基于GSM模塊與AT89C51的接口設(shè)計及應(yīng)用

1、  概述：

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，基于移動通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，正向工業(yè)控制和遙控領(lǐng)域有不斷擴(kuò)大的趨勢。為適應(yīng)這種需要，西門子公司推出了新一代無線通信GSM模塊——TC35i，基于該模塊的短消息功能，可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)用戶信息處理等功能，特別適用于控制中心與終端設(shè)備距離很遠(yuǎn)，或不便采用有線通信介質(zhì)等場合，例如油井信息采集后的傳輸、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、城市交通導(dǎo)向等均基于TC35i模塊來實(shí)現(xiàn)。

2、TC35i模塊介紹

目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。本設(shè)計采用的是西門子TC35系列的TC35i 。這種無線模塊功能上與TC35兼容，設(shè)計緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。TC35i與GSM2/2兼容、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS232數(shù)據(jù)接口，該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。

2.1 模塊中與SMS有關(guān)的GSM  AT指令介紹

GSM引擎模塊提供的命令符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。GSM07.07中定義的AT Command接口，提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口；GSM07.05對短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時，能夠通過串口發(fā)送指示信息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。與SMS有關(guān)的GSM AT指令如表一所示。GSM AT指令集，是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統(tǒng)研制的，其中包含了對SMS（Short Message Service）的控制。

表一  與SMS相關(guān)的若干GSM AT指令

2.2 PDU編碼規(guī)則

目前，發(fā)送短消息常用Text和PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單，實(shí)現(xiàn)起來十分容易，但最大的缺點(diǎn)是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息， UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。一般的PDU編碼由ABCDEFGHIJKLM十三項(xiàng)組成。

A：短信息中心地址長度，2位十六進(jìn)制數(shù)（1字節(jié)）

B：短信息中心號碼類型，2位十六進(jìn)制數(shù)。

C：短信息中心號碼，B+C的長度將由A中的數(shù)據(jù)決定。

D：文件頭字節(jié)，2位十六進(jìn)制數(shù)。

E：信息類型，2位十六進(jìn)制數(shù)。

F：被叫號碼長度，2位十六進(jìn)制數(shù)。

G：被叫號碼類型，2位十六進(jìn)制數(shù)，取值同B。

H：被叫號碼，長度由F中的數(shù)據(jù)決定。

I：協(xié)議標(biāo)識，2位十六進(jìn)制數(shù)。

J：數(shù)據(jù)編碼方案，2位十六進(jìn)制數(shù)。

K：有效期，2位十六進(jìn)制數(shù)。

L：用戶數(shù)據(jù)長度，2位十六進(jìn)制數(shù)。

M：用戶數(shù)據(jù)，其長度由L中的數(shù)據(jù)決定。J中設(shè)定采用UCS2編碼，這里是中英文的Unicode字符。

3、 TC35i與單片機(jī)的硬件接口電路

TC35i模塊主要由GSM基于處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。通過ZIF連接器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路接口，該接口讀取或發(fā)送TC35i模塊中的數(shù)據(jù)，將是本文論述的重點(diǎn)，也是TC35i應(yīng)用的核心。TC35i與單片機(jī)的硬件接口電路如圖所示。

3、 單片機(jī)與TC35i的軟件接口及控制原理

單片機(jī)與TC35i的軟件接口其實(shí)就是單片機(jī)通過AT指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，首先設(shè)置TC35i模塊的工作模式：AT+CMGF=n，n=0為PDU模式；n=1為文本模式；通常設(shè)置為PDU模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數(shù)據(jù)（用戶自定義數(shù)據(jù)）。AT+CMGR=n為讀TC35i模塊短消息數(shù)據(jù)，n為短消息號。AT+CMGL=n為列出TC35i模塊內(nèi)的短消息，n=0是未讀的短消息，n=1位已讀的短消息，n=2位未發(fā)送的短消息，n=3為已發(fā)送的短消息n=4為所有短消息。AT+CMGD=n為刪除TC35i模塊的短消息，n為短消息編號。

4.1程序設(shè)計

軟件編程通過向TC35i寫入不同的AT指令能完成多種功能，如網(wǎng)絡(luò)登陸、讀取SIM卡上電話號碼、發(fā)送SMS消息、接收SMS消息等。下面給出部分功能程序：

4.1.1啟動TC35i模塊程序

STAR： CLR     P1.0 ；IGT=0

        LCALL  DL100ms；延時100毫秒

        SETB    P1.0 ；IGT=1啟動TC35i模塊

        MOV    PCON ， #80H

        MOV    TH1，#0FBH ；采用18.432MHz晶振時，設(shè)置串口為19200波特率

        MOV    TL1,  #0FBH

        MOV    SCON,#50H

        SETB    TR1

4.1.2設(shè)置TC35i模塊為PDU工作模式程序

CMGF：MOV  40H，#41H；A

        MOV  41H，#54H；T

        MOV 42H， #2BH；+

        MOV 43H，#43H；C

MOV 44H，#4DH；M

MOV 45H，#47H，G

MOV 46H，#46H；F

MOV 47H，#3DH；=

MOV 48H，#30H；0

MOV 49H，#0DH；CR發(fā)送十個字符

MOV R2，#0AH

MOV R0，#40H

CMGF1：MOV A，@R0

MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

INC R0

DJNZ R2,CMGF1

RET

4.1.3 刪除短消息程序

CMGD：MOV  40H，#41H；A

MOV  41H，#54H；T

MOV 42H， #2BH；+

MOV 43H，#43H；C

MOV 44H，#4DH；M

MOV 45H，#47H，G

MOV 46H，#46H；F

MOV 47H，#3DH；=

MOV 48H，#16H；短消息號

MOV 49H，#17H

MOV 4AH，#0DH；CR

MOV R2，#0BH

CMGD1：

MOV A，@R0

MOV SBUF，A

MOV 1CH，#200

JNB TI，$

CLR TI

DJNZ R2，CMGD1

MOV R2，#0DH

CMGD2：

JNB RI，$

CLR RI

MOV A，SBUF

DJNZ R2，CMGD2

MOV RO，#40H

CMGD3：

JNB RI，$

CLR RI

MOV A，SBUF

MOV @R0,A

INC RO

CJNE A,#0AH,CMGD3；判斷換行字符

MOV A,40H

CJNE A,#4FH,CMGD4；錯誤時轉(zhuǎn)移

SETB F0；刪除成功

RET

CMGD4:

CLR F0；刪除失敗

RET

AT指令的指令符號、常數(shù)、PDU數(shù)據(jù)等都是以ASCII編碼形式傳送；傳送透明數(shù)據(jù)必須把TC35i模塊的工作模式設(shè)置為PDU模式；單片機(jī)向TC35i模塊發(fā)送每一條指令后，必須以回車符作為該條指令的結(jié)束，例如單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送“AT+CMGF=0”這條指令，其ASCII編碼序列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一個字節(jié)0DH就是回車符，表示該條指令結(jié)束，如果沒有這個回車符，手機(jī)將不識別這條指令。當(dāng)TC35i模塊接收到一條完整的AT指令后，TC35i模塊并不立即執(zhí)行該條指令，而是先把剛才接收到的AT指令的ASCII編碼序列全部反發(fā)送出來（含0DH）；其次發(fā)送一個回車符和一個換行符的ASCII編碼，即0DH和0AH；然后執(zhí)行該指令。

單片機(jī)讀取TC35i模塊的PDU數(shù)據(jù)時，原始數(shù)據(jù)應(yīng)該是16進(jìn)制數(shù)，但讀回的數(shù)據(jù)仍然是ASCII表示的16進(jìn)制數(shù)。這樣一個字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)就變成了2個字節(jié)的ASMII碼。但是PDU數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)字節(jié)長度部分仍然是實(shí)際字符長度。而不是變成ASCII碼的字節(jié)長度，這在編程時應(yīng)特別注意，否則，接收的數(shù)據(jù)就不完整。單片機(jī)接收到PDU數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)后，必須將其恢復(fù)成16進(jìn)制數(shù)據(jù)，其算法如下：設(shè)a為接收的ASCII碼，b為轉(zhuǎn)換后的16進(jìn)制數(shù)。那么如果a<39H，則b=a-30H；如果a>39H，則b=a-30h-07H。最后把前后兩個數(shù)合并為一個字節(jié)。

TC35i模塊向單片機(jī)應(yīng)答PDU數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)時不包括前9個字節(jié)數(shù)據(jù)，但向單片機(jī)傳送PDU數(shù)據(jù)包時，包括這9個字節(jié)的數(shù)據(jù)。例如，如果TC35i模塊應(yīng)答的PDU數(shù)據(jù)長度為50，而實(shí)際向單片機(jī)傳送的16進(jìn)制數(shù)據(jù)為59字節(jié)，ASCII碼為2×59字節(jié)，所以單片機(jī)必須按2×59個字節(jié)接收PDU數(shù)據(jù)。

5、結(jié)論：

使用手機(jī)模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低。在偏遠(yuǎn)地區(qū)等架設(shè)通信線路困難或不經(jīng)濟(jì)的地方，工程服務(wù)設(shè)施可以自由靈活的設(shè)置，不再受地形條件的限制?？傊?strong>GSM模塊價格低廉、應(yīng)用廣泛，應(yīng)用前景誘人,通過與手機(jī)模塊接口可以很方便的設(shè)計出用戶所需要的數(shù)據(jù)接收終端。