基于串口通信的短信收發(fā)中間件的研究與設(shè)計(jì)

丁永尚，何旭明，朱 亮，芮文艷

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

隨著移動(dòng)通信和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)越來越成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦斜夭豢缮俚耐ㄐ殴ぞ摺?jù)工業(yè)和信息化部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前，我國移動(dòng)電話普及率達(dá)到每百人80.2部，超過固定電話28.1%，其用戶已躍居世界第一位[1]。

SMS業(yè)務(wù)將手機(jī)的通話功能和尋呼機(jī)的尋呼功能合二為一，可以靈活地發(fā)送和接收各種信息。很多企事業(yè)單位開始根據(jù)自身的需求，以短信息的形式發(fā)送企事業(yè)產(chǎn)品、服務(wù)、各種促銷活動(dòng)、通知、公告等信息；利用短信息提供信息互動(dòng)查詢，實(shí)現(xiàn)企事業(yè)內(nèi)部以及企事業(yè)與客戶之間的有效溝通，加強(qiáng)企事業(yè)單位內(nèi)部管理和客戶關(guān)系管理[2]。 作為高職院校，根據(jù)高校繳費(fèi)管理工作的需要和發(fā)展趨勢(shì)，加入短信平臺(tái)也將顯得尤為重要。

基于以上考慮，本文在對(duì)GSM數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、串口通信、AT指令和PDU編解碼進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于串口通信的短信收發(fā)中間件，根據(jù)提供的接口可方便地應(yīng)用于其他軟件中。

1 中間件在應(yīng)用系統(tǒng)中的地位

為了能夠使得應(yīng)用系統(tǒng)中的短信息收發(fā)模塊具有更強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可管理性，更具有模塊強(qiáng)內(nèi)聚性、低耦合性的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的中間件和應(yīng)用系統(tǒng)之間以數(shù)據(jù)庫作為訪問接口，即可把本中間件看作是短信底層接口通信模塊層 MC（Message Communication）、應(yīng)用層中可設(shè)計(jì)短信收發(fā)平臺(tái)層 MR（Message Receive and send）和短信應(yīng)用層 MA（Message Application），形成獨(dú)立的三層架構(gòu)。

其中MC（中間件）作為短信平臺(tái)框架的基礎(chǔ)，包含了系統(tǒng)的核心技術(shù)，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，也是本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

MC作為MR的核心組件是非常重要的，MC能夠把所有與硬件（GSM Modem）交互的細(xì)節(jié)全部封起來，與其他模塊以數(shù)據(jù)庫表為接口相互協(xié)調(diào)工作。不論是對(duì)于MR還是MA來說，MC都是透明的，MC實(shí)際上起到的作用就是將GSM Modem與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫緊密地聯(lián)系起來，第三方應(yīng)用時(shí)只需要對(duì)MC中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作，就可以正常地對(duì)GSM Modem進(jìn)行控制，從而獲得對(duì)短信息的操作權(quán)。

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

2 中間件（MC）功能設(shè)計(jì)

MC作為硬件（GSM Modem）和數(shù)據(jù)庫的樞紐，設(shè)計(jì)應(yīng)該具備以下功能：

（1）被動(dòng)處理：將GSM Modem接入到計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)COM口上，當(dāng)GSM Modem接收到信息并且通過COM反饋到MC后，MC可以把收到的的短信數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中。

（2）主動(dòng)處理：當(dāng)數(shù)據(jù)庫中的信息發(fā)送表中有新的數(shù)據(jù)時(shí)，MC每隔1 min進(jìn)行掃描，并在作出反應(yīng)后，MC把相關(guān)數(shù)據(jù)通過COM口發(fā)送給GSM Modem。

MC功能示意圖如圖2所示。

圖2 MC功能示意圖

3 底層通信類庫框架設(shè)計(jì)

ATPort類庫設(shè)計(jì)的目的是把底層調(diào)用AT指令進(jìn)行串行通信的細(xì)節(jié)分裝，然后以方法的形式提供外部調(diào)用接口，使整個(gè)短信平臺(tái)有一個(gè)很好的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和低耦合性；而且編譯封裝之后可以以二次開發(fā)包的身份供其他程序員或項(xiàng)目使用。ATPort類庫的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.1 類庫接口

其他模塊只需要訪問ATPort類的7個(gè)公共方法即可很方便地實(shí)現(xiàn)短消息平臺(tái)系統(tǒng)。7個(gè)接口方法的功能和參數(shù)描述如下：

圖3 ATPort類庫的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3.2 類庫處理事務(wù)流程

調(diào)用此類庫進(jìn)行AT串口編程時(shí)，首先要調(diào)用Sms_Connection方法對(duì)GSM Modem進(jìn)行硬件初始化，包括串口號(hào)、串口速率等參數(shù)設(shè)置；之后打開相應(yīng)串口，檢驗(yàn)GSM Modem的初始化是否成功。成功之后，即可以進(jìn)行調(diào)用Sms_Send方法發(fā)送短信、調(diào)用Sms_Receive接收短信、調(diào)用Sms_Delete方法刪除短信等事務(wù)處理。處理完之后調(diào)用Sms_Disconnection方法斷開終端與串口的連接。具體的流程如圖4所示。

圖4 事務(wù)流程

流程代碼如下：

4 中間件與應(yīng)用層之間接口數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

模塊高內(nèi)聚、低耦合性是軟件開發(fā)必須重點(diǎn)考慮的問題，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用層（MR）與中間件（MC）之間的接口以數(shù)據(jù)庫的形式設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求應(yīng)該有7個(gè)表，即待發(fā)短信表、正在發(fā)送表、發(fā)送成功表、發(fā)送失敗表、過期未發(fā)送表、收到新短信表、收到短信已讀表等7個(gè)數(shù)據(jù)表，而且7個(gè)數(shù)據(jù)表在結(jié)構(gòu)上是一致的。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 接口數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)

至此，本文就完成了整個(gè)中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用系統(tǒng)如典型的信息管理系統(tǒng)，對(duì)中間件來說只是一個(gè)提供數(shù)據(jù)的對(duì)象，此數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫的方式提供。基于這樣一種架構(gòu)，不僅使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更清晰，而且更易于管理、維護(hù)和擴(kuò)充。

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于串口通信的短信收發(fā)中間件系統(tǒng)，由于其具有很強(qiáng)的高內(nèi)聚和低耦合性，可直接應(yīng)用于各種應(yīng)用系統(tǒng)，如家校通系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)、圖書信息查詢系統(tǒng)、教務(wù)信息系統(tǒng)等。但本中間件還有改進(jìn)之處，例如對(duì)于彩信（MMS）格式的支持。隨著3G的逐步發(fā)展，彩信的使用已經(jīng)逐漸滲入到普通百姓的生活當(dāng)中，多媒體信息的表現(xiàn)形式將在不久的將來占據(jù)越來越多的市場(chǎng)的份額。克服GSM Modem的自身瓶頸（如發(fā)送穩(wěn)定性和發(fā)送吞吐量），可以考慮采用 “GSM Modem池”的方式來構(gòu)架短信平臺(tái)。

[1]肖明華.Wap業(yè)務(wù)發(fā)展淺析[J].科技和產(chǎn)業(yè)，2005（2）.

[2]王子禎，孫亞夫.移動(dòng)定位業(yè)務(wù)的開發(fā)[J].微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006（1）：23-25.

[3]郭梯云，鄔國揚(yáng)，李建東.移動(dòng)通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1995.

[4]張?jiān)?基于GSM的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析[J].無線電工程，2001（4）.

[5]劉濤.基于手機(jī)模塊TC35的單片機(jī)短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)，2003（3）.

[6]Dino Esposito.構(gòu)建 Web解決方案[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[7]劉德山，楊春志.基于C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（12）.

[8]歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì).AT command set for GSM mobile equipment.1999.

[9]SIEMENS.SIEMENS mobile.AT command set.2002.