基于GSM模塊的遠程無線廣告系統的設計

洪家平，許 力(湖北師范學院 計算機科學與技術學院，湖北 黃石 435002)

0 概述

GSM模塊也稱為GSM調制解調器，它是繼GSM手機之外又一種非常重要的GSM通信系統終端設備，是傳統Modem與GSM無線移動通信系統相結合的一種數據通信設備。它的出現改變了傳統的GSM移動通信系統以話音為主的通信手段，打開了GSM網絡數據通信及應用的又一扇大門。

隨著GSM移動網絡的快速發展，GSM短消息已成為GSM通信中的重要部分，GSM短消息業務具有向移動用戶收發由字符或數字組成的且不超過140字節文本信息的能力，由于它采取的是存儲轉發模式，短消息被發送出去后先存儲在短消息業務中心，再由短消息業務中心根據尋找目標移動終端的路由信息發送給目標移動終端，因此，GSM短消息的傳遞是有保證的，即使一個目標移動終端暫時不可達，網絡也會保留發送給它的短消息，并等到該移動終端又出現在網絡中以后再傳送該短消息。

本文介紹了基于GSM模塊控制的遠程信息顯示系統，以GSM模塊作為GSM網絡的終端接入設備并進行短消息的收發，借助液晶或其他種類的顯示屏可實現無線遠距離的信息發布。該系統通過對給定號碼的手機或給定IP地址的計算機短信平臺可以隨時向其發布信息，實現遠程信息的更新與管理。

1 系統的硬件電路設計

如圖1所示，本系統的硬件組成電路分為：GSM模塊、控制模塊和液晶顯示模塊等幾個部分。控制模塊即GSM模塊與單片機的接口電路，液晶顯示模塊即單片機與LED液晶顯示的接口電路部分，系統采用的GSM模塊是西門子公司推出的TC35芯片。

1.1 TC35 GSM模塊結構及特點

西門子公司生產的TC35是一款雙頻900/1800MHz高度集成的GSM模塊，如圖2所示，TC35主要由GSM基帶處理器(GSM Baseband Processor)、GSM射頻模塊(Radio)、供電模塊(ASIC)、閃存(Flash)、ZIF連接器(ZIF connector pins )、天線接口(Antenna connector)等六部分組成。作為TC35核心的基帶處理器主要處理GSM終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中所有的模擬和數字功能。它由一個混合了信號基帶IC、包括所有蜂窩系統模擬和數字功能的單個芯片組成，核心是C166MCU處理器和數字信號處理器，用來控制模塊內的各種信號的傳輸、轉換以及放大等處理過程。GSM射頻部分是一個單片收發器SMARTi，它由一個外差式接收器、變頻調環路發送器、一個射頻鎖相環路和一個全集成中頻合成器功能塊組成，共同完成對射頻信號的接受、發送等處理。由于GSM模塊電流變化非常大，空閑時電流小于3mA，在通話期間的電流最大可達2A，這就對供電電路提出了較高的要求。GSM模塊電源ASIC部分使用線性電壓調節器把外部輸入電源電壓VBATT+進行穩壓處理后供GSM亟待處理器和GSM射頻部分用。GSM射頻部分的功率放大器對電源電壓要求不高，所以直接使用外部的輸入電壓VBATT+。

圖1 系統總體結構原理圖

1.2 TC35與單片機的硬件接口電路與分析

在本系統中用到的TC35集成GSM模塊，支持數字、語音、短消息等功能，由于不需要聲音功能和電池充電功能，因此只需要正確設計出啟動電路、SIM卡電路和RS232接口電路便可與單片機或PC機的串口連接實現數據收發。如圖3所示是TC35與單片機89C52的硬件接口電路原理圖。

圖2 TC35功能模塊結構框圖 圖3 GSM模塊TC35與MCU的硬件接口電路原理圖

2 系統軟件設計與分析

本系統主程序的功能是上電后，完成系統的初始化，然后等待PC端或TC35模塊端的命令到達，并根據命令的內容完成相應的動作，比如發送或接收短信。

系統初始化包括單片機初始化及TC35模塊的初始化工作。單片機初始化主要是對串口及定時器的寄存器進行設置。本系統中，串口設置為波特率19.2kbps，并設置定時器0進行延時，用于產生模擬串口所需的波特率。TC35模塊的初始化，則通過單片機發送AT指令集對TC35模塊進行設置。如圖4是串口中斷軟件流程圖。

單片機對TC35的控制是通過AT指令集完成的，并由TC35對指令的響應值來做出相應的動作。對短息的接收方式，單片機采用串口中斷方式，當串口中斷發生時，便判斷是否為新消息提示，從而進行下一步的操作。發送短信息則采用查詢方式，在主程序中對串口進行循環查詢，對查詢結果執行相應的操作。

系統中的短消息通常使用的是Text(文本)和PDU(Protocol Data Unit，協議數據單元)模式。PDU模式不僅支持英文短信，也支持中文短信。PDU模式收發短信可以使用3種編碼：即7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發送普通的ASCII字符，8-bit編碼通常用于發送數據消息，UCS2編碼用于發送Unicode字符。一般的PDU編碼由下表中的幾個部分項組成，每項的含義如表1：

表1 PDU編碼組成項及其含義

通過向GSM模塊寫入不同的AT指令，能實現多種功能，如中文模式設置、發送、接收、刪除SMS消息等。TC35所使用的AT指令的返回格式為：

<返回消息>。

軟件設計中的部分程序代碼如下：

//AT指令的定義

char AT_AT[]={"AT "};//連機

Char AT_CREG [] = {"AT+CREG? "}; //狀態查詢

char AT_CREGINIT[]={"AT+CREG=1 "}; //狀態初始化

char AT_ATE[]={"ATE0 "}; //存儲設置參數

char AT_Save[]={"AT&W "}; //存儲其他參數

char AT_CMGF[]={"AT+CMGF=1 "}; //指定文本格式信息

char AT_CMGFNMEA[]={"AT+CMGF=0 "}; //指定PDU格式信息

char AT_CSCS[]={"AT+CSCS=”GSM” "}; //設置字體

// 串口初始化

Void init_serialcom (void)

{

SCON=0x50;

TMOD|=0x21;

PCON|=0x80;

TH1=0xFD;

IE|=0x90;

TR1=1;

TI=1;

}

圖4 串口中斷軟件流程圖

3 結語

本文介紹了運用TC35模塊進行遠程廣告牌信息顯示、更新及有關軟、硬件系統的設計，對于路途遙遠或不方便到達的廣告系統，采用GSM的無線通信方式顯得尤其方便和快捷。GSM模塊除了常規語音和短信處理這方面的應用外，還可以應用于諸如各種實時數據的采集、過程控制、智能安防、遠程監測與報警等。隨著GSM網絡的廣泛應用，相信GSM模塊應用的領域會更多地得到開發。

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