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标题: 嵌入式GSM短信息接口的软硬件设计（2） [打印本页]
作者: yuyang911220    时间: 2016-11-24 14:36     标题: 嵌入式GSM短信息接口的软硬件设计（2）

　　4 基于GSM通信的软件接口
　　市场上提供的可供二次开发的标准的GSM模块都支持GSM 07.05所定义的AT命令集的指令。因此，MCU通过UART串行接口直接向GSM模块下发AT命令，就可以方便简洁地实现基于GSM的短信息SMS的收发、查寻和管理。表1列出了与SMS相关的一些常用的GSM AT指令。
　　根据GSM 07.05的定义，SMS短信息的发送和接收模式共有三种：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。使用Block模式需要模块生产厂家提供驱动支持；而用于中英文短信息传送应使用PDU模式，只传送英文短信息（纯文本格式）使用Text模式。Text模式的短信息发送和接收比较简单，如不需要传送中文则最好采用Text模式发送和接收短信息。
　　采用Text模式发送接收短信息的步骤分为初始化GSM模块、发送文本短信息和接收短信息。下面一段简单的程序给出一个示例：
　　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
　　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”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”
　　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： ，，
　　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；
　　为回车换行；
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。

　　


　　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。
　　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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