用单片机控制手机收发短信息
摘要:介绍用MCS-51系列单片机控制手机收发短信息的原理、硬件电路、PDU数据格式和符合GSM07.05协议要求的短信息发送/接收程序,同时给出了一个应用实例。
关键词:单片机 短信息 PDU GSM 接口
GSM(Global System for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网,是我国公众移动通信网的主要方式。主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短消息功能可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统,能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游,建立上述系统不须再组建专用通信网络,所以具有实时传输数据功能的短消息应用将得到迅速普及。
目前,人们设计的各类DTE设备基础上以微处理器为核心,带有RS232/RS485等通信接口,在物理层上很容易实现与GSM设置(如手机等)的连接。但对SMS协议的研究文献却较少,特别是用单片机控制手机的SMS(Short Message Service)收发的研究更少。笔者在用单片机设计基于GSM的SMS数据采集器时,对怎样用单片机控制手机收发短信息进行了探讨。
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1 串口控制SMS的工作原理
单片机与手机一般采用串行异步通信接口,具有红外和通信电缆两种连接方式,通信速度可设定,通常为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离,相互不干扰,接口各自独立,使用方便;缺点是通信距离较短,红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时,数据传输的可靠性较好;其主要缺点是接口的电气参数不兼容,设计不当时会对手机的通信质量产生影响。笔者经过实践设计的接口电平转换电路如图1。
GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输,这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接,把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心,经短消息服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短消息的信息量限制为160字节。
现在市场上大多数手机均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI(欧洲通信技术委员会)发布的,其中包含了对SMS的控制。利用GSM手机的串行接口,单片机向手机收发一系列的AT命令,就能达到控制手机收发SMS的目的。ETSI的GSM07.05中用于SMS收发控制的主要AT命令见表1。
表1 常用AT指令
GSM07.05 | Function(功能) |
ATE0 | RESET |
AT+CSMS | 选择短信息服务 |
AT+CPMS | 选择短信息内存 |
AT+CMGF | 选择短信息格式 |
AT+CSCA | 短信息中心地址 |
AT+CNMI | 显示新收到的短信息 |
AT+CMGR | 读短信息 |
AT+CMGS | 发送短信息 |
AT+CMGL | 列出SIM卡中短信息 |
AT+CMSS | 从SIM内存中发短信息 |
AT+CMGW | 向SIM内存中写入待发短信息 |
AT+CMGD | 删除SIM内存中的短信息 |
AT+CSCB | 选择蜂窝广播信息 |
GSM手机通过异步通信接口实现对SMS的控制共有三种接入协议:Block Mode;基于AT命令的TextMode;基于AT命令的PDU Mode。PDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法,短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前,PDU Mode应用最为广泛,基本上全国所有的电信局都提供支持PDU Mode的短消息业务。有些地址则不支持Text Mode和Block Mode,这就限制了这两种接入协议的应用,而且PDU Mode已有取代Block Mode的趋势。为了保证系统具有广泛的适用性,本文采用PDU模式收发SMS。
PDU相当于一个数据包,它由构成消息(SMS)的信息组成。作为一种数据单元,它必须包含源/目的地址、保护(有效)时间、数据格式、协议类型和正文,正文长度可达140字节,它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。
当由移动终端发起时,PDU的格式为:
SMSC | PDU类型 | MR | DA | PID | DCS | VP | UDL | UD(0~140octed) |
当以移动终端为目的时,PDU的格式为:
SMSC | PDU类型 | OA | PID | DCS | SCTS | UDL | UD(0~140octed) |
其中,SMSC为短消息业务中心地址,DA/OA为源/目的地址,PID为协议识别,DCS为数据编码,UDL为用户数据长度,UD为用户数据,VP为有效时间,MR指明是发出信息,SCTS指明短消息到达业务中心的时间。
2 PDU格式下短信息的接收
根据设置不同,手机将收到的短消息保存在缓存单元或存入SIM卡,单片机从手机中接收短消息实质上就是从SIM或缓存中读出信息。这主要利用AT+CMGR和AT+CMGL两条指令来完成,其工作过程见图2。
由于不同的厂商对AT指令集的解释代码和响应信息不一样,所以单片机首先要确认能否与手机建立起通信,一般用ATE指令完成此确认;然后用AT+CMGF指令选定短消息的数据格式;在收到手机的正确回答反以AT指令完成读出功能。一般用AT+CMGL读取以前的信息,在收到手机的RING(振铃)数据时,用AT+CMGR读取实时信息。
以下是笔者设计的物流数据采集系统中用到的接收SMS的一个实例,它说明了PDU模式的应用。单片机发送和接收(手机回答)均为ASCII码。所用手机为SIEMENS S3508i。
操作过程如下({}内为注释):
发送:ATE
手机回答:OK {已建立联接}
发送:AT+CMGF=0 {选用PDU格式}
手机回答:OK {允许选择PDU格式}
发送