單片機(jī)與手機(jī)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(shè)定，通常為19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨(dú)立，使用方便；缺點(diǎn)是通信距離較短，紅外傳播的方向性對(duì)接口相對(duì)位置有要求。采用電纜連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點(diǎn)是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)會(huì)對(duì)手機(jī)的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。筆者經(jīng)過(guò)實(shí)踐設(shè)計(jì)的接口電平轉(zhuǎn)換電路如圖1。
GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS利用信令信道傳輸，這是GSM通信網(wǎng)所特有的。它不用撥號(hào)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(wù)中心，經(jīng)短消息服務(wù)中心完成存儲(chǔ)后再發(fā)送給最終的信宿。所以當(dāng)目的GSM終端沒(méi)開(kāi)機(jī)時(shí)信息不會(huì)丟失。每個(gè)短消息的信息量限制為160字節(jié)。
現(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)手機(jī)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(shù)委員會(huì)）發(fā)布的，其中包含了對(duì)SMS的控制。利用GSM手機(jī)的串行接口，單片機(jī)向手機(jī)收發(fā)一系列的AT命令，就能達(dá)到控制手機(jī)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(jiàn)表1。
表1 常用AT指令
GSM手機(jī)通過(guò)異步通信接口實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)SMS信息的一種方法，短信息正文經(jīng)過(guò)十六進(jìn)制編碼后被傳送。目前，PDU Mode應(yīng)用最為廣泛，基本上全國(guó)所有的電信局都提供支持PDU Mode的短消息業(yè)務(wù)。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(yīng)用，而且PDU Mode已有取代Block Mode的趨勢(shì)。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(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)包，它由構(gòu)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(hù)（有效）時(shí)間、數(shù)據(jù)格式、協(xié)議類(lèi)型和正文，正文長(zhǎng)度可達(dá)140字節(jié)，它們都以十六進(jìn)制表示。PDU結(jié)構(gòu)根據(jù)短消息由移動(dòng)終端發(fā)起或以移動(dòng)終端為目的而不同。
當(dāng)由移動(dòng)終端發(fā)起時(shí)，PDU的格式為：
|
SMSC |
PDU類(lèi)型 |
MR |
DA |
PID |
DCS |
VP |
UDL |
UD（0～140octed） |
當(dāng)以移動(dòng)終端為目的時(shí)，PDU的格式為：
|
SMSC |
PDU類(lèi)型 |
OA |
PID |
DCS |
SCTS |
UDL |
UD（0～140octed） |
其中，SMSC為短消息業(yè)務(wù)中心地址，DA/OA為源/目的地址，PID為協(xié)議識(shí)別，DCS為數(shù)據(jù)編碼，UDL為用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，UD為用戶數(shù)據(jù)，VP為有效時(shí)間，MR指明是發(fā)出信息，SCTS指明短消息到達(dá)業(yè)務(wù)中心的時(shí)間。
2 PDU格式下短信息的接收
根據(jù)設(shè)置不同，手機(jī)將收到的短消息保存在緩存單元或存入SIM卡，單片機(jī)從手機(jī)中接收短消息實(shí)質(zhì)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(lái)完成，其工作過(guò)程見(jiàn)圖2。
由于不同的廠商對(duì)AT指令集的解釋代碼和響應(yīng)信息不一樣，所以單片機(jī)首先要確認(rèn)能否與手機(jī)建立起通信，一般用ATE指令完成此確認(rèn)；然后用AT+CMGF指令選定短消息的數(shù)據(jù)格式；在收到手機(jī)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(jī)的RING（振鈴）數(shù)據(jù)時(shí)，用AT+CMGR讀取實(shí)時(shí)信息。
以下是筆者設(shè)計(jì)的物流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中用到的接收SMS的一個(gè)實(shí)例，它說(shuō)明了PDU模式的應(yīng)用。單片機(jī)發(fā)送和接收（手機(jī)回答）均為ASCII碼。所用手機(jī)為SIEMENS S3508i。
操作過(guò)程如下（{}內(nèi)為注釋?zhuān)?
發(fā)送：ATE
手機(jī)回答：OK {已建立聯(lián)接}
發(fā)送：AT+CMGF=0 {選用PDU格式}
手機(jī)回答：OK {允許選擇PDU格式}
發(fā)送：AT+CMGL=2 {列出已有的短信息}
手機(jī)回答：+CMGL：1，2，，24{1表示信息個(gè)數(shù)，2表示未發(fā)信息，24表示信息總?cè)萘縸
0D71683108370105F004000D81683179133208F10000026080410033802632184CF682D
95E0DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608
OK
以上這組PDU格式的十六進(jìn)制字符串，不但包含了短消息的內(nèi)容，同時(shí)包含了發(fā)送者的手機(jī)號(hào)碼、短信息中心號(hào)碼、短消息發(fā)送時(shí)間等。
下面對(duì)信息內(nèi)容進(jìn)行分析：
0D：短信息中心地址（號(hào)碼）長(zhǎng)度。
91：短信息中心號(hào)碼類(lèi)型，91是TON/NPI。TON/NPI遵守International/E.164標(biāo)準(zhǔn)，指在號(hào)碼前需加+號(hào)；此外還可直有其他數(shù)值，但91最常用。
683108370105F0：SMSC 短信息所使用的服務(wù)中心號(hào)碼13807310500。它經(jīng)過(guò)十六進(jìn)制以字節(jié)為單位的高低半字節(jié)換位處理，號(hào)碼是奇數(shù)的添F，構(gòu)成一個(gè)HEX字節(jié)。
04：PDU類(lèi)型，文件頭字節(jié)。
0B：主叫號(hào)碼長(zhǎng)度。
81：主叫號(hào)碼類(lèi)型。
3179133208F1：0A主叫號(hào)碼，也經(jīng)過(guò)了處理，實(shí)際號(hào)碼為13973123801。
00：PID，為協(xié)議標(biāo)識(shí)。
00：DCS短信息編碼類(lèi)型是GSM Default Alphabet，即由7位ASCII碼移位組成8位十六進(jìn)制碼（octet），其方法見(jiàn)表2。
|
1sthex |
B0 |
A6 |
A5 |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
|
2ndhex |
C1 |
C0 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
|
3rdhex |
D2 |
D1 |
D0 |
C6 |
C5 |
C4 |
C3 |
C2 |
|
4thhex |
E3 |
E2 |
E1 |
E0 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
|
5thhex |
F4 |
F3 |
F2 |
F1 |
F0 |
E6 |
E5 |
E4 |
|
6thhex |
G5 |
G4 |
G3 |
G2 |
G1 |
G0 |
F6 |
F5 |
|
6thhex |
H6 |
H5 |
H4 |
H3 |
H2 |
H1 |
H0 |
G6 |
02608041003380:SCTS短信息發(fā)送時(shí)間，02/06/08/14：00：33.08。
26：UDL經(jīng)處理后的8位碼（octet）短信息字節(jié)長(zhǎng)度，它小于消息ASCII碼的長(zhǎng)度。
32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608：UD 編碼后的PDU數(shù)據(jù)，短信息內(nèi)容“2002/06/08/13：48ID102OKID103OK ID201FAIL”。
3 短信息的發(fā)送
與接收短信息一樣，發(fā)送時(shí)也要先建立聯(lián)接，傳送一些初始化指令，然后發(fā)送短消息內(nèi)容。下面是用SIEMENS S3508i發(fā)送一個(gè)短信息的例子，內(nèi)容為：“2002/06/08/13:48 ID102OK ID103OK ID201FAIL”。其ASCII碼為：“32030322F30362F30382F31333A34382049443130324F4B
2049443130334F4B2049443230314641494C20”。
發(fā)送：ATE {請(qǐng)求建立聯(lián)接}
手機(jī)回答：OK {已建立聯(lián)接}
發(fā)送：AT+CMGF=0 {選擇PDU模式}
手機(jī)回答：OK
發(fā)送：AT+CSMS=0{檢測(cè)手機(jī)是否支持SMS命令}
手機(jī)回答：OK
發(fā)送：AT+CMGS=52{發(fā)送短信息，52 octets（不包括最初9個(gè)短信息元字節(jié)）}
手機(jī)回答：>{允許上傳數(shù)據(jù)，ASCII碼是（$20H，$2EH）}
發(fā)送：0891683108701305F011000B813179133208F10000AA2632184CF682D95
E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B19834926081A
不計(jì)最初9個(gè)短消息信元字節(jié)，本短信息有52字節(jié)（104個(gè)字符）。AT+CMGS僅說(shuō)明了SMSC信息內(nèi)容的長(zhǎng)度，在收到手機(jī)回答的>符號(hào)手才發(fā)送PDU數(shù)據(jù)串，并以（CTRL^Z）結(jié)束。
PDU數(shù)據(jù)串的內(nèi)容說(shuō)明如下：
08：短信息信元SMSC（短信息中心號(hào)碼）的字節(jié)長(zhǎng)度
91：短信息中心號(hào)碼類(lèi)型，91表明中心號(hào)碼是國(guó)際通用電話號(hào)碼。
683108701305F0：短信息中心號(hào)碼：8613807310500。
11：PDU SMS發(fā)送的文件頭字節(jié)。這里11指正常發(fā)送短信息。
00：信息類(lèi)型。這里00指讓手機(jī)自動(dòng)加上主叫號(hào)碼。
0B：被叫號(hào)碼長(zhǎng)度。
81：被叫號(hào)碼類(lèi)型。
3179133208F1：被叫號(hào)碼13973123801。
00：協(xié)議標(biāo)識(shí)。
00：短信息編碼類(lèi)型是GSM Default Alphabet。
AA：短信息被保留的時(shí)間為4天，其計(jì)算方法依照表3。
| VP值 |
短消息有效時(shí)間長(zhǎng)度 |
| 0～143 |
（VP+1）×5分鐘 |
| 144～167 |
12時(shí)+（VP-143）×30分 |
| 168～196 |
1天×（VP-166） |
| 197～255 |
1周×（VP-192） |
26：PDU格式短信息編碼后字節(jié)長(zhǎng)度。
32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D
97A02451068B1983492608：編碼后的PDU數(shù)據(jù)，短信息內(nèi)容為“2002/06/08/13：
48ID102OKID103OK ID201FAIL”。
1A：ASCII碼CTRL^Z：報(bào)文結(jié)束標(biāo)志。
4 應(yīng)用情況及常見(jiàn)主要問(wèn)題的解決
筆者用MCS-51系列的單片機(jī)研制了一個(gè)手持式的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，通過(guò)SIMEENS手機(jī)，利用GSM的SMS傳輸數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)多個(gè)省市較大數(shù)量長(zhǎng)期廣泛的使用，性能良好，沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。證明上述設(shè)計(jì)用，性能良好，沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。證明上述設(shè)計(jì)是正確的。但在調(diào)試和試用階段也遇到了如下問(wèn)題：
（1）接口電平
手機(jī)的電纜接口電平一般是3V左右，單片機(jī)系統(tǒng)的工作電壓一般為2.7～5.5V，范圍較寬，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_，需在接口加電平限制電路，詳見(jiàn)圖1。
（2）部分城市無(wú)法使用
一些城市的SMS平臺(tái)不允許使用缺省短消息服務(wù)中心號(hào)碼的協(xié)議，只需在發(fā)送的PDU數(shù)據(jù)前面幾個(gè)字節(jié)加上中心號(hào)碼即可，詳見(jiàn)本文發(fā)送實(shí)例。
（3）不能接收已正確發(fā)送的短消息
除GSM的SMS信道擁塞原因外，主要是PDU中PID字節(jié)的設(shè)置，使得收到的信息要存入SIM卡，而SIM卡已滿，故不再接收信息。改變PID的設(shè)置即可。
（4）收不到開(kāi)機(jī)前的短消息
主要是發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)短消息有效時(shí)間VP值設(shè)置不當(dāng)造成的。
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