基于GSM模塊的遠(yuǎn)程無線廣告系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

洪家平，許 力(湖北師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 黃石 435002)

0 概述

GSM模塊也稱為GSM調(diào)制解調(diào)器，它是繼GSM手機(jī)之外又一種非常重要的GSM通信系統(tǒng)終端設(shè)備，是傳統(tǒng)Modem與GSM無線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備。它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)以話音為主的通信手段，打開了GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及應(yīng)用的又一扇大門。

隨著GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，GSM短消息已成為GSM通信中的重要部分，GSM短消息業(yè)務(wù)具有向移動(dòng)用戶收發(fā)由字符或數(shù)字組成的且不超過140字節(jié)文本信息的能力，由于它采取的是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，短消息被發(fā)送出去后先存儲(chǔ)在短消息業(yè)務(wù)中心，再由短消息業(yè)務(wù)中心根據(jù)尋找目標(biāo)移動(dòng)終端的路由信息發(fā)送給目標(biāo)移動(dòng)終端，因此，GSM短消息的傳遞是有保證的，即使一個(gè)目標(biāo)移動(dòng)終端暫時(shí)不可達(dá)，網(wǎng)絡(luò)也會(huì)保留發(fā)送給它的短消息，并等到該移動(dòng)終端又出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中以后再傳送該短消息。

本文介紹了基于GSM模塊控制的遠(yuǎn)程信息顯示系統(tǒng)，以GSM模塊作為GSM網(wǎng)絡(luò)的終端接入設(shè)備并進(jìn)行短消息的收發(fā)，借助液晶或其他種類的顯示屏可實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)距離的信息發(fā)布。該系統(tǒng)通過對(duì)給定號(hào)碼的手機(jī)或給定IP地址的計(jì)算機(jī)短信平臺(tái)可以隨時(shí)向其發(fā)布信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的更新與管理。

1 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

如圖1所示，本系統(tǒng)的硬件組成電路分為：GSM模塊、控制模塊和液晶顯示模塊等幾個(gè)部分。控制模塊即GSM模塊與單片機(jī)的接口電路，液晶顯示模塊即單片機(jī)與LED液晶顯示的接口電路部分，系統(tǒng)采用的GSM模塊是西門子公司推出的TC35芯片。

1.1 TC35 GSM模塊結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

西門子公司生產(chǎn)的TC35是一款雙頻900/1800MHz高度集成的GSM模塊，如圖2所示，TC35主要由GSM基帶處理器(GSM Baseband Processor)、GSM射頻模塊(Radio)、供電模塊(ASIC)、閃存(Flash)、ZIF連接器(ZIF connector pins )、天線接口(Antenna connector)等六部分組成。作為TC35核心的基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。它由一個(gè)混合了信號(hào)基帶IC、包括所有蜂窩系統(tǒng)模擬和數(shù)字功能的單個(gè)芯片組成，核心是C166MCU處理器和數(shù)字信號(hào)處理器，用來控制模塊內(nèi)的各種信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換以及放大等處理過程。GSM射頻部分是一個(gè)單片收發(fā)器SMARTi，它由一個(gè)外差式接收器、變頻調(diào)環(huán)路發(fā)送器、一個(gè)射頻鎖相環(huán)路和一個(gè)全集成中頻合成器功能塊組成，共同完成對(duì)射頻信號(hào)的接受、發(fā)送等處理。由于GSM模塊電流變化非常大，空閑時(shí)電流小于3mA，在通話期間的電流最大可達(dá)2A，這就對(duì)供電電路提出了較高的要求。GSM模塊電源ASIC部分使用線性電壓調(diào)節(jié)器把外部輸入電源電壓VBATT+進(jìn)行穩(wěn)壓處理后供GSM亟待處理器和GSM射頻部分用。GSM射頻部分的功率放大器對(duì)電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓VBATT+。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)原理圖

1.2 TC35與單片機(jī)的硬件接口電路與分析

在本系統(tǒng)中用到的TC35集成GSM模塊，支持?jǐn)?shù)字、語音、短消息等功能，由于不需要聲音功能和電池充電功能，因此只需要正確設(shè)計(jì)出啟動(dòng)電路、SIM卡電路和RS232接口電路便可與單片機(jī)或PC機(jī)的串口連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。如圖3所示是TC35與單片機(jī)89C52的硬件接口電路原理圖。

圖2 TC35功能模塊結(jié)構(gòu)框圖 圖3 GSM模塊TC35與MCU的硬件接口電路原理圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與分析

本系統(tǒng)主程序的功能是上電后，完成系統(tǒng)的初始化，然后等待PC端或TC35模塊端的命令到達(dá)，并根據(jù)命令的內(nèi)容完成相應(yīng)的動(dòng)作，比如發(fā)送或接收短信。

系統(tǒng)初始化包括單片機(jī)初始化及TC35模塊的初始化工作。單片機(jī)初始化主要是對(duì)串口及定時(shí)器的寄存器進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)中，串口設(shè)置為波特率19.2kbps，并設(shè)置定時(shí)器0進(jìn)行延時(shí)，用于產(chǎn)生模擬串口所需的波特率。TC35模塊的初始化，則通過單片機(jī)發(fā)送AT指令集對(duì)TC35模塊進(jìn)行設(shè)置。如圖4是串口中斷軟件流程圖。

單片機(jī)對(duì)TC35的控制是通過AT指令集完成的，并由TC35對(duì)指令的響應(yīng)值來做出相應(yīng)的動(dòng)作。對(duì)短息的接收方式，單片機(jī)采用串口中斷方式，當(dāng)串口中斷發(fā)生時(shí)，便判斷是否為新消息提示，從而進(jìn)行下一步的操作。發(fā)送短信息則采用查詢方式，在主程序中對(duì)串口進(jìn)行循環(huán)查詢，對(duì)查詢結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作。

系統(tǒng)中的短消息通常使用的是Text(文本)和PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。PDU模式不僅支持英文短信，也支持中文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：即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編碼由下表中的幾個(gè)部分項(xiàng)組成，每項(xiàng)的含義如表1：

表1 PDU編碼組成項(xiàng)及其含義

通過向GSM模塊寫入不同的AT指令，能實(shí)現(xiàn)多種功能，如中文模式設(shè)置、發(fā)送、接收、刪除SMS消息等。TC35所使用的AT指令的返回格式為：

<返回消息>。

軟件設(shè)計(jì)中的部分程序代碼如下：

//AT指令的定義

char AT_AT[]={"AT "};//連機(jī)

Char AT_CREG [] = {"AT+CREG? "}; //狀態(tài)查詢

char AT_CREGINIT[]={"AT+CREG=1 "}; //狀態(tài)初始化

char AT_ATE[]={"ATE0 "}; //存儲(chǔ)設(shè)置參數(shù)

char AT_Save[]={"AT&W "}; //存儲(chǔ)其他參數(shù)

char AT_CMGF[]={"AT+CMGF=1 "}; //指定文本格式信息

char AT_CMGFNMEA[]={"AT+CMGF=0 "}; //指定PDU格式信息

char AT_CSCS[]={"AT+CSCS=”GSM” "}; //設(shè)置字體

// 串口初始化

Void init_serialcom (void)

{

SCON=0x50;

TMOD|=0x21;

PCON|=0x80;

TH1=0xFD;

IE|=0x90;

TR1=1;

TI=1;

}

圖4 串口中斷軟件流程圖

3 結(jié)語

本文介紹了運(yùn)用TC35模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程廣告牌信息顯示、更新及有關(guān)軟、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于路途遙遠(yuǎn)或不方便到達(dá)的廣告系統(tǒng)，采用GSM的無線通信方式顯得尤其方便和快捷。GSM模塊除了常規(guī)語音和短信處理這方面的應(yīng)用外，還可以應(yīng)用于諸如各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、過程控制、智能安防、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警等。隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，相信GSM模塊應(yīng)用的領(lǐng)域會(huì)更多地得到開發(fā)。

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