.NET中SerialPort類在短信收發(fā)軟件中的應(yīng)用

李麗萍，魏權(quán)利

（青島科技大學(xué) 信息學(xué)院，山東 青島 266061）

基于GSM短信業(yè)務(wù)已經(jīng)滲透于生活的各個領(lǐng)域，為每個人所熟知和使用。本文介紹了使用.NET中提供的SerialPort類的屬性和方法驅(qū)動無線通信模塊，使用AT命令實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)。在學(xué)生學(xué)分預(yù)警網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)中，設(shè)計(jì)學(xué)分預(yù)警短信發(fā)送功能，當(dāng)學(xué)生每學(xué)期的學(xué)分集低于教學(xué)計(jì)劃規(guī)定學(xué)分時，程序立即啟動短信發(fā)送功能，提醒學(xué)生注意修訂后續(xù)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，避免影響學(xué)生如期畢業(yè)，達(dá)到了預(yù)期的目的。

1 SerialPort類介紹

基于無線通信模塊的短信收發(fā)的核心技術(shù)是實(shí)現(xiàn)串口通信。.NET Framework4.0類庫中System.IO.Ports命名空間，包含了控制串口通信的SerialPort類，該類提供了同步I/O和事件驅(qū)動I/O、對中斷狀態(tài)的訪問以及對串口驅(qū)動程序?qū)傩缘脑L問，使用該類可方便地實(shí)現(xiàn)所需要串口通信的多種功能[1]。

1.1 SerialPort類常用的屬性

SerialPort類提供串行通信端口號，波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等屬性的設(shè)置，其中：

PortName：設(shè)置通信端口，如 COM1、COM2等。

BaudRate：設(shè)置通信格式中的波特率（即串口通信的速率），因進(jìn)行串口通信的雙方其波特率需要相同。如果用PC機(jī)連接其他非PC系統(tǒng)，波特率則決定于非PC系統(tǒng)。本軟件使用無線通信模塊的波特率是2 400 b/s。

Parity：設(shè)置奇偶校驗(yàn)位，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為枚舉類型。枚舉元素為：Odd、Even、Mark、None、Space。

DataBits：數(shù)據(jù)位長度，取值為 5、7、8。

StopBits：停止位，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為枚舉類型。枚舉元素為：None、One、OnePointFive、Two。

對于兩個進(jìn)行串行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配。

1.2 SerialPort類的常用方法

1.2.1 串口的打開和關(guān)閉

SerialPort類提供 Open（）和 Close（）方法來實(shí)現(xiàn)串口的打開或關(guān)閉。

1.2.2 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收

SerialPort類提供 Write（）和 WriteLine（）方法發(fā)送數(shù)據(jù)，其中：Write（）方法用于發(fā)送字節(jié)數(shù)組、字符數(shù)據(jù)或字符。WriteLine（）方法可發(fā)送字符串，當(dāng)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，會將換行符作為數(shù)據(jù)也發(fā)送給對方。

SerialPort類提供 Read（）和 ReadLine（）方法接收數(shù)據(jù)，其中：Read（）方法接收數(shù)據(jù)時，需要定義一個字節(jié)或數(shù)組變量來保存讀取的數(shù)據(jù)，結(jié)果返回實(shí)際讀取的字節(jié)或字符數(shù)。ReadLine（）方法接收數(shù)據(jù)時，讀取數(shù)據(jù)直至遇到一個換行符，然后返回一個字符串代表一行信息接收完成。

2 SerialPort類的應(yīng)用

2.1 無線通信模塊

WaveCom 公司推出的GSM/GPRS的無線通信模塊M1206，它支持GSM07.05短信協(xié)議和GSM07.07接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，支持移動、聯(lián)通以及小靈通用戶收發(fā)短信，適用于各行各業(yè)各個領(lǐng)域作為無線數(shù)據(jù)通信、短信息通告和短信查詢等應(yīng)用。

2.1.1 操作無線通信模塊M1206的主要AT命令集及功能描述

無線通信模塊與計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議是一些AT指令集，每個指令以AT+開頭，以回車結(jié)尾。每個命令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回[2]。在短信收發(fā)軟件中常用的AT指令如下：

ATE0：檢測無線通信模塊M1206，關(guān)閉命令回顯。返回OK，說明GSM工作正常。

AT+CMGF=0：設(shè)置發(fā)送和接收短消息方式命令。當(dāng)值為“0”時為 PDU模式，短信息正文經(jīng)過 USC2編碼轉(zhuǎn)換為16 bit的Unicode碼后被傳送，最多70個字符；當(dāng)值為“1”時為 TEXT模式，此時只可傳送 140個字符，由于短信息的內(nèi)容均為8 bit表示的ASCII碼，實(shí)現(xiàn)方法比PDU方式簡單。

AT+CMGS=：發(fā)送短消息命令，模塊M1206收到此命令后，若響應(yīng)正常，則返回“>”提示符，這時便可發(fā)送數(shù)據(jù)信息，并以Ctrl/Z（ASCII=0x1A）結(jié)束。

AT+CSMP＝，，，：用于設(shè)置文本模式參數(shù)，其中：設(shè)置使用短信提交，設(shè)置短信息的有效周期，為協(xié)議標(biāo)識符，設(shè)置短信息的編碼方案。

AT+CNMI=1，1，0，0，1：設(shè)置新消息指示方式命令。此命令使M1206收到短信時返回的命令為"+CMTI："SM"，短信息索引號"。

AT+CMGR=：接收短消息命令，index為最新收到的短信息索引號。

發(fā)送短信息時使用的控制符：結(jié)束符（）十六進(jìn)制的 0x0D；發(fā)送符（）十六進(jìn)制的 0x1A。

2.1.2 無線通信模塊的硬件連接

PC機(jī)通過RS232串口與無線通信模塊M1206連接，將SIM卡插入無線通信模塊的插卡槽，最后接通無線通信模塊外接電源。觀察指示燈，若指示燈開始閃爍，證明無線通信模塊連接正確，可以使用；若指示燈不亮，則需要檢查無線通信模塊的連接是否正確，或者無線通信模塊是否完好。

2.2 短信傳輸數(shù)據(jù)單元格式的解析及編碼

短信發(fā)送的常用編碼格式有兩種：Text模式和PDU（Protocol Description Unit）模式。Text模式收發(fā)短信代碼簡單，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，但不支持中文短信；PDU 模式既支持英文，又支持中文。目前，PDU模式應(yīng)用最為廣泛，中國移動和中國聯(lián)通都提供支持PDU模式的短消息業(yè)務(wù)。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7 bit、8 bit和UCS2編碼。7 bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，8 bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。本文收發(fā)短信軟件采用PDU模式的UCS2編碼方式。

2.2.1 PDU數(shù)據(jù)單元格式解析

PDU數(shù)據(jù)單元不僅包含可傳輸?shù)南⒈旧?，還包括其他很多信息。如：SMS服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號碼、回復(fù)號碼、編碼方式和服務(wù)時間等[3]。PDU數(shù)據(jù)包格式有：SCA、PDU-type、MR、DA、PID、DCS、VP、UDL、UD。 分 別描述如下：

SCA（Service Center Address）短消息服務(wù)中心地址，包含三個部分：①Length是服務(wù)中心地址長度，取值為00時，表示使用SIM卡上設(shè)置的短信中心號碼。②Type是短信中心地址的類型，取值為81時為國內(nèi)號碼；取值為91時為國際號碼。③服務(wù)中心地址。

PDU-type：設(shè)置PDU類型。取值為51時，代表有報頭短信；取值為11時，代表普通短信。

MR：是消息參考。在實(shí)際應(yīng)用時，用于設(shè)置目的地址號碼長度。值為0x0D時，表示目的地址號碼長度為13。

DA：目的地址。取值為91時，表示目標(biāo)號碼是國際號碼（帶+號）；如果為81時，則表示是本地號碼。

PID：協(xié)議標(biāo)識。值為00時，表示普通GSM類型，點(diǎn)到點(diǎn)方式。

DCS：數(shù)據(jù)編碼方案。用于設(shè)置短消息內(nèi)容的編碼方式。取值為08時，是UCS2編碼，用于漢字；取值為 00時，用于英文字符；取值為04時，用于圖片等數(shù)據(jù)。

VP：短信有效期。取值為00時，表示短信有效期為5 min。

UDL：用戶數(shù)據(jù)長度。使用UCS2編碼方式時，則表示后面用戶數(shù)據(jù)段的長度（即UD的字節(jié)數(shù)）。

UD：用戶數(shù)據(jù)，即傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容Unicode編碼。

2.2.2 發(fā)送消息內(nèi)容的編碼方式

發(fā)送的消息內(nèi)容要進(jìn)行正確的編碼才可以發(fā)送到串口，否則接收到的將會是亂碼。其編碼遵循USC2編碼的規(guī)則進(jìn)行編碼，即將每個字符（1～2 B）轉(zhuǎn)換為 16 bit的Unicode碼。

信息中心發(fā)送SIM卡號碼，接收方SIM卡號碼的編碼方式是：將每兩位數(shù)據(jù)位置互換，余下最后單個位的補(bǔ)F。

編碼后的消息組成=089168＋發(fā)送SIM卡地址編碼＋11000D9168＋接收手機(jī)號碼編碼＋000800＋短信息內(nèi)容編碼后的字節(jié)數(shù)＋短信息內(nèi)容編碼＋Ctrl/Z。其中，“+”為字符串連接符，不發(fā)送。

2.3 短信發(fā)送程序的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)方法

在使用SerialPort類進(jìn)行串口通信時，一般的程序流程是設(shè)置串行通信端口號、波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位和校驗(yàn)位，再打開串口連接，發(fā)送數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉串口連接。C＃語言中調(diào)用SerialPort類時首先要添加引用語句：using System.IO.Ports[4]，定義 SerialPort類實(shí)例，并直接初始化，設(shè)置串行通信端口以及波特率（與無線通信模塊波特率一致）等參數(shù)。

發(fā)送消息內(nèi)容編碼的實(shí)現(xiàn)通過.NET Framework提供的Encoding類實(shí)現(xiàn)Unicode編碼。在C＃中調(diào)用此類需引用名稱空間System.Text；使用for語句完成發(fā)送和接收SIM卡號碼的編碼轉(zhuǎn)換。

使用SerialPort類的Write（）方法發(fā)送 AT指令及PDU數(shù)據(jù)包，即完成短信的發(fā)送。

關(guān)鍵程序代碼如下：

在VS.NET2010平臺上使用C#語言開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，引用SerialPort類，實(shí)現(xiàn)與無線通信模塊WaveCom M1206通信；使用AT命令發(fā)送、接收短信。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)中，使用SerialPort類實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)功能，完成信息發(fā)布有極高的應(yīng)用價值，如在健身房會員管理軟件中設(shè)計(jì)會員短信通知功能，將健身房的優(yōu)惠信息、會員卡有效期預(yù)警等信息，通過短信隨時發(fā)送給各位會員，使會員能夠合理安排健身計(jì)劃。本文方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。

[1]WEIMENG L.C#與 VB.NET網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)實(shí)戰(zhàn)[M].田國法，吳蘭陟，譯.北京：人民郵電出版社，2008.

[2]GSM 07.07：Digital cellular telecommunications system （Phase 2+）； AT command set for GSM mobile equipment 2004.

[3]王國軍.GSM長短信PDU編碼分析[J].電腦與信息技術(shù)2011，19（2）：48-50.

[4]鄒建峰.ASP.NET動態(tài)網(wǎng)站設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.