嵌入式GSM短信息接口的软硬件设计

PRINT "AT+CSCA=";Chr(34);"+8613800210500";Chr(34) ‘设置短信息中心号码

PRINT "AT+CMGF=1" ‘设置为Text模式

PRINT "AT+CMGS=";Chr(34);"13500123456";Chr(34) ‘发送一条短信息

PRINT "This is a test SMS";Chr(26)

PRINT "AT+CMGR=1" ‘读取收到的一条

‘短信息

.

.

.
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　　该程序使用BASCOM-AVR高级语言编写，其中PRINT语句的功能是通过URAT串行口发送字符串，Chr(34)代表ASCII字符（“），Chr(26) 代表ASCII字符（Ctrl-Z）。第一行语句设置短信息服务中心号码，即通过串口发送以下字符串： AT+CSCA= "+8613800210500"，其中+8613800210500为上海地区中国移动的短信息服务中心号码。第二行语句设置短信息发送格式：AT+CMGF=1，其中1表示采用Text模式。第三和第四行语句发送一条短信息到控制中心，AT命令的格式为:AT+CMGS= "13500123456"<cr>This is a test SMS<^Z>，其中控制中心的号码为13500123456，短信息内容为“This is a test SMS”，确认控制字符为Ctrl-Z。第五行语句为读取一条收到的短信息内容：AT+CMGR=1，其中1表示收到的（在SIM卡中）第一条短信息。该指令发出后，如果GSM模块中有接收到的短信息，则从UART接口返回如下信息(具体AT命令格式请参考GSM 07.05)：

　　+CMGR: "REC UNREAD","+8613508485560",,"02/10/16,15:37:28+32"

    xxxxxxxxxxxxxxxxxx （收到短信息的文本内容）

5 基于PDU模式的中文短信息接收

　　发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式。根据GSM 07.05的定义，只要控制器通过UART接口向GSM模块下发AT命令，就可以直接读取收到的PDU模式的短信息：

　　PRINT "AT+CMGF=0" ‘设置为PDU模式

　　PRINT "AT+CMGR=1"‘读取接收的一条短信

‘息

在PDU模式下，GSM通信模块的回答格式为：

+CMGR: <stat>,,<length><CR><LF><pdu>

　　其中： stat表示该条短信息的状态，通常为0（未读过，新的短信息）或1（已读过）；

Length为十进制数，表示pdu数据长度减去短信息服务中心地址长度，单位为字节；

<CR><LF>为回车换行；javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

pdu为PDU模式的数据包。

　　然后，要分析PDU数据包，根据PDU的数据格式将收到的中文信息和其它相关信息解析出来。

5.1 PDU数据包格式

　　PDU数据包由两部分构成，短信息服务中心地址（SMSC address）和TPDU，表2为PDU数据包的格式，其中一个数据单元为一个字节。

　　其中短信息服务中心号码、发送源号码、日期以及时间采用压缩BCD码表示，低位在前，高位在后。在本文的网络补充版（http://www.dpj.com.cn）中给出了通过读取短信息的AT命令（AT+CMGR=1）从GSM模块读到的一条PDU模式的短信息，并给出常见的数值与解释。

5.2 PDU模式的纯英文短信息解码

　　PDU模式的纯英文短信息编码使用GSM字符集的7位编码，此时TP-DCS的值为00。如短信息内容为英文字符“Hi”，首先将各个字符转换为7位的标准二进制ASCII码，然后要将后面字符的低位逐位调整到前面，补齐前面的差别。例如：“H”的二进制ASCII码为1001000，“i” 二进制ASCII码为1101001；显然H的二进制编码不足八位，那么就将后面字符i的最后一位补足到H的前面，就成了11001000（C8），i剩下六位110100，前面再补两个0，变成00110100（34），于是“Hi”就变成了两个八进制数 C834。由于PDU模式的纯英文短信息采用7位编码，解码不方便，因此对于只需发送和接收纯英文字符和数字符号的应用，最好采用Text模式发送和接收短信息。

表2 PDU数据包格式（接收MSM）

    5.3 中文短信息的解码

　　由于中文字的编码是采用2个字节的编码，因此发送和接收中文或中英文混合的短信息只能采用PDU模式。但在GSM标准中，中文编码采用UTF-8的编码，不是目前国内常用的GB-2312编码，故还需要进行中文编码的转换，才能与采用GB-2313汉字库相配合显示汉字字型。

由于UTF-8和GB-2312编码之间不存在一一对应的线性关系，因此只能采用查表的方式进行转换。下面给出一个由UTF-8到GB-2312编码转换的算法。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

　　① 建立UTF-8和GB-2312两个中文编码表，表中数据项为2个字节长度的十六进制的数，代表一个中文编码。两个表的长度分别为14 890字节（2×7445）。UTF-8编码表按数据项值从小到大排序，而在GB-2312编码表中，与UTF-8相同位置处为相同汉字的GB-2312码字，如图4所示。

　　② 软件解码过程为：每次从PDU模式SMS数据包的TP-UD中取出两个字节，采用二分法快速数据查找算法，在UTF-8编码表中找到其所在位置，然后在GB-2312表的相同位置处读取相对应的GB-2312编码。解码流程如图5所示。

　　③ 二分法的最坏查找次数为lg2(n+1)，UTF-8表的长度n为7445，固最坏查找次数为13次，就是说一个中文编码由UTF-8到GB-2312的转换最多经过13次比较查找就可完成。 这比采用简单的顺序查表要快的多，大大减少了查表所花费的时间，非常适合在一般的嵌入式系统中使用。

　　④ 尽管两个汉字编码表要占用近30 KB（如还需要GB-2312到UTF-8的转换，则还要增加两个表，共占60 KB），但由于采用了ATmega128单片机，其片内有128KB的程序存储器，因此可将程序与表格放在一起。去掉60 KB的表格，仍有近70 KB的容量用于系统程序，因此完全不用外部扩充存储器（汉字字库除外），大大简化了硬件的结构和设计。

结 语

　　本文的设计方案已应用在我们研发的产品“车船载GPS-GSM卫星定位无线通信移动终端”上，经过多年的运行和使用，证明系统工作稳定可靠。2001年10月，在美国著名计算机应用杂志《CIRCUIT CELLAR》举办的世界性电子设计竞赛“Design Logic 2001 Contest”中，该产品获得三等奖。

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