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引言

本文引用地址: http://embed.21ic.com/software/linuxos/201801/50006.html

1.全球移动通信系统GSM是我国范围最广、通信能力最强的移动通信业务,而其中的短消息功能由于其使用方便、价格低廉、可靠性高而得到广泛应用。嵌入式Linux也是目前得到广泛应用的技术,功能强大和资源丰富是其最大的优势。本文在嵌入式Linux系统中利用GSM模块实现短信的收发,对不方便架设通信线的偏远地区,提供了数据采集的新手段。同时嵌入式系统体积小巧,Linux操作系统资源开放,所以本系统经过二次开发,可方便地构成移动数据采集系统,用于远程数据采集、监控。

2. 短信收发原理

短信服务业务SMS(Short Message Service)是GSM系统提供给用户的一种数字业务。它与话音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务。涉及SMS管理的协议如图1所示。

 

1.jpg

图1 SMS管理的协议

图中SME为短信实体, SMSC为短信服务中心,SMCGWMS为SMS网关,HLR是归属位置寄存器,用于永久储存管理用户和服务记录的数据库,MSC为移动交换中心,VLR为访问位置寄存器,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。

短消息模块的接入方式支持两种模式:基于AT指令的TEXT模式和基于AT指令的PDU模式,它指的是短信息数据的编码格式,文本模式只支持7-bit编码,只能发送纯英文和数字信息,而PDU模式支持7-bit编码、8-bit编码和UCS-2编码,其中后者可进行Unicode编码,如中文,所以本系统采用PDU模式。

GSM模块采用标准AT指令集通信,其中本系统用到的AT指令如表1所示。

 

2.jpg

3. GSM短信数据格式分析

3.1 发送短信PDU字符串

由于短信模式选择的是PDU格式,因此对PDU的编码和转码就变得很重要。中文短信息的实现需要将GB2312的中文编码转换为代码页为CP936的Unicode编码,PDU发送字符串数据格式中主要由短信中心地址、文件头字节、信息类型、目的地址、协议标识、数据编码方案、有效期、用户数据长度和用户数据组成。例如:设置PDU格式的编码为08 91 68 31 08 20 01 05 F0 11 00 0D 91 68 31 21 43 65 87 F9 00 08 00 04 4F 60 59 7DH,这组代码的含义如下所示:

08H:短信服务中心地址信息的长度,共8个八位字节(包括91) ;

91H:短信服务中心地址格式,用国际格式号码,在前面加‘+’ ;

68 31 08 20 01 05 F0H:短信服务中心地址,8613800210500,补‘F’凑成偶数个;

11H:基本参数,协议数据单元类型,表示发送,TP-VP用相对格式;

00H :信息参考,00H表示参考本身号码;

0DH :对方手机号数字个数,共13个十进制数 ;

91H :对方手机号,用国际格式号码,在前面加‘+’ ;

68 31 21 43 65 87 F9H:对方手机号(TP-DA),8613123456789,补‘F’凑成偶数个;

00H:协议标识(TP-PID), 是普通GSM类型,点到点方式;

08H:用户信息编码方式(TP-DCS),主要用其1个字节的第2和第3位表示编码方式,08H表示为UCS-2编码,最多发140个字符;04H为8-bit编码,最多发140个字符;00H为7-bit编码,最多发160个字符;

00H:有效期(TP-VP),5分钟;

04H:短信长度(TP-UDL),实际长度4个字节;

4F 60 59 7DH:用户信息(TP-UD),“你好”的Unicode编码 。

3.2 短信接收PDU字符串

接收方PDU字符串的含义和发送方不同,同样以“你好”为例,接收方的PDU字符串为:08 91 68 31 08 20 01 05 F0 24 0D 91 68 31 67 24 47 63 F0 00 08 70 50 91 31 21 25 23 04 4F 60 59 7DH,其含义如下:

08 91 68 31 08 20 01 05 F0H:短信服务中心,分析同发送相同;

24H:协议数据单元类型基本参数(TP-MTI/VFP) ,发送,TP-VP用相对格式;

0DH:对方手机号数字个数;

91H:对方手机号(TON/NPI),用国际格式号码(在前面加‘+’);

68 31 67 24 47 63 F0H :对方手机号(TP-DA),8613764274360,补‘F’凑成偶数个;

00H:协议标识(TP-PID) ,是普通GSM类型,点到点方式;

08H:用户信息编码方式(TP-DCS) ,分析同发送方;

70 50 91 31 21 25H:短信息发送时间(SCTS),07年05月19日13时12分52秒;

23H:发送时间对应的时区;

04H:短信长度(TP-UDL),实际长度4个字节;

4F 60 59 7DH:用户信息(TP-UD) ,“你好”的Unicode编码。

4. 系统组成

4.1 硬件组成

系统由嵌入式Linux系统和西门子MC35模块通过串行接口三线制连接而构成, MC35模块通过串口1与嵌入式系统相连,嵌入式系统配置包括50MHz 主频的MPC860 32位处理器,16M SDRAM内存,2个RS232,操作系统采用嵌入式Linux for PowerPC。MC35模块由GSM基带处理器、电源专用集成电路、射频电路和闪速存储器等部分组成,负责处理GSM蜂窝设备中的音频、数据信号,内嵌的软件部分执行应用接口和所有GSM协议栈的功能。MC35模块支持中文短信,支持GPRS功能,便于将来功能的扩展。

4.2 libcssl函数库

为了实现短信收发,需要在嵌入式Linux下通过串口发送一系列的AT指令。串行通信是计算机与其它设备通信的常用方法,在本系统中采用一个基于Linux的串行通信函数库libcssl,可实现串行接口的异步事件驱动并发。采用该方法,用户只要在服务器和数据源之间建立异步连接,编写数据处理函数,而对数据源事件的监测、数据读取、多事件的处理等操作是由操作系统内部完成的,因而,很大程度上简化了编程者的工作,同时保证了较高的资源利用率。

libcssl函数库提供给用户多种基于事件驱动方式的串行接口函数。其主要的函数有4类,分别进行串口初始化、收发数据、错误信息和结束串口操作。在使用某个串口之前,应调用初始化函数,为其设定相应的参数,使得收发双方遵循相同的通信协议和数据格式,同时通过初始化操作,为串口数据源和采集服务器之间建立异步连接,分配采集句柄。当数据源通过串口向嵌入式系统发送数据时,该数据会被送入数据缓冲区,并通过该数据源的采集句柄访问该串口的事件回调函数,在该函数中完成数据的处理。这样,当用户使用多个串口时,不需要用多个线程,只需为每个串口设置独立的回调函数,各回调函数之间可方便地实现数据交换共享。程序中可通过获取错误信息得知系统出现的错误状态,而采集程序结束,应关闭串口,释放系统资源。相关的函数如表2所示。

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