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四川工程职业技术学院基于GSM和单片机的远程家电控制系统专 业电气自动化（工业自动化方向）班 级2008级 二 班姓 名李 强学 号200812020298指导教师殷 佳 林辅 导 员姚 佳实习时间2011年4月1日至2011年6月1日目 录摘要2ABSTRACT3第一章 绪论51.1 远程家电控制的前景以及重要性51.2 远程家电控制的发展现状51.3 研究背景51.4 本文的研究内容6第二章 短消息简介72.1 无线通信实现方式的选择72.2 SMS短消息服务简介72.2.1 短消息定义72.2.2 短消息的体系结构82.3 GSM规定的AT指令集82.4 SMS短消息的编码方式102.5 本章小结12第三章 系统硬件设计133.1 家电控制器的总体结构133.2 GSM模块TC35i的介绍133.2.1 TC35i的IGT电路143.4 固态继电器153.5 系统电路原理图153.5.1 GPRS模块部分153.5.2 电源部分173.5.3 电平转换部分173.5.4 单片机部分183.6 本章小结19第四章 系统软件设计204.1 控制终端实现方式204.2 控制系统软件设计204.2.1 Atlga16单片机寄存器简介204.2.2 前台软件设计234.2.3 单片机部分串口数据的接收244.2.4 短信部分PDU格式编解码254.3 本章小结31第五章 结论和展望31附录A: 基于GSM和单片机的远程家电控制组件元器件布局图32附录B:32基于GSM和单片机的远程家电控制系统摘要GSM(Global System for Mobile communication)移动通信系统是目前移动通讯领域中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。作为GSM网络的基本服务之一的短消息SMS(Short Message Service)，也受到了越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，各种基于短信的应用也随之蓬勃发展起来。本文以GSM移动网络作为信息传输平台，设计了一个通过短消息进行远程家电控制的组件。短消息遵循GSM的标准AT指令集，这里着重介绍了和本课题相关的几条AT指令，同时采用了支持中文的PDU编码方式。本课题完全实现了标准的PDU编码和解码功能。具体实现将在软件设计部分进行详细的描述。本课题的任务是实现一个控制组件，用户可以通过手机发送短信对家用电器进行远程ONOFF控制。控制组件主要由GSM模块TC35i、单片机Atmegal6及固态继电器LR32053组成。硬件设计部分中，对TC35i、Atmegal6及其外围电路进行了详细的描述。控制组件的程序采用了前后台的设计方式，由主程序，串口接收中断服务程序，定时器中断服务程序等功能模块组成。其中主程序负责和TC35i进行短消息收发。串口接收中断服务程序和定时器中断服务程序共同完成串口数据的接收。串口数据接收和PDU编码解码是本软件的两个难点问题。在软件设计部分，对这两个问题进行了详细的描述。本控制模块在软件和硬件上都做了特别的考虑，以保障家电控制的安全性，同时支持中文，可以很方便直观的对家用电器进行开关控制。本设计中，以家庭的常用电器电饭锅为被控对象，成功的实现了对电饭锅的远程开启与关闭的控制。关键词：短消息 家电遥控 串口 前后台系统 REMOTE CONTROL OF THE HOUSEHOLD APPLIANCEBASED ON GSM & MCUABSTRACTGSM(Global System for Mobile communication)is a popular mobile communication system，which is more mature，and widely used iIl mobile communicationSMS(Short Message Service)，as an important service of GSM，has being widely used m Remote Contr01During the past several years，system operators and system developers have been paying more and more attention to the usage of SMSThis paper designs a remote control component based on SMSSMS makes USe of standard AT command set of GSMHere we are interested iIl several AT commands of SMS used访the programThis paper completely implements the standard PDU encoding and decoding functions，and will give a detailed description later about thatThe purpose of this paper is to design a component，which call turn on and turn off the household appliance by SMS from the hostS mobile phoneThe hardware of the component consists of a GSM module named TC35 i，a MCU named atmega 16，and a SSR named LR3 2053These obj ections are given a detailed description in the hardware designation In software，the component is a system called a foregroundbackground system which consists of the main program，ISR of UART，and ISR of timer0ISR of UART and ISR of Timer0 work together to receive SMS from TC35iThe main program decodes SMS received from TC35 i and control the home appliance according to the command included ill SMSThe most compelling problems facing the Remote Control are data receiving of UART andPDU coding7decodingThese problems will be given a detailed description in the software designationMore attention is paid to the designation of the software and the hardware of the component for nice performance and securityIt is friendly with you to control your home appliance via this componentIn this paper we use the microwave oven as an objection and successfully implement the ONOFF control on itKey Words：SMS Remote Control UART foregroundbackground system广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。论文作者签名： 年 月 日学位论文使用授权说明本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。请选择发布时间：口即时发布口解密后发布(保密论文需注明，并在解密后遵守此规定)论文作者签名： 导师签名： 年 月 日第一章 绪论1.1 远程家电控制的前景以及重要性进入20世纪90年代后期以来，数字化技术取得了更加迅猛的发展，随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，传统的家用电器行业也带来了新的革命，网络家电悄然进入到人们的生活中。网络家电是指可以使用远程终端(例如手机、个人电脑等)对连接在家庭网络上的家电进行遥控。网络家电可以互联组成家庭内部网络，同时又能与外部互联网连接。用户可以通过电脑、手机等远程终端操控家中所有电器运作【l】。比如，下班前通过电脑或手机操控家中电热水器、空调、电饭煲的启动等。可以预见，网络家电的普及将极大地提高人们的生活质量。国内外的网络家电控制终端基本上都是专用的遥控终端或是个人电脑，而随着移动通讯的快速发展，其中GSM(Global System for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统【2】。SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端(手机)之间，通过服务中心(Service Center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，它具有传输速度快，费用低，不占用语音通信通道等优点，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，所以具有实时传输数据功能的短消息应用得到了迅速普及，以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等【3】。利用GSM短信息系统进行无线通信，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。随着手机用户的不断增多，手机作为一种贴身物品，可供开发的潜力几乎是无限的，因此，通过手机远程控制家电成为家电行业近期的主要动向，国内外各大家电行业也相继推出了相关产品。1.2 远程家电控制的发展现状在日本，网络家电的开发取得了重大进展。日本的主要家电厂家都制定了网络家电发展战略，试图依靠网络家电建立一个新的家电王国。东芝、松下电器和日立制作所等电器厂家均研究开发出了多种网络家电，并且这些网络家电都支持“Echonet”的规定。所谓 Echonet，就是通过网络控制家电的通信标准。通过接入Internet的控制终端可以对网络家电进行集中控制【4】。实际上Echonet只规定了基本的通信约定，控制终端与网络家电间的通信方式没做限制。目前采用的方式包括使用有线方式、通讯速度达到lMbps可配备到手机与笔记本电脑等上面的无线方式“蓝牙(Bluetooth)”，以及通信速度仅2400bps但提供通信质量稳定的“特定小功率无线方式等。在网络家电产品化方面先行一步的东芝公司采用了蓝牙(Bluetooth)方式，主要原因是其通信速度快。随着家电网络化，今后必将有传送、接收照片以及动态图像的需求。与其将来再更换为高速通信方式，不如现在就采用蓝牙(Bluetooth)方式(东芝家电设备公司LifeNet创新部业务推进组长一色正男)【l】。但蓝牙(Bluetooth)方式的最大弱点是通信距离太短而无法覆盖整个家居间。日立与松下电器合作，采用以通信稳定性优先，特定小功率无线方式。但由于通信速度比蓝牙(Bluetooth)方式慢，所以说不上是最好的通讯方式。但用于控制家电绰绰有余。在目前，是最现实的一种方式(松下电器产业化住宅公司设计技术总部生活网络开发中心所长前原直芳)【l】。在网络家电商品化方面，日本东芝公司抢得了先机，东芝公司2002年4月推出了采用蓝牙技术的网络家电产品“FEMINITY”系列。该系列共包括5种产品：分别为洗衣烘干机、微波炉、电冰箱、控制终端和连接器。但首先将手机遥控的网络家电推向市场的，却是松下公司。2003年秋，松下电器已经开始出售命名为“生活网络的用手机远距离控制的家电网络制品，生活网络产品种类有空调、微波炉、洗衣机和电冰箱等。2006年，松下又推出的Space Remote泛网智控器，可以帮助用户远程遥控家中的电器，它采用的是类似蓝牙频率的24G高频无线控制，用户可以通过电话、手机或者互联网，远程控制自己家中空调或其他电器产品，并且可以随时监控这些电器的运行状态与此同时，东芝也加快了手机、便携式电脑(PDA)以及耳麦取代网络家电的控制终端的开发步伐。目前东芝已经成功地开发出了相关产品并逐步实现商品化。在我国率先将网络家电商品化的是海尔，2005年，海尔推出“海尔e家系列网络产品，已经迈出了普及中国家庭网络的第一步，海尔网络家电涵盖10大门类28种产品，如冰箱、空调、波轮洗衣机、滚筒洗衣机、洗碗机、微波炉、热水器等。2006年，“海尔e家网络产品，又推出了海尔短信宝，用户通过发手机短信就能控制家里的家电，打破了以往数字家庭只能在家中控制家电的局面。与此同时，以联想为首的多家国内知名企业也都加快了开拓这一领域的步伐，相继推出自己的产品。但目前市场上的网络家电的价格都比较昂贵，难被一般收入的家庭所广泛接受。1.3 研究背景据Allied Business Intelligence(ABI)发布的调查和预测报告显示，目前数字家庭网络虽然尚未普及，但该市场的前景十分看好。全球销售量将在最近几年获得较大幅度的增长，2002年全球网络家电产品销售量达6080万台；2003年将达8750万台；2004年将达1178亿台；2005年将达1480亿台；2006年将达1744亿台。这份报告表明网络家电具有巨大的市场潜力。似乎立即就可以普及的网络家电所面临最大的问题：在东芝的网络家电产品中，微波炉(实际销售价格在13万日元左右，约合人民币8120元)，冰箱(实际销售价格在22万日元左右，约合人民币13750元)。家用终端、蓝牙接入点(成套销售的实际价格约为20万日元，约合人民币12500元)；再看看松下的信息控制器，其价格更高达13万日元的天价。松下电器“生活网络”家庭警报系统售价182万日元、空调27万日元、电冰箱295万日元、洗衣机17万日元、微波炉9万日元，网络使用费每月500日元【l】国内网络家电价格也是明显高于传统家电，近年价格虽然逐步下调，但普通消费者也是难以接受的。广大的普通收入的消费者，同样有对网络家电所带来的便捷与实用的消费需求。但就中国家庭目前的状况来看，一方面家庭里已经存在大量传统家电，并且数量还在持续增长；另一方面目前国内各厂商生产的网络家电的标准还不完全统一，要想使网络家电产品在中国普及，除必须考虑低价格、使用方便等要素之外，还要兼顾考虑到目前家庭里已经大量存在的传统家电这一实际。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵建网费用和维护费用。同时，它对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高，且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比起传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，因此，短消息业务在远程智能控制系统中得到了广泛的应用，基于GSM短消息的远程家电控制系统，克服了电话远程家电控制系统电话费用高，控制时间长等的缺点，具有良好可扩展性和实用价值。鉴于中国目前一般家庭的现状，中国拥有庞大的手机和家电用户。根据信息产业部的数据，截至2005年，中国手机用户接近4亿，而仅仅电视机数量就超过5亿台，显然，一旦家电市场和手机市场能够融合，将为运营商和家电企业带来更为巨大的利润受益，短消息通信是一种崭新的通信方式，它具有开发方便、费用低、免维护、可靠性高等特点，因此，针对现阶段，我们可以在传统家电的基础上，利用普及极广的手机的短信息业务并用廉价的成本开发家电远程控制系统，用以来实现一些简单、实用的远程控制功能以满足人们的日常需要。1.4 本文的研究内容针对在近阶段，无论是国内还是国外的网络电器，其价格昂贵这一点，我们设想：利用GSM的短消息业务，设计一个低价位的控制组件，使用该组件实现对住宅内原有的传感器、家用电器，用不同的终端经网络对住宅状况及原家用电器实行监测与控制，实现对家用电器的远程控制。基于GSM短消息的远程家电控制系统，其系统原理如图1-l所示：图1-1 远程家电控制系统原理图用户端(手机或个人电脑)不需要使用任何应用程序，对机种和操作系统也无任何要求。将该控制组件作为与其它电器的接口，由用户端(手机或个人电脑)向控制组件发送短消息，控制组件接收并读取短信内容，并对其进行解码，并根据短信内容对家用电器的ONOFF实现控制。本设计方案具有如下特点：1、操作方便，通过手机短信控制家电在很多时候比其它手段更加方便。2、对现有家电兼容性较强。3、低成本方案，可定制性强，有利于实现商品化。第二章 短消息简介2.1 无线通信实现方式的选择无线通信的设计相对而言比较简单，有许多现成的产品和通信系统可以利用，重点只是在于如何从多种实现方式中做出最优的选择。常用的实现方式有：利用现有的通信网络(GSMGPRS，CDMA移动网等)和相应的无线通信产品，通过无线收发设备，如无线Modem，无线网桥等专门的无线局域网【5】。现有的通信网络较多，按业务建网是3G以前通信网络的特点，无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有：全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。GSM(Global System for Mobile cornmunication)是全球最主要的2G标准，能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的通信质量。就其业务而言，GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(Integrated Services Digital Network，综合业务数字网络)。GPRS(General Packet Radio Service)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础，采用IP数据网络协议，提高了现有的GSM网的数据业务传输速率，最高可达170kbs。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统，使得移动通信和数据网络合二为一，具有“极速传送、“永远在线、“价格实惠一等特点【6】。CDMA(Code Division Multiple Access)网络采用扩展频谱技术，使用多种分集接收方式，使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术，以蜂窝移动通信为组网形式。通信方式基于TCPIP，系统结构为开放式，提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点，可与公用有线数据网络互联互通，非常适合传输实时、突发性和在线数据。对于特定的无线网络需要用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSMGPRS网络的通信模块有西门子的TC35iMC35i模块，接入CDMA网络的有华立HIlO CDMA模块，遵循CDPD方式的无线调制解调器有OmniSky和NovatelMinstrel。本课题主要实现对家电的远程控制，具有传输的信息量小、对传输速度要求不高和通信要求简单可靠的特点，使用GSM网络的短消息服务功能不必考虑信道的可靠性等因素，就可以很好的满足本课题中对于家电远程控制的功能要求。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。其网络覆盖范围广，布线成本低，是我国目前主要使用的蜂窝数字移动通信系统，也是目前唯一的具有最大搜盖范围和通信可靠性的无线通信网。在我国GSM蜂窝数字移动通信系统已经遍布全国各地，目前己经覆盖全国98以上的城市和广大农村地区【6】。GSM能提供语音功能，数据传输服务(提供给固定(有线)用户和ISDN用户的大部份服务GSM都提供，包括分组交换资料网所提供的服务。)和短消息服务。使用GSM的系统具有如下特点：1、由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。2、GSM网络对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大，维护费用高，并且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。3、使用GSM网络可使系统的安装工作量大大降低，有效的缩短系统建设周期。同时，由于免去了对通信系统的维护，也使得系统维护量也大为降低。4、GSM没有同频干扰、保密性好、通信速率高、运行费用低，使用期间每则短消息只需O1元，每次可以发送140个字节，基本能满足一般的实用要求。2.2 SMS短消息服务简介SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端(手机)之间，通过服务中心(Service Center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能【7】。以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的应用系统，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。GSM短信息服务的双向数据传输功能性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。2.2.1 短消息定义短消息业务分为两种：一种是点对点短消息(SMSPP)，在用户之间传送信息；另一种是小区广播短消息(SMS-CB)，类似于现在的寻呼，定期在一定的区域内重复广播交通流量、天气状况等信息。不同于寻呼机的是短消息是一种双向通信，GSM系统提供的短消息业务可以让网络端知道被叫方是否收到所发的消息；如果传送失败，被叫方没有回答确认消息，网络会保留所传的消息，一旦网络发现被叫方能够被叫通时，就可以重发消息以确保被叫方能够收到，而且主叫方还能够知道发送是否成功。由于这些特点以及费用低廉，短消息业务获得了广大用户的青睐，同时也成为了现代个人通信中一种不可缺少的方式。短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立，消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心(SMSC)进行中继，消息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。短消息提供了一种小数据量(不大于140个GSM短消息功能字节十六进制数)低成本、高可靠性的方便快捷通信方式。它是利用GSM系统通信令信道的空闲带宽，在电话拨号的同时，把消息发送到GSM的基站，再由短信中心处理存储发送到接收方。发送方不须等待接收方准备就绪，只要和基站联络好即可发送短信，基站收到后会自动与发送方确认，再发送给接收方确认，发送短消息的费用很低。正常情况下完成一次短信的发送时间大约20秒，但短信中心在向下发送时如遇基站忙，将把短信推后发送，头一次是几分钟，越往后推迟时间越长，因此在利用GSM发信时，要考虑畅通率与移动网业务是否繁忙有关，不过在大多数情况下畅通率可达98，短消息能否成功发送还与终端所在地信号场强有关【7】。GSM通过话路在需要传输大量数据时十分适用，通过申请数据传输功能，可采用终端接GSM手机，中心可用普通电话机，一半是无线一半是有线的方式。2.2.2 短消息的体系结构GSM标准中定义的点一点短消息服务使得短消息能在移动台和短消息服务中心之间传递。这些服务中心是通过称为SMSGMSC的特定MSC同GSM网络联系的。涉及SMS管理的协议如图21所示图2-1 涉及SMS管理的协议SME：ShortMessagingEntity，短消息实体，它可以接收或改善短消息，位于固话系统、移动基站或其他服务中心内。SMSC：ShortMessageServieeCenter短消息服务中心，负责在基站和SME间中继、储存或转发短消息，移动台(ME)到SMSC的协议能传输来自移动台或朝向移动台的短消息，协议名为SMTP(Short Message Transmission Protoc01)。SMCG咖S或SMCGMSC：SMS-Gateway MSC，SMS网关，接收由SMSC发送的短消息，向HLR查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心。HLR：Home Location Register，归属位置寄存器，用于永久储存管理用户和服务记录的数据库，由SMSC产生，SMS网关与HLR之间的协议使前者可以要求HLR搜索可找到的用户地址，它与MSC与HLR之间的协议一起，能在移动台因超出覆盖区而丢失报文，随后又可找到时加以提示。MSC：Mobi le Switching Center，移动交换中心，负责系统切换管理并控制来自或发向其他电话或数据系统的拔叫。VLR：Visitor Location Register，访问位置寄存器，含有用户临时信息的数据库，交换中心服务访问用户时需要这些信息。GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，提供了一种有保证的双向服务，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，经服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以即使当目的GSM终端没开机时信息也不会丢失。发送方发出一条短消息后，得到一条传递成功或失败的消息，以及不可到达的原因。每个短消息的信息量限制为140字节。目前GSM芯片和GSM收发模块的技术已经比较成熟，市场上也已经有现成的模块可供选用。这些芯片和模块一般都具备GSM无线通信的全部功能，提供标准的UART串行接口或是RS一232接口，支持GSM 0705所定义的AT命令集的指令，很容易实现系统的集成，二次开发也比较方便。2.3 GSM规定的AT指令集AT命令短消息收发有关的规范主要包括GSM 0338、GSM 0340和GSM 0707。前二者着重描述SMS的技术实现(含编码方式)，后者则规定了SMS的DTEDCE接口标准(AT命令集)。AT命令即Attention，AT命令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的DTE-DCE接口标准，是从终端设备TE(TerminalEquipment)或数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)向终端适配器TA(Terminal Adapter)或数据电路终接设备DCE(Data Circuit TerminatingEquipment)发送的。通过TA，TE发送AT命令来控制移动台MS(Mobile Station)的功能，与GsM网络业务进行交互【ll】。AT命令包括一般命令，呼叫控制命令，网络业务命令，安全性命令，电话本命令，短消息(SMS)命令，补充业务命令，数据命令，传真命令和串口命令。本设计主要用的是短消息命令，对GSM中的短消息业务进行操作。短消息收发规范GSM0707规定了短消息命令，下表中列出与SMS相关的主要命令：表2-1 SMS常用的AT指令AT指令功能AT+CMGCSend an SMS command(发出一条短消息命令)AT+CMGDDelete SMS message(删除SIM卡内存的短消息)AT+CMGFSelect SMS message format(选择短消息信息格式：O-PDU：卜文本)AT+CMGLList SMS message from preferred store(列出SIM卡中的短消息信息格式PDUtext：01REC UNREAD”为未读，1”REC READ”为已读，2”STOU NSENT”为待发，3STO SENT4为已发，4”ALL”为全部的)AT+CMGRRead SMS message(读短消息)AT+CMGSSend SMS message(发送短消息)AT+CMGWWrite SMS message to memory(向SIM内存中写入待发的短消息)AT+CMGSSend SMS message from storage(从SIM内存中发送短消息)AT+CNMINew SMS message indication(显示新收到的短消息)AT+CPMSPreferred SMS message storage(选择短消息内存)AT+CSCASMS service center address(短消息中心地址)AT+CSCBSelect cell broadcast message messages(选择蜂窝广播消息)AT+CSMPSet SMS text mode parameters(设置短消息文本模式参数)AT+CSMPSelect Message Service(选择短消息服务)现在市场上大多数手机均支持GSM0707规定的AT指令集。该指令集是ETSI12(欧洲通信技术委员会)发布的，其中包含了对SMS的控制说明。利用GSM手机(MoDEM)的串行接口，单片机向手机(MODEM)发送一系列的AT命令，就能达到控制手机(MODEM)收发SMS的目的。因为AT命令是作为一个接口的标准，所以它的命令和返回的值和格式都是固定的，总体上说AT命令有四种形式：(1)无参数命令：是一种单纯的命令：格式：AT+|，如开机、显示当前设置列表等：AT+ON、AT&V(2)查询命令：用来查询该命令当前设置的值：格式：AT+|?，如：AT+CSCA?(3)帮助命令：用来列出该命令的可能参数：格式：AT+|=?，如：AT+CMGL=?(4)带参数命令：应用最广的一种格式，它为命令提供了强大的灵活性。格式是AT+|=，作为返回值，其情况就比较多样，但是返回值还是遵循一个大的框架格式：ERROR信息本课题中与SMS相关的GSM AT指令介绍1、短消息接收模式设置短消息的接收模式主要有2种：(1)通过SIM卡接收。该模式为缺省设置，即主动读取SIM卡中的短消息。 设置格式为：AT+CNMI=2，l，0，0，O+(2)直接利用串口接收。当有短消息时，不经过SIM卡，直接利用串口进行收取(如果此时端口未打开，则该短消息有可能丢失)。设置格式为：AT+CNMI=2，2，0，0，0+在本系统设计中采用的是第二种方式，设置为短消息直接输出，设置正确则TC35i模块返回：ok，此命令可使模块在短消息到达后向串口发送指令：+CMTI：SM，INDEX(信息存储位置)2、设置短消息中心地址设置短消息中心的格式为：AT+CSCA=Server Center(短消息中心) 在本系统中短消息中心设置如下：AT+CSCA=+8613800779500(短消息中心)设置正确则TC35i模块返回：ok读取短消息服务中心则使用命令：AT+CSCA=? 。TC35i模块应该返回：+CSCA：8613800779500|3、读短消息读取短消息的格式为：AT+CMGR=+执行该命令将TC35i模块中PDU格式的短消息内容读出。返回的数据包括短消息的状态及整个指定短消息的数据。2.4 SMS短消息的编码方式SMS短消息的编码方式主要有Block Mode、Text Mode和PDU Mode三种模式。l、最初的Block Mode九十年代初，AT指令仅被用于Modem的操作。由于没有控制移动电话消息文本的先例，因此开发了一种叫做SMS Block Mode的协议，通过移动终端TE(Terminal Equipment)或PC来完全控制SMs。使用Block模式需要模块生产厂家提供驱动支持，目前很少被使用到。2、基于AT命令的Text ModeText Mode是纯文本方式，可使用不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区。Text模式的短信息发送和接收实现比较简单，但不适合做自定义的数据传输，而且只能发送ASCII码信息，如不需要传送中文则最好采用Text模式发送和接收短信息。采用Text模式发送接收短信息的步骤分为初始化GSM模块、发送文本短信息和接收短信息。Text模式下在设置了模式后，短消息可以直接发送(对方手机号+SMS内容)而不需要进行编码，相应的程序设计也比较简单。对于GSMGPRS模块之间的英文短信数传，Text模式是一个很好的选择。但缺点是不能处理中文信息，手机的支持范围小。3、基于AT命令的PDU ModePDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法，PDU串表面上是一串ASCII码，由O9、AF这些数字和字母组成。它们是8位字节的十六进制数，或者BCD码十进制数【13】。PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其它信息，如SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。短信息正文经过十六进制编码后被传送出去。PDU Mode被所有手机支持，可以使用任何字符集，它也是手机短消息默认的编码方式。基本上全国所有的电信局都提供支持PDU Mode的短消息业务。如果需要发送中文或者中英文混合信息，就必须使用PDU模式【13】。PDU相当于一个数据包，它由构成消息(SMS)的信息组成。作为一种数据单一元，它必须包含源目的地址、保护(有效)时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。1)移动终端发起时，PDU的格式为：SMSC PDU类型脉DA PID DCS VP UDL UD(O-一1400cted)2)移动终端为目的时，PDU的格式为：SMSC PDU类型OA PID DCS SCTS UDL LID(01400cted)其中，SMSC为短消息业务中心地址，DAoA为源目的地址，PID为协议识别，DCS为数据编码，UDL为用户数据长度，UD为用户数据，VP为有效时间，脉指明是发出信息，SCTS指明短消息到达业务中心的时间。(1)SMSC地址格式(TONNPI)说明：91短信息中心号码类型。9l是TONNPI遵守InternationalE164标准，指在号码前需加+号。具体格式如表22所示：0X91=10010001表2-2 SMSC地址格式字节说明BIT No.76543210Name1数值类型号码鉴别数值类型(Type of Number)：00-未知，001-国际，0l-国内，111-留作扩展；号码鉴别(Numbering plan identification)：0000-未知，0001-ISDN电话号码(E164E163)，1111-留作扩展；(2)SMSC的地址。PDU中，此数据项采用半字节(Semi-Octet)描述，每个半字节都是一个用BCD码表示的十进制数字。在发送时，将一个字节的低四位先发送，高四位后发送：如果数据项是由奇数个数字组成，则需要用。11 1l一作为填充位。将字符串“68 3108 70 97 05 FO每个字节的高四位与低四位位置互换后可得到真正的号码“86 13 80 07 79 50 0F末尾的“F是填充位的十六进制表示。86一是中国的国际区号，因此短消息中心的真正号码北海移动短消息中心的号码)。SMSC地址应该是为发送方提供服务的SMSC地址。(3)基本参数(TPMTIVFP)说明：TPM1IIVFP是以位图形式表示信息内容。具体格式如表2-3所示：Oxl I=00010001表2-3 基本参数格式字节说明BIT No76543210NameTP-RPTP-UDHITP-SRRTP-VFPTPRDTP-MTIValue00010001应答路径TPRP(TP-ReplyPath)：0不设置；1设置。用户数据头标肿P-UDHL(TPUserData-HeaderIndicator)：0不含任何头信息；1含头信息。状态报告要求TPSPR(TPStatusReportRequest)：0需要报告；1一不需要报告。有效期格式-TP-VPF(TP-Val idityPeriodFormat)：00不提供(Not present)；10整型(标准)；Ol预留；11提供8位字节的一半(Semi-Octet Represented)。拒绝复制-TPRD(TPRejectDupl icates)：0卜接受复制；l拒绝复制。信息类型提示叫PMTl(TPMessageTypeIndicator)：00-读出(Deliver)；01-提交(Submit)。(4)协议标识TP-PID (TP-Protocol-Identifier)表2-4 协议标识字节说明BIT No76543210Bit No7与BitNo6：(一般将这两位置为00)00如下面定义的分配，参见GSM0340协议标识完全定义；0ll0预留；11为服务中心(SC)特殊用途分配Bit NoO-Bit No5。Bit No5：0不使用远程网络，只是短消息设备之间的协议；1使用远程网络；Bit No0一Bits No4：00000-隐含；O000l-电传；00010-group 3 telefax：00100-语音：00l01一欧洲无线信息系统(ERMES)；00110国内系统：10001任何基于X400的公用信息处理系统：10010-Email。(5)数据编码方案TPDCS(TPData-CodingScheme)表2-5 数据编码方案字节说明BIT No76543210Bit No.7与Bit No.6：一般设置为00；Bit No.5：0-文本未压缩，l一文本用GSM标准压缩算法压缩：Bit No.4：0-表示Bit No.1、No.0为保留位，不含信息类型信息，1一表示Bit No.1、Bit No.0含有信息类型信息：Bit No.3与Bit No.2：00默认的字母表(7bit编码)Ol一8bit， 10一USC2(16bit)编码， 11一预留；Bit No.1与Bit No.O：00-Class 0，01Class 1，10Class 2(SIM卡特定信息)，llClass 3。在PDU Mode中，可以采用三种编码方式来对发送的内容进行编码，它们是7-bit，8-bit和UCS2编码，下面分别进行说明。(1)7-bit编码7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，可以发送短消息的最大字符数为160。这里，将一个英文字母、一个汉字和一个数据字节都视为一个字符。需要注意的是，7位编码的字符集与ANSI标准字符集并不完全一致，在20H以下也有一些可打印的字符，但两者的英文大小写字母、阿拉伯数字和常用符号的位置是一样的。因此，采用这种方案对收发纯英文的短消息来说是完全可行的。下面以一个具体的例子说明7-bit编码的过程。对英文短信“Hello!进行编码：发送短消息：SMSC(短消息服务中心)号码是+8613800779500，对方号码消息内容是“Hello!。从手机发出的PDU串可以是：08 9168 3108 70 97 05 F0 1100 0D 9168 3126 7789 88 F2 00 00 00 06 C8 32 9B FD 0E Ol对照编码规范，具体分析各个分段如下：分段