基于串口通信的短信收發(fā)中間件的研究與設計

丁永尚，何旭明，朱 亮，芮文艷

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 蘇州 215104）

隨著移動通信和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，手機越來越成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦斜夭豢缮俚耐ㄐ殴ぞ?。?jù)工業(yè)和信息化部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前，我國移動電話普及率達到每百人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)務將手機的通話功能和尋呼機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、各種促銷活動、通知、公告等信息；利用短信息提供信息互動查詢，實現(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)高校繳費管理工作的需要和發(fā)展趨勢，加入短信平臺也將顯得尤為重要。

基于以上考慮，本文在對GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡、串口通信、AT指令和PDU編解碼進行研究的基礎上，設計并實現(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用于其他軟件中。

1 中間件在應用系統(tǒng)中的地位

為了能夠使得應用系統(tǒng)中的短信息收發(fā)模塊具有更強的可擴展性和可管理性，更具有模塊強內(nèi)聚性、低耦合性的特點，本文設計的中間件和應用系統(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）、應用層中可設計短信收發(fā)平臺層 MR（Message Receive and send）和短信應用層 MA（Message Application），形成獨立的三層架構(gòu)。

其中MC（中間件）作為短信平臺框架的基礎，包含了系統(tǒng)的核心技術(shù)，是系統(tǒng)實現(xiàn)的難點，也是本文重點研究的內(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。不論是對于MR還是MA來說，MC都是透明的，MC實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，第三方應用時只需要對MC中的數(shù)據(jù)庫進行標準操作，就可以正常地對GSM Modem進行控制，從而獲得對短信息的操作權(quán)。

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

2 中間件（MC）功能設計

MC作為硬件（GSM Modem）和數(shù)據(jù)庫的樞紐，設計應該具備以下功能：

（1）被動處理：將GSM Modem接入到計算機標準COM口上，當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）主動處理：當數(shù)據(jù)庫中的信息發(fā)送表中有新的數(shù)據(jù)時，MC每隔1 min進行掃描，并在作出反應后，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計

ATPort類庫設計的目的是把底層調(diào)用AT指令進行串行通信的細節(jié)分裝，然后以方法的形式提供外部調(diào)用接口，使整個短信平臺有一個很好的擴展性、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個公共方法即可很方便地實現(xiàn)短消息平臺系統(tǒng)。7個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 類庫處理事務流程

調(diào)用此類庫進行AT串口編程時，首先要調(diào)用Sms_Connection方法對GSM Modem進行硬件初始化，包括串口號、串口速率等參數(shù)設置；之后打開相應串口，檢驗GSM Modem的初始化是否成功。成功之后，即可以進行調(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 事務流程

流程代碼如下：

4 中間件與應用層之間接口數(shù)據(jù)庫的設計

模塊高內(nèi)聚、低耦合性是軟件開發(fā)必須重點考慮的問題，所以系統(tǒng)設計應用層（MR）與中間件（MC）之間的接口以數(shù)據(jù)庫的形式設計。根據(jù)系統(tǒng)實際需求應該有7個表，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個數(shù)據(jù)表，而且7個數(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，本文就完成了整個中間件的設計與實現(xiàn)。應用系統(tǒng)如典型的信息管理系統(tǒng)，對中間件來說只是一個提供數(shù)據(jù)的對象，此數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫的方式提供?；谶@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、維護和擴充。

本文設計并實現(xiàn)了基于串口通信的短信收發(fā)中間件系統(tǒng)，由于其具有很強的高內(nèi)聚和低耦合性，可直接應用于各種應用系統(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)、教務信息系統(tǒng)等。但本中間件還有改進之處，例如對于彩信（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)越來越多的市場的份額?？朔礼SM 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。

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