BENQ-M23 GSM/GPRS模塊在遠(yuǎn)程智能家居控制中的應(yīng)用

摘 要:針對(duì)智能家居的應(yīng)用場(chǎng)合，提出采用BENQ公司的M23模塊，借助SMS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，詳細(xì)介紹了M23 GSM/GPRS通信模塊的性能特點(diǎn)，電源與通信電路設(shè)計(jì)及調(diào)試方法，并分析了M23模塊在遠(yuǎn)程智能家居控制應(yīng)用中的軟件設(shè)計(jì)方法。綜合調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用上述方法構(gòu)建的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)于其他需要應(yīng)用M23模塊的系統(tǒng)也有很好的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:M23; 遠(yuǎn)程控制; 單片機(jī); AT指令; 智能家居

中圖分類號(hào):TN914-33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)18-0041-03

Application of BENQ-M23 Module in Remote Control of Intelligent House

XU Jin-qiang

(Department of Communication Engineering， Weihai Vocational College， Weihai 264210， China)

Abstract: A remote control system with SMS platform based on BENQ-M23 module is introduced for the application of the intelligent house. The performance characteristics of GSM/GPRS M23 module， as well as the design principle and methods of hardware circuit and software program are discussed in detail. The experimental results show that the control system based on M23 works stably and has practicability. This scheme has a good reference value for other applications which need M23 module.Keywords: M23; remote control; MCU; AT instruction; intelligent house

0 引 言

對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控可以采取多種方式，其中借助短信(SMS)服務(wù)平臺(tái)或通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能傳送數(shù)據(jù)或命令是重要方式之一[1]。

BENQ公司的M22/M23模塊是目前市場(chǎng)上的主流GSM/GPRS模塊之一，可以應(yīng)用于GSM短信息通信以及語音通信。其中，短信息適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，數(shù)據(jù)量不大的數(shù)據(jù)通信。由于支持GPRS和嵌入式的TCP/IP，M23還可以用于實(shí)時(shí)性要求較高，數(shù)據(jù)量相對(duì)較大，傳輸速度相對(duì)較快的數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域[2-3]。

1 M23模塊功能簡(jiǎn)介與電源設(shè)計(jì)

M23主要由GSM基帶控制器、射頻模塊、供電模塊(VBAT)、閃存、ZIF連接器、音頻、天線接口、常用接口等部分組成。該模塊具有短消息服務(wù)、語音通話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑢?duì)外可提供天線接口、模擬音頻接口、異步串接口、SIM卡接口等，給用戶設(shè)計(jì)帶來很大的方便[4-5]。

無線通信模塊的耗電具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，在待機(jī)狀態(tài)、基站的握手狀態(tài)、通話狀態(tài)、撥號(hào)狀態(tài)或是在信號(hào)強(qiáng)弱不同的地方這些因素都會(huì)直接影響無線模塊的耗電，因此電源設(shè)計(jì)非常重要。M23推薦的電源電壓范圍為3.6～4.2 V直流，在工作中模塊的最大瞬間電流能夠達(dá)到1.7 A。考慮到大電流的需要，電源設(shè)計(jì)方案采用LM7805和LM2576開關(guān)穩(wěn)壓芯片的聯(lián)合設(shè)計(jì)。直流電源(+12 V)輸入給LM7805，輸出的5 V直流電壓對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電，與此同時(shí)通過LM2576產(chǎn)生4 V直流電壓供給M23[6]。

2 M23模塊與MCU和PC機(jī)間的通信電路設(shè)計(jì)

M23模塊配備了UART/RS 232接口，通過它可以與MCU，PC連接，將MCU和PC機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，方便了控制中心的后臺(tái)設(shè)計(jì)。當(dāng)M23模塊與MCU通信時(shí)，只需要將模塊的RXD，TXD與MCU的RXD，TXD交叉相連就可以了。由于M23模塊與PC的邏輯電平不一致，因此模塊與PC機(jī)通信時(shí)，必須進(jìn)行信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可以由專用電平轉(zhuǎn)換芯片SIPEX3238實(shí)現(xiàn)[7]。

開發(fā)人員初次使用M23模塊，可以利用M23與PC間的串口通信功能，借助串口調(diào)試助手或超級(jí)終端，理解M23的工作過程。例如，在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，可以采用8位平撥開關(guān)，分別控制M23的串口與MCU連接或者與DB9連接。當(dāng)開關(guān)1斷開，開關(guān)2連通時(shí)，模塊的串口與DB9連通，此時(shí)模塊不受MCU控制，可以用PC機(jī)通過串口調(diào)試程序直接對(duì)模塊進(jìn)行配置或者測(cè)試。在測(cè)試正常后，就可以將開關(guān)1連通，開關(guān)2斷開。此時(shí)，MCU與M23模塊通信。

3 M23模塊常用指令與調(diào)試方法

下面以智能家居防盜報(bào)警遠(yuǎn)程控制中主要用到的短消息命令為例，介紹與SMS相關(guān)的AT命令、調(diào)試方法及程序設(shè)計(jì)。

3.1 常用的AT指令

在SMS短消息的編碼方式中，TextMode是純文本方式。Text模式的短信息發(fā)送和接收比較簡(jiǎn)單，只能發(fā)送ASCII碼信息，如不需要傳中文，則最好采用Text模式發(fā)送和接收短信息。這種模式對(duì)于智能家居遠(yuǎn)程控制而言已經(jīng)足夠[8]。

GMS模塊的通信全部采用Al+XXX的格式完成，與SMS相關(guān)的主要AT指令如表1所示[9]。

表1 主要AT指令

連機(jī)AT回車GSM模塊連機(jī)后回答OK

發(fā)送模式設(shè)置AT+CMGF=1回車采用文本模式，PDU模式為AT+CMGF=0

短消息中心設(shè)置AT+CSCA=“XXX”回車具體號(hào)碼由當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)商決定

接收短消息AT+CMGR=X回車從X存儲(chǔ)區(qū)接收消息

刪除短消息AT+CMGD=X回車從X存儲(chǔ)區(qū)刪除消息

發(fā)送短消息AT+CMGS=“XXX”發(fā)送短消息的目標(biāo)號(hào)碼

………

3.2 AT指令調(diào)試方法

任何一個(gè)GSM模塊首次使用時(shí)，必須要測(cè)試其工作是否正常。利用上面介紹的PC機(jī)通信電路，可以采用Windows自帶的超級(jí)終端，也可以使用各種串口調(diào)試助手軟件進(jìn)行調(diào)試。下面以串口調(diào)試助手為例，介紹調(diào)試過程。

圖1為通過串口發(fā)送各AT命令后M23模塊的返回結(jié)果。根據(jù)返回的數(shù)據(jù)即可判斷M23的工作情況，為后續(xù)控制程序的編寫提供了依據(jù)。值得注意的是，在通信的波特率上，M23是一個(gè)自適應(yīng)的波特率，即M23支持從1 200~115 200 b/s的任何一個(gè)標(biāo)稱的波特率，而不必另外使用AT指令去設(shè)置波特率[10]。

如圖1所示，在發(fā)送連機(jī)、模式設(shè)置、設(shè)置短消息中心等命令后，正常情況下M23原樣返回指令，并在回車換行后添加OK字符。AT+CMGL=“REC UNREAD”為列出未讀短信的命令，M23返回SIM卡中未讀短信的位置、電話號(hào)碼、接收日期、短信內(nèi)容等信息。圖1中的未讀短信內(nèi)容為“GOOD LUCK!”。

圖1 串口調(diào)試助手調(diào)試AT指令過程

3.3 單片機(jī)與M23通信模塊的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，承擔(dān)著系統(tǒng)初始化、短信息的接收/解釋、發(fā)送控制命令，以向用戶發(fā)送家居環(huán)境和報(bào)警信號(hào)短信息的功能。M23模塊初始化以及單片機(jī)與GSM通信的流程圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 初始化M23模塊流程圖

圖3 單片機(jī)與M23模塊通信程序流程圖

程序開始處需要定義各命令及函數(shù)，如下:

char code ATAT_M23[]=\"AT\";//聯(lián)機(jī)指令

char code AT_M23[]=\"AT+\";//必發(fā)前綴

char code Text_M23[]=\"CMGF=1\";//設(shè)置文本格式

char code Center_M23[]=\"CSCA=\\\"+8613800631500\\\"\";//短消息中心

char code Message3_M23[]=\"GOOD LUCK!\";//要發(fā)送的短信內(nèi)容

char code Read_M23[]=\"CMGL=\\\"REC UNREAD\\\"\";//讀取未讀短信

…

/*******函數(shù)聲明*******/

void SendASC(char ASC);//發(fā)送1個(gè)字符

void SendToM23(char *P，unsigned char geshu);// 發(fā)送1個(gè)命令

void SetText(void);//設(shè)置文本模式

void SetCenter(void);//設(shè)置短消息中心

void SendMessage();//發(fā)送短信息

void LinkM23(void);//聯(lián)機(jī)指令

void RecMessage(void);//讀取未讀短信

…

4 結(jié) 語

經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，依據(jù)上述方法構(gòu)建的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，較好地完成了控制任務(wù)。值得注意的是，M23對(duì)電源有較高要求，這一點(diǎn)不容忽視。例如，在M23初步調(diào)試階段，使用了數(shù)字程控電源YB3203，結(jié)果發(fā)現(xiàn)M23無法連機(jī)。在電源輸出端加上2 000 μF的大電容，并且將電源電壓調(diào)整至5.1 V時(shí)，M23才正常工作。實(shí)際設(shè)計(jì)方案中，由于LM2576具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為M23的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。軟件編程方面，在給M23發(fā)送AT命令時(shí)，一定要先多發(fā)送幾遍連機(jī)命令，以保證M23正常連機(jī)，而且在發(fā)送不同AT命令時(shí)，命令間最好加上2 s左右的延時(shí)，以保證指令被可靠接收和執(zhí)行。

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