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用單片機控制手機收發(fā)短信息
摘要：介紹用MCS-51系列單片機控制手機收發(fā)短信息的原理、硬件電路、PDU數(shù)據(jù)格式和符合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。GSM（Global System for Mobile communication）系統(tǒng)是目前基于時分多址技術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，是我國公眾移動通信網的主要方式。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網絡在全球范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再組建專用通信網絡，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設備基礎上以微處理器為核心，帶有RS232/RS485等通信接口，在物理層上很容易實現(xiàn)與GSM設置（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量產生影響。筆者經過實踐設計的接口電平轉換電路如圖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。
表1 常用AT指令
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TextMode；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。有些地址則不支持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，它由構成消息（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結構根據(jù)短消息由移動終端發(fā)起或以移動終端為目的而不同。
當由移動終端發(fā)起時，PDU的格式為：
SMSCPDU類型MRDAPIDDCSVPUDLUD（0～140octed）當以移動終端為目的時，PDU的格式為：
SMSCPDU類型OAPIDDCSSCTSUDLUD（0～140octed）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反以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（{}內為注釋）:
發(fā)送：ATE
手機回答：OK {已建立聯(lián)接}
發(fā)送：AT CMGF=0 {
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