PIC通过232串口控制GSM发送短信息实现技术
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摘要：本文介绍了GSM网络模块和短信息的应用情况，及串口控制SMS的基本原理，阐述了RS-232串口标准及MAX232电平转换关系，及通过探讨怎样用pic单片机对GSM的控制，用PDU格式发送短信息的主要思想做了详细的分析。
关键字：PIC单片机 RS232串口 MAX232串口 GSM 信息
引言
目前，GSM（Global System for Mobile communication）系统是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。现在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。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。短消息服务SMS(Short Message Service)业务作为GSM网络的一项基本业务，以其传递信息方便，价格低廉，实时性强性能稳定，抗干扰能力强，可远距离无线传输等优点，已经得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。
1 串口控制SMS的工作原理
单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为19200bps。具有红外和通信电缆两种连接方式，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。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。采用RSM232电缆方式进行连接时，数据传输的可靠性较好。RS232接口方式连接，通过串行接口集成电路和电平转换电路与GSM模块连接，电路比较简单，所涉及的芯片包括单片机PIC16F628A（管脚图如图一所示）和电平转换芯片MAX232，是非常常见的接口电路。
2 接口器件：RS232与MAX232
RS-232标准是美国EIA电子工业联合会制定的一种串行物理接口标准，是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准，泛用于汁算机与终端或外设之间的近端连接。
完整的RS-232接口有25根线，一般在计算机串口采用简化的9芯插头座：9针串口引脚定义是固定的，即2脚为TxD(手机发送)，3脚为RxD(手机接收)、5脚为GND。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器应保证输出电平在±(5-15)V之问。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V之间。如此高的电压是不能和单片机直接相连的，因此为了能够同计算机或控制器的TTL器件连接，必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。常用的转换芯片是MAX232。MAX232内部有电压倍增电路和转换电路，只需5V电源便可实现TTL电平与RS-232电平转换。
MAX232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS－232标准的芯片。该器件包含两个驱动器、两个接收器和T个电压发生器，提供TIA/EIA-232－F电平。
3 单片机与手机的硬件接口技术
目前市场上流行的大部分手机几乎都具有数据引出口,并基本上都支持与gsm短信息相关的AT控制指令(GSM-SMS-AT指令),手机通过数据口以串行方式接收指令并向外输出数据。理论上讲,在数据口中找出RxD、TxD和GND引脚与单片机的串口对应连接即完成了硬件接口。然而,实际上由于不同品牌,不同型号手机的RxD、TxD和GND引脚并非一致,找查这三根线有时也非易事;况且手机数据口的电平既不是RS232电平,也不是TTL电平,与由5V供电的单片机串口还不能直接连接。最简单可靠的方法是使用手机的数据线建立单片机与手机的硬件连接。手机数据线是专为连接PC机9针串口而设计的,信号电平为标准的RS232电平,只要单片机的串口也转换为Rs232电平,就可方便连接。这样,无论什么型号的手机与单片机的连接就成了固定连接,不需要知道手机数据口信号的具体定义,二者通过数据线的连接电路如图3所示。
需要注意的是：不同手机数据线内部电平转换芯片的供电方式是不同的,有的是通过手机直接供电;有的是通过窃取PC机串口某些引脚(通常为4、6、7、8引脚)的电流经内部整流滤波稳压后提供。判断的方法是将数据线一端插到手机数据口,测量另一端2脚与5脚之间的电压,如果有一7V左右的电压,则为前者,如果测不出电压,则为后者,对于后者则需要单片机为4、6、7、8引脚任意一引脚提供+5V电压即可,如图3中虚线所示。
单片机与手机的软件接口其实就是单片机通过与GSM短信息有关的AT指令控制手机的控制技术，如读取手机的短消息内容，删除短消息内容，列出手机中还未读的短消息等。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数据发送到短信息服务中心，经短信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。每个短信的信息量限制为160字节。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GSM模块收发SMS的目的。这里需要注意的是，单片机实现时，编程必须注意它发送指令与接收到的响应都是字符的ASCII码。
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。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。
5 对GSM―modem短信息发送操作解释
首先使用数据线连接Modem和PC机串口，将SIM卡插入SIM卡座内，接上Modem电源线，检查无误后加电；然后打开超级终端，输入链接名称，然后选择串口（COM1 或COM2,根据你准备工作中Modem连接的串口选择）；再对端口进行设置：波特率“9600，数据位：8，奇偶校验：无，停止位：1，数据流控制：硬件；最后在超级终端中输入：AT,返回OK，说明Modem处于正常工作状态。
用PDU方式向13366580090发送信息“你好！”
AT+CMGF=0
AT+CMGS=021
>0891683108100005F011000D91683163560890F0000800064F60597D0021
如果发送成功，串口返回以下结果：
+CMGS：X―这里X是个数字
OK
注：命令解释
SMSC地址字节长度（包含91）
91 SMSC地址格式（91表示国际格式）
683108100005F0 SMSC地址，（北京移动短信中心：8613800100500）长度为奇数个，补F凑成偶数个BCD编码，一个字节内反转。
11 基本参数
00 消息基准值TP-MR
0D 目标地址数字个数，共13个十进制数
91 目标地址格式。用国际格式号码（在前面加“+”）81表示没有“+”
683163560890F0 目标地址（8613366580090）
协议标识TP-PID，是普通GSM类型，点点方式
用户信息编码格式TP-DCS（08表示USC2编码，用于发送Unicode字符）
有效期TP-VP,5分钟；A8，两天；FF最大
用户信息长度TP-UDL，实际长度为6个字节
4F60597D0021 用户信息（“你好！”）
6 设计过程中遇到的几个问题
1、调试和试用阶段遇到的如下问题
本文用PIC系列单片机通过SIMEENS手机，利用GSM的SMS传输数据，没有出现数据丢失的现象，证明上述设计实用，性能良好，说明上述设计是正确的。但在调试和试用阶段也遇到了如下问题：
（1）接口电平：手机的电缆接口电平一般是3v左右，单片机系统的工作电压一般为2.7～5.5v，范围较宽，为保证数据传输的正确，需在接口加电平限制电路。（2）不能接收已正确发送的短消息：除GSM的SMS信道拥塞原因外，主要是PDU中PID字节的设置，使得收到的信息要存入SIM卡，而SIM卡已满，故不再接收信息。改变PID的设置即可。（3）收不到开机前的短消息：主要是发送数据时，对短消息有效时间VP值设置不当造成的。
2、在短息的发送过程中需要注意的几个问题
（1）单片机控制手机工作，必须把手机的短信息工作模式设置为PDu格式，即通过指令AT+cMGF=O完成。（2）手机向单片机传送短信息内容时，其PDu数据包的内容是以十六进制表示的数据，但并不是直接向单片机传递十六进制数据，而仍然是把每一位十六进制数以AscII编码来发送。（3）所有AT指令的指令符号、常数、PDu数据包等都是以ASCII编码形式传送的，比如“A”的ASCII编码为41H，“T”的AscII编码为54H，数字“0”的AsCⅡ编码为30H等。
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