建立起通信,一般用ATE指令完成此確認;然后用AT+CMGF指令選定短消息的數(shù)據(jù)格式;在收到手機的正確回答后以AT指令完成讀出功能,。一般用AT+CMGL讀取以前的信息,在收到手機的RING(振鈴)數(shù)據(jù)時,用AT+CMGR讀取實時信息,。

　　以下是筆者設計的物流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中用到的接收SMS的一個實例,它說明了PDU模式的應用。單片機發(fā)送和接收(手機回答)均為ASCII碼,。所用手機為SIEMENS S3508i,。

　　操作過程如下({}內(nèi)為注釋):

       發(fā)送:ATE

       手機回答:OK           {已建立聯(lián)接}

       發(fā)送:AT+CMGF=0      　{選用PDU格式}

       手機回答:OK      　　 {允許選擇PDU格式}

       發(fā)送:AT+CMGL=2        {列出已有的短信息}

　　手機回答:+CMGL:1，2，,，24{1表示信息個數(shù),2表示未發(fā)信息,24表示信息總?cè)萘縸

0D91683108370105F004000D81683179133208F10000026080410033802632184CF682D95E0DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608

OK

　　以上這組PDU格式的十六進制字符串,不但包含了短消息的內(nèi)容,同時包含了發(fā)送者的手機號碼、短信息中心號碼,、短消息發(fā)送時間等,。

　　下面對信息內(nèi)容進行分析:

　　0D：短信息中心地址(號碼)長度。

　　91：短信息中心號碼類型,91是TON/NPI,。TON/NPI遵守International/E.164標準,指在號碼前需加‘+’號,；此外還可有其他數(shù)值,但91最常用,詳見文獻[1]、[2],。

　　683108370105F0:SMSC 短信息所使用的服務中心號碼13807310500,。它經(jīng)過十六進制以字節(jié)為單位的高低半字節(jié)換位處理,號碼是奇數(shù)的添F,構(gòu)成一個HEX字節(jié)。

　　04：PDU類型,文件頭字節(jié),詳見文獻[2],、[4],。

　　0B：主叫號碼長度。

　　81：主叫號碼類型,。

　　3179133208F1：OA主叫號碼,也經(jīng)過了處理,實際號碼為13973123801,。

　　00： PID,為協(xié)議標識。

　　00：DCS短信息編碼類型是GSM Default Alphabet,即由7位ASCII碼移位組成8位十六進制碼(octet),其方法見表2,。

　　02608041003380:SCTS 短信息發(fā)送時間,02/06/08/14?:00:33.08,。

　　26:UDL經(jīng)處理后的8位碼(octet)短信息字節(jié)長度,它小于短消息ASCII碼的長度。

　　32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608:UD 編碼后的PDU數(shù)據(jù),短信息內(nèi)容“2002/06/08/13:48ID102OK ID103OK ID201FAIL”,。

3 短信息的發(fā)送

　　與接收短消息一樣,發(fā)送時也要先建立聯(lián)接,傳送一些初始化指令,然后發(fā)送短消息內(nèi)容,。下面是用SIEMENS S3508i發(fā)送一個短信息的例子，內(nèi)容為:“2002/06/08/13:48 ID102OK ID103OK ID201FAIL”,。其ASCII碼為:“323030322F30362F30382F31333A343820

    49443130324F4B2049443130334F4B2049443230314641494C20”,。

    發(fā)送:ATE             {請求建立聯(lián)接}

    手機回答:OK          {已建立聯(lián)接}

    發(fā)送:AT+CMGF=0       {選擇 PDU 模式}

    手機回答:OK

    發(fā)送:AT+CSMS=0       {檢測手機是否支持SMS命令}

    手機回答:OK

    發(fā)送:AT+CMGS=52      {發(fā)送短信息， 52 octets (不包括最初9個短信息信元字節(jié))}

    手機回答:>           {允許上傳數(shù)據(jù),ASCII碼是(＄20H,，＄2EH)}

    發(fā)送:0891683108701305F011000B813179133208F100

    00AA2632184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B19834926081A

    不計最初9個短信息信元字節(jié),本短信息有52字節(jié)(104個字符),。AT+CMGS僅說明了SMSC 信息內(nèi)容的長度,在收到手機回答的>符號后才發(fā)送PDU數(shù)據(jù)串,并以(CTRL^Z)結(jié)束。

　　PDU數(shù)據(jù)串的內(nèi)容說明如下:

　　08:短信息信元SMSC(短信息中心號碼)的字節(jié)長度

　　91:短信息中心號碼類型,91表明中心號碼是國際通用電話號碼,。

　　683108701305F0:短信息中心號碼:8613807310500,。

　　11:PDU SMS發(fā)送的文件頭字節(jié)。這里11指正常發(fā)送短信息,詳見文獻[1],。

　　00:信息類型,。這里00指讓手機自動加上主叫號碼。

　　0B:被叫號碼長度,。

　　81:被叫號碼類型,。

　　3179133208F1:被叫號碼 13973123801。

　　00:協(xié)議標識,詳見文獻[2]。

　　00:短信息編碼類型是GSM Default Alphabet,。

　　AA:短信息被保留的時間為4天,其計算方法依照表3,。

　　26:PDU格式短信息編碼后字節(jié)長度。

　　32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608:編碼后的PDU數(shù)據(jù),短信息內(nèi)容為：“2002/06/08/13:48ID102OK ID103OK ID201FAIL”,。

　　1A:ASCII碼CTRL^Z:報文結(jié)束標志,。

4 應用情況及常見主要問題的解決

　　筆者用MCS-51系列的單片機研制了一個手持式的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品,通過SIEMENS手機,利用GSM的SMS傳輸數(shù)據(jù)。經(jīng)過在國內(nèi)多個省市較大數(shù)量長期廣泛的使用,性能良好,沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象,。證明上述設計是正確的,。但在調(diào)試和試用階段也遇到了如下問題:

　　(1)接口電平

手機的電纜接口電平一般是3V左右,單片機系統(tǒng)的工作電壓一般為2.7～5.5V,范圍較寬,為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_,需在接口加電平限制電路,詳見圖1。

    (2)部分城市無法使用

一些城市的SMS平臺不允許使用缺省短消息服務中心號碼的協(xié)議,只需在發(fā)送的PDU數(shù)據(jù)前面幾個字節(jié)加上中心號碼即可,詳見本文發(fā)送實例,。

    (3)不能接收已正確發(fā)送的短消息

　　除GSM的SMS信道擁塞原因外,主要是PDU中PID字節(jié)的設置,使得收到的信息要存入SIM卡,而SIM卡已滿,故不再接收信息,。改變PID的設置即可。

　　(4)收不到開機前的短消息

　　主要是發(fā)送數(shù)據(jù)時,對短消息有效時間VP值設置不當造成的,。

參考文獻

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3 Short Message Pereto Pere Protocol Specifi-cationv3.4 (document version:-12-oct-1999 issue1.2) [S].

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