基于STM32的GSM模塊綜合應用

宋維 崔曉坤

摘要：GSM模塊短信收發(fā)系統(tǒng)廣泛應用于實時性要求不高的遠程監(jiān)控和測控系統(tǒng)當中。介紹一種GSM模塊短信收發(fā)采集控制系統(tǒng)，特別是對STM32微處理器的端口配置和GSM模塊短信收發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)進行了詳細討論。

關鍵詞：STM32；GSM；SMS；雙串口

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)18-4536-02

Comprehensive Application of STM32 Based on GSM module

SONG Wei, CUI Xiao-kun

（Guangdong Institute of Science And Technology, Guangzhou 510640,China）

Abstract：GSM module SMS sending and receiving system applied to remote monitoring and control system where real time performance is not highly required. This paper puts emphasis on a data acquisition and control system which send and receive text messages.And particu? larly, the realization of STM32 microprocessor port configuration and GSM module SMS sending and receiving mechanism were discussed. Key words：STM32；GSM；SMS；Dual serial communication

GSM模塊短信收發(fā)系統(tǒng)廣泛應用于實時性要求不高的遠程監(jiān)控和測控系統(tǒng)當中。移動通信技術和各種無線局域網(wǎng)絡技術的發(fā)展，給計算機遠程數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)提供了更豐富、更合理的數(shù)據(jù)傳輸手段，這些手段也逐步滲入到各類系統(tǒng)當中形成各種跨視界跨地域的無線遠程采集和控制系統(tǒng)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳輸、遠程抄表、電力和油田監(jiān)測，往往由于環(huán)境條件惡劣、距離遙遠，不適合進行數(shù)據(jù)的有線傳輸。GSM（全球移動通信系統(tǒng)）作為現(xiàn)代無線遠程通訊技術的代表已經(jīng)發(fā)展得十分成熟完善，采用GSM網(wǎng)絡傳輸信息價格便宜，技術可行[1]?；贕SM的無線遠程采集和控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)有線控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：通訊范圍廣泛、系統(tǒng)經(jīng)濟性較好、總體結構簡單等，作為一種廉價、便捷的數(shù)據(jù)采集和控制方案受到人們的青睞[2]。

該文討論一種GSM模塊短信收發(fā)采集控制系統(tǒng)，重點探討微處理器的端口配置和GSM模塊短信收發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)。該系統(tǒng)采用基于Cortex M3內(nèi)核的STM32作為現(xiàn)場監(jiān)測和控制核心，利用Siemens公司的TC35i模塊，通過短消息來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。STM32作為32位微處理器，具有主頻高，速度快，功耗低等特點，由于價格低廉，代替8位單片機是大勢所趨，而且接口豐富，具有良好的通用性和針對各種控制和監(jiān)測系統(tǒng)的可擴展性。

GSM模塊短信收發(fā)采集控制系統(tǒng)是一個可以由用戶通過手機短信來進行遠程控制的終端模塊。用戶可以通過中文和英文短信來控制開關量的接通與斷開、或查詢開關量（I/O口）的開關狀態(tài)，及其它復雜控制，也可以外接AD口或數(shù)字傳感器采集系統(tǒng)完成測量、數(shù)據(jù)采集。操作者可以通過短信指令，按照事先定義好的內(nèi)容對設備進行控制，也可由現(xiàn)場設備返回監(jiān)控狀態(tài)，或發(fā)出各類告警信息。除此之外，還可以經(jīng)過串口連接上位機，通過配套的上位機軟件實時監(jiān)測GSM模塊短信收發(fā)采集控制系統(tǒng)的狀態(tài)。

系統(tǒng)由TC35i模塊和以STM32為核心的短信收發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控單元兩部分組成。TC35i模塊是由Siemens公司生產(chǎn)的GSM模塊，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705[3]。TC35i有40個引腳，通過一個ZIF連接器引出。這40個引腳按功能可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)傳輸接口、SIM卡接口、音頻接口和控制信號部分。用戶通過RS232接口，用AT指令對其進行控制[4]。

AT指令是主要移動電話生產(chǎn)商共同為GSM研制的一整套指令，其中包括對SMS的控制[5]。AT指令是以"AT"為前綴,以回車符< CR >為后綴（即ASCII字符 ，對某些模塊的操作序列可以只 為后綴）的ASCII指令序列，用于和GSM模塊通訊。

TC35i負責短信的收發(fā)。以STM32為核心的短信收發(fā)系統(tǒng)則用來讀取TC35i收到的短信，并執(zhí)行相應的測量、數(shù)據(jù)采集、控制、無線通信功能。兩者之間通過RS232串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。GSM無線通信控制終端通過GSM網(wǎng)絡和監(jiān)控中心進行雙向的信息傳輸。系統(tǒng)硬件結構如圖1所示。

TC35i集成了標準的RS232接口，通過MAX232芯片做電平轉換，TC35i即可通過串行口與STM32芯片進行通信。需要注意的是TC35i模塊作為數(shù)據(jù)通信設備（DCE）連接，RxDO引腳為輸出腳，TxDO為輸入腳。系統(tǒng)與GPRS模塊采用串口連接。模塊要正常

STM32通過串口收發(fā)AT指令和獲取PDU協(xié)議單元字段來完成與GSM模塊交互。GSM模塊負責短信與服務中心間的收發(fā)。

如果AT被正確執(zhí)行,則GSM模塊返回以OK結尾的字符串,如果未被正確執(zhí)行,返回以ERROR結尾的字符串。程序中根據(jù)這點來判斷GSM模塊有無正確返回。除此之外，還有第三種情況，即GSM模塊無響應，這時沒有任何返回值，對于這種情況可以通過設置超時來進行重發(fā)處理。這要求以上的串口初始化過程后，同時也要初始化定時器或RTC實時時鐘，以便產(chǎn)生一個定時的基準。

用于短信收發(fā)和相關程序設計的常用AT指令有:

AT+IPR?；用于查詢模塊與主控MPU通訊的波特率，同樣該指令也可完成波特率的設定。

AT+CMGF=[] ；用于設置短信的模式：< mode >為1，短信為文本模式；< mode >為0，短信為PDU模式。文本模式用來發(fā)送英文和數(shù)字，PDU模式則還可以用來發(fā)送中文。本系統(tǒng)收發(fā)的是中文短信，因此采用PDU模式。

AT+CMGR=；讀取短信，< seiral >為短信的位置序號。

AT+CMGD=< seiral >；刪除短信，< seiral >為短信的位置序號。

AT+CMGS=<發(fā)送內(nèi)容>；采用PDU模式時發(fā)送中文內(nèi)容短信[7]。

系統(tǒng)對于中文短信的發(fā)送是通過AT+CMGS指令完成的。在發(fā)送之前先要按照PDU編碼的格式構造中文短信。由于STM32編譯器本身對中文處理為gb2312代碼，而PDU協(xié)議編碼對中文是采用UTF-8的編碼，因此中文短信要通過GSM網(wǎng)絡傳輸，傳輸之前應該將GB2312轉換為unicode編碼。這可以通過查表方式完成，即設置一個gb2312編碼和相應UTF-8編碼的結構體數(shù)組，形成漢字編碼表。結構體的第一個元素為漢字的gb2312編碼，這樣可以用二分法快速數(shù)據(jù)查找算法查找到該漢字在gb2312編碼表數(shù)組中的位置，該位置對應的結構體第二個元素就是對應的unicode編碼。如果要將PDU編碼中的漢字讀出，則需要另外一個UTF-8到gb2312的編碼表，同樣可以通過二分法快速得到GSM短信內(nèi)容的gb2312編碼。

基于STM32的GSM模塊短信收發(fā)采集控制系統(tǒng)，適用范圍廣，適合在野外不方便到達的地方或車間等不易操作的地方使用；維護費用極低；可靠性好。它的雙串口功能使特定時段用戶通過PC上位機調(diào)試和監(jiān)控操作變得更加直觀、方便。不足的地方是它對用戶的短信指令響應時間確定性不高，不適用于高實時性的場合。