GSM短消息收发模块与AT89C55单片机通信程序的设计与实现.doc

7摘要：本文首先介绍了GSM移动通信中的收发短消息（SMS）协议及其编码方式，接着分别探讨了AT89C55微处理器与Motorola D15短消息模块发送、接收接口子程序的设计，并给出了详细的MCS-51编码程序。关键词：SMS编码；GSM； AT89C55；Motorola D151.0引言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、应用较广泛的一种系统，主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短消息功能可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，无需另外组建专用通信网络，被广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等场合。Motorola D15是带语音，数据，传真和短消息支持的PHASE II GSM四类嵌入式封装的模块，常应用于导航，紧急服务，安全系统等领域。数据应用能提供包括车载信息，移动计算，资产管理，远程咪表读取，街灯控制，家庭安全，销售管理，法事管理，POS连接，家用器具监视和控制，显示系统，装入管理等功能。本文以Motorola D15模块为例，探讨了AT89C55微处理器与Motorola D15短消息模块发送、接收接口子程序的具体实现过程。1.1SMS协议及其编码方式GSM移动通信中的短消息传输主要有以下3种类型：分组模式（Block Mode）。该模式是最早期的短消息传输方式，其通信效率最低。文本模式（Text Mode）。Motorola D15不支持该模式。PDU（Protocol Date Unit）模式（PDU模式）。该模式是当前短消息协议中被广泛使用的模式。 欧洲ETS（Electronic Telegraph System电报系统）协会规定：通过GSM数字蜂窝移动通信网络来发送短消息，用户数据必须转化为GSM字符。而且，用户数据的内容必须是ASCII码字符集里的0x00到0x7f，7位编码的字符（这是对于英文短消息的规定）。因此，用户数据的7位数据，必须转化为8位的GSM字符。其中，每个短消息的信息量限制为140个八位组（7比特编码，160个字符）。以下着重介绍一下如何把7位的ASCII码内容编码为8位的GSM内容。 假设用户要发送一条内容为“ABCDE”的短消息。查阅ASCII字符集可知，它们的编码分别是：0x41、0x42、0x43、0x44、0x45，其对应的二进制数分别是：01000001、01000010、01000011、01000100、01000101。接着可通过逐个增加位数的移位方式来使7位的用户码变为8位的GSM码，如图1所示。 图1 ASCII码编码为GSM码示例注意以上编码方式是以每8个ASCII码字符为一组的，没有达到8个一组的话，最后一个字符移位后高位填充0，依此循环而形成8位一组的编码。经过以上的编码变换后，7位的ASCII码字符就变成了8位的GSM字符，其编码结果分别为0x41、 0xE1、0x90、0x58、0x04。如果160个ASCII字符经过这种编码变换后，则会转化为140个GSM字符内容。 对于所接收到的短消息是发送短消息的反编码，即把接收到的8位二进制的GSM字符重新译码为7位的ASCII码字符。例如，用户接收到6个GSM字符的十六进制的内容如下：图2 GSM码译码为ASCII码示例经过译码后，用户接收到的内容为“ROHDE ”。 在解码接收到的短消息时，以7个GSM字符为一组的，不足一组的最后一个字符移位后剩余的高位填充0。1.2短消息收发程序的实现1.2.1短消息接收子程序通过Motorola D15接收到的短消息在89C55微处理器内存中存储形式是把每条消息中的每个字母的ASCII码的内容拆分后的ASCII码形式存储于内存中。例如，假设用户接收到的GSM字符为AB，字符“A”的ASCII码为41，其中，将“41”拆分后的4的ASCII码为34、1的ASCII码为31。因此在89C55微处理器内存中存储的内容是3431。同理可知，字符“B”在89C55微处理器内存中的存储形式是3432。可见，字符“AB”在89C55微处理中存储的内容是34313432。在进行对所接收到的内容进行译码时，则需先把两个字节的字符转化成一个字节的内容，其对应的子程序命名为ASCIIToHEX。由于ASCII码的编码范围为0x00到0x7F，其中数字“09”是以3为ASCII码的高位，字母“AZ”是以4为ASCII码的高位，因此，区分数字“09”和字母“AZ”的方法只需判断ASCII码的高位即可。若ASCII码的高位为3，则只保留ASCII码的低位；若ASCII码的高位为4，只需屏蔽ASCII码的高位，保留ASCII码的低位且进行加9的运算。ASCIIToHEX子程序编码如下。AtC0:ANL A, #4FH JNB ACC.6, AtC3 CLR Acc.6 SETB Acc.3 INC AAtC3:JNB f0, AtC4 CLR f0 SWAP A XCH A, B SJMP AtC0AtC4: ORL A, B RET程序说明：算法：A+B=AB（注：此处A、B为A字符，B字符，非寄存器），把A表述的ASII转化成字符和表述的ASCII转化成字符合并为一个字符（十六进制）。 数字0（30）到9（39）与4Fh相与，保留低位。字母A到F与4Fh相与，内容不变，仍为41，42，43，44，45，46。因此，0100 0001 - 0000 1001 - 0000 1010把第6位移位到第3位后（+1）0100 0001 - 0000 1001 - 0000 1010把第6位移位到第3位后（+1）0100 0010 - 0000 1010 - 0000 1011把第6位移位到第3位后（+1）0100 0011 - 0000 1011 - 0000 1100把第6位移位到第3位后（+1）0100 0100 - 0000 1100 - 0000 1101把第6位移位到第3位后（+1）0100 0101 - 0000 1101 - 0000 1110把第6位移位到第3位后（+1）0100 0110 - 0000 1110 - 0000 1111把第6位移位到第3位后（+1）短消息接收子程序编码如下。MOV DPTR, #Addr_SMSBuf-1 ；Addr_SMSBuf为接收短消息的缓冲区MOV R7,DPHMOV R6,DPLMOV DPTR, #Addr_SMStmpBufMOV R3,DPHMOV R2,DPLAStS0: MOV DPH,R7MOV DPL,R6INC DPTRMOVX A,DPTR ；接收的ASCII码字符以0Ah,0Dh结尾CJNE A,#0AH,AStS1 ；仅对0Ah作判断CLR A ；最后以00h为结尾MOV DPH，R3 MOV DPL，R2 MOVX DPTR,A ；反ASCII码结果存储INC DPTRMOVX DPTR,ASJMP SMSDecode ；跳到译码模块AStS1:XCH A, B ；暂存一个字符INC DPTRMOV R7, DPHMOV R6, DPLMOVX A, DPTR ；调出两个字符XCH A, B LCALL ASCIItoHEX ；调用两个字节合并为一个字节反ASCII子程序MOV DPH, R3MOV DPL, R2MOVX DPTR, A ；结果存储INC DPTRMOV R3, DPHMOV R2, DPLSJMP AStS0通过Motorola D15接收到的短消息在89C55微处理器内存中是以0DH、0AH结尾的。由于以上程序的处理结果仍是GSM字符，因此还需把GSM字符译成ASCII码字符，使它变成用户易于理解、方便阅读的内容。译码工作就是把GSM字符的十六进制转化成二进制后，把二进制的高位从1位到7位，逐个增加位数移位，把高位变成低位，不够的填充0即可。对此，只需应用移位指令即可。译码子程序编码如下。MOV DPTR, #Addr_SMStmpBuf ；指向短消息工作缓冲区首地址MOV R7,DPHMOV R6,DPLMOV DPTR, #Addr_SMSBuf ；指向接收短消息译码的结果缓冲区首地址MOV R3, DPHMOV R2, DPLSMSDe0: MOV R5, #01H ；移位计数器MOV B, #0HMOV DPH, R7MOV DPL, R6 ；指向工作缓冲区的一个字节MOVX A,DPTR ；读取一个字节INC DPTR ；接收缓冲区指针后移MOV R7, DPHMOV R6, DPLMOV C, ACC.7 ； C保存第一个字节的高位CLR ACC.7MOV DPH,R3MOV DPL,R2MOVX DPTR,A ；移位的数据保存在译码/编码缓冲区（Addr_SMSBuf）INC DPTR ；译码/编码缓冲区指针后移MOV R3, DPHMOV R2, DPLCLR ARLC AMOV R1, A ； R1保存高位移到低位的结果SMSDe00:MOV DPH, R7MOV DPL, R6MOVX A, DPTRJZ SMSDeCodeExitINC R5 ；移位次数加一CJNE R5, #08H,SMSDe1MOV A, R1MOV DPH, R3MOV DPL,R2MOVX DPTR,AINC DPTRMOV R3, DPHMOV R2, DPLLJMP SMSDe0SMSDe1: MOV A, R5MOV R4, AMOV B, #0HSMSDe2: MOVX A, DPTRCLR CRLC AMOVX DPTR, AMOV A,BRLC AMOV B, ADJNZ R4, SMSDe2 ；左移n次CLR C ；右移1次MOVX A, DPTRRRC AORL A, R1MOVR1, B ；保存当前移位的结果，下一次使用，R1的内容不能动INC DPTR ；MOV R7, DPHMOV R6, DPLMOV DPH, R3MOV DPL, R2MOVX DPTR, A ；保存移位或的结果INC DPTRMOV R3, DPHMOV R2, DPLLJMP SMSDe00SMSDeCodeExit:MOV DPH, R3 ；译码结果以00h结束MOV DPL, R2MOVX DPTR, ARET1.2.2发送短消息编码子程序短消息发送的格式与短消息接收格式不同之处在于，它是把7位ASCII码字符转化成8位的GSM字符，且把7位的ASCII字符逐个增加移动低位位数变成高位的方法来实现编码的。因此可以采用循环移位的方式来完成具体的编码。短消息发送子程序编码如下。MOV gSMSLength,#0h ；默认短消息长度为1。MOV DPTR,#Addr_SMSBuf ；指向短消息发送/接收缓冲区MOV R7,DPHMOV R6,DPLMOV DPTR,#Addr_SMStmpBuf ；指向工作缓冲区MOV R3,DPHMOV R2,DPLMOV R5,#01H ；循环次数，编码要求SMSE0: INC gSMSLength ；短消息字节数加一MOV DPH,R7 ；MOVDPL,R6MOVX A,DPTRMOV R1,A ；入口参数INC DPTR ；入口参数，指向两个字节的高地址MOV R7,DPHMOV R6,DPLMOVX A,DPTR ；判断是否结束（00h）JZ SMSExit ；编码模块出口处MOV A,R5 ； R5 为一个字节移位的位数MOV R4,A ； R4 在Shift 模块中作为循环移位控制以下为Shift模块，该模块的功能是把两个连续的字节进行移位n次（R3-R1）。程序如下。Shift: MOV B,#0Shift0: MOV DPH,R7 MOV DPL,R6 MOVX A,DPTR ；相当于R3保存两个字节中的高字节 CLR C RRC A MOVX DPTR,A MOV A,B RRC A MOV B,A DJNZ R4,Shift0 ORL A,R1 ； A 保存的是低字节，被移位后的结果（来自高字节的低n位） MOV B,#01H ；入口参数，后移的字节数 LCALLDPTRBack ；调用指针后移子程序，A不受影响 MOVX DPTR,A ；保存回到原来的地址 INC DPTR MOV R7,DPH MOV R6,DPL MOV DPH,R3 MOV DPL,R2 MOVXDPTR,A ；运行到此，移位完成一个字节，将此字节保存到译码/编码缓冲区 INC DPTR MOV R3,DPH MOV R2,DPL MOV DPH,R7 MOV DPL,R6 MOV B,#01H LCALLDPTRBack CLR A ；完成一个字节后，该字节的内容清零 MOVX DPTR,A ；接收和发送缓冲区清零 INC R5 CJNER5,#08H,SMSE0 INC gSMSLength ；短消息字节数加一 MOV R5,#01H ；运行到此空出一个节 MOV DPH,R7 MOV DPL,R6 INC DPTR MOV R7,DPH MOV R6,DPL SJMP SMSE0SMSExit: MOV DPH,R3 ；程序编码完毕，退出 MOV DPL,R2 ； MOV A,R1 ；把最后一个字节的内宾保存在译码/编码 MOVX DPTR,A ；缓冲区 CLR A ；最后以00h结尾 INC DPTR ；此格式为下面的