中电网的日志

MCS-51系列单片机控制手机收发短信息的原理

已有 206 次阅读 2013-04-16 14:46 标签: 单片机手机短信息

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。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。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，能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将得到迅速普及。

目前，人们设计的各类DTE设备基础上以微处理器为核心，带有RS232/RS485等通信接口，在物理层上很容易实现与GSM设置（如手机等）的连接。但对SMS协议的研究文献却较少，特别是用单片机控制手机的SMS（Short Message Service）收发的研究更少。笔者在用单片机设计基于GSM的SMS数据采集器时，对怎样用单片机控制手机收发短信息进行了探讨。
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wV Gx[ V.@&Npq'p01 串口控制SMS的工作原理

单片机与手机一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式，通信速度可设定，通常为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时会对手机的通信质量产生影响。笔者经过实践设计的接口电平转换电路如图1。电子园51单片机学习网-FvH ?G

GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，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信息服务中心，经短消息服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短消息的信息量限制为160字节。

现在市场上大多数手机均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI（欧洲通信技术委员会）发布的，其中包含了对SMS的控制。利用GSM手机的串行接口，单片机向手机收发一系列的AT命令，就能达到控制手机收发SMS的目的。ETSI的GSM07.05中用于SMS收发控制的主要AT命令见表1。
P X B0gIK6eX?7b0
0w&wc'gs'E't/d!v0表1 常用AT指令

GSM07.05 '[&d6J.EO0	Function(功能)
ATE0	RESET
AT+CSMS	选择短信息服务
AT+CPMS	选择短信息内存
AT+CMGF	选择短信息格式
AT+CSCA	短信息中心地址
AT+CNMI	显示新收到的短信息
AT+CMGR	读短信息
AT+CMGS	发送短信息
AT+CMGL	列出SIM卡中短信息
AT+CMSS	从SIM内存中发短信息
AT+CMGW	向SIM内存中写入待发短信息
AT+CMGD	删除SIM内存中的短信息
AT+CSCB	选择蜂窝广播信息

GSM手机通过异步通信接口实现对SMS的控制共有三种接入协议：Block Mode；基于AT命令的TextMode；基于AT命令的PDU Mode。PDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前，PDU Mode应用最为广泛，基本上全国所有的电信局都提供支持PDUMode的短消息业务。有些地址则不支持Text Mode和Block Mode，这就限制了这两种接入协议的应用，而且PDU Mode已有取代Block Mode的趋势。为了保证系统具有广泛的适用性，本文采用PDU模式收发SMS。

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。

当由移动终端发起时，PDU的格式为：电子园51单片机学习网C hmt K

SMSC

PDU类型

PID

DCS

UDL

UD（0～140octed）

当以移动终端为目的时，PDU的格式为：

SMSC

PDU类型

PID

DCS

SCTS电子园51单片机学习网Z[TQ3?

UDL

UD（0～140octed）

其中，SMSC为短消息业务中心地址，DA/OA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，MR指明是发出信息，SCTS指明短消息到达业务中心的时间。

2 PDU格式下短信息的接收

根据设置不同，手机将收到的短消息保存在缓存单元或存入SIM卡，单片机从手机中接收短消息实质上就是从SIM或缓存中读出信息。这主要利用AT+CMGR和AT+CMGL两条指令来完成，其工作过程见图2。

由于不同的厂商对AT指令集的解释代码和响应信息不一样，所以单片机首先要确认能否与手机建立起通信，一般用ATE指令完成此确认；然后用AT+CMGF指令选定短消息的数据格式；在收到手机的正确回答反以AT指令完成读出功能。一般用AT+CMGL读取以前的信息，在收到手机的RING（振铃）数据时，用AT+CMGR读取实时信息。

以下是笔者设计的物流数据采集系统中用到的接收SMS的一个实例，它说明了PDU模式的应用。单片机发送和接收（手机回答）均为ASCII码。所用手机为SIEMENS S3508i。

操作过程如下（{}内为注释）:

发送：ATE

手机回答：OK {已建立联接}电子园51单片机学习网 xeh-] o

发送：AT+CMGF=0 {选用PDU格式}

手机回答：OK {允许选择PDU格式}

发送：AT+CMGL=2 {列出已有的短信息}电子园51单片机学习网"`4B8V8gL

手机回答：+CMGL：1，2，，24{1表示信息个数，2表示未发信息，24表示信息总容量}

0D71683108370105F004000D81683179133208F10000026080410033802632184CF682D

95E0DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608

以上这组PDU格式的十六进制字符串，不但包含了短消息的内容，同时包含了发送者的手机号码、短信息中心号码、短消息发送时间等。

下面对信息内容进行分析：

0D：短信息中心地址（号码）长度。电子园51单片机学习网8H5A7? l4_

91：短信息中心号码类型，91是TON/NPI。TON/NPI遵守International/E.164标准，指在号码前需加'+'号；此外还可直有其他数值，但91最常用。

683108370105F0：SMSC 短信息所使用的服务中心号码13807310500。它经过十六进制以字节为单位的高低半字节换位处理，号码是奇数的添F，构成一个HEX字节。

04：PDU类型，文件头字节。

0B：主叫号码长度。

81：主叫号码类型。

3179133208F1：0A主叫号码，也经过了处理，实际号码为13973123801。

00：PID，为协议标识。

00：DCS短信息编码类型是GSM Default Alphabet，即由7位ASCII码移位组成8位十六进制码（octet），其方法见表2。

1sthex	B0 U1T_ eMu0	A6 S8c h,`0U0	A5	A4 ;cW@4ZM^0	A3 &J`6ijXa8_;Q0	A2	A1	A0 3{M/D2K1~:D Cw4Os0
2ndhex j8[S^\| j]X/y0	C1电子园51单片机学习网+RUh U u	C0 L}i*O.M1z0L0	B6 H9vI&^@}Bw0	B5	B4 u:?n0N],o+C0Pvr0	B3 :V$BeF*Q0	B2	B1
3rdhex #I T8Vk1\']cf}0	D2 -gE*p1w(D/FG0	D1 7V^;qJ#f"Tp0	D0	C6电子园51单片机学习网Ud c^T	C5	C4	C3	C2 &uA eD(u t c2W og0
4thhex :c"A'f%G7x:s_0	E3	E2 $~C_ygl,X7hP0	E1 6Ty8_9EGD;Qr;R9e0	E0	D6	D5	D4	D3 5n{7Ih ~7Kb0
5thhex电子园51单片机学习网(P!a$B@3H	F4 h-[@0JEr2x0	F3	F2 !_q/oojX v:\~0	F1 N/H7rnt4WOVL0	F0	E6	E5 /a[)~-^1D \0	E4
6thhex )KA3A/e3A1G@0	G5 ~0d OvE.^0	G4 x3F.uRqB'Hb0	G3 \WE-S2Mid0	G2 \?~7B U,I*m0	G1 b,S8\ M"^:H0	G0	F6	F5
6thhex ~8v8AO H@we/m Y ~0	H6 7O R s L m[W;K0	H5 1w0lXJ:@)`1_0	H4	H3	H2 h7{2]St8}&b o0	H1	H0	G6 om7Dd3S8P0

02608041003380:SCTS短信息发送时间，02/06/08/14：00：33.08。

26：UDL经处理后的8位码（octet）短信息字节长度，它小于消息ASCII码的长度。

32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B1983492608：UD 编码后的PDU数据，短信息内容“2002/06/08/13：48ID102OKID103OK ID201FAIL”。

3 短信息的发送

与接收短信息一样，发送时也要先建立联接，传送一些初始化指令，然后发送短消息内容。下面是用SIEMENS S3508i发送一个短信息的例子，内容为：“2002/06/08/13:48 ID102OK ID103OK ID201FAIL”。其ASCII码为：“32030322F30362F30382F31333A34382049443130324F4B

2049443130334F4B2049443230314641494C20”。

发送：ATE {请求建立联接}

手机回答：OK {已建立联接}

发送：AT+CMGF=0 {选择PDU模式}

手机回答：OK

发送：AT+CSMS=0{检测手机是否支持SMS命令}

手机回答：OK

发送：AT+CMGS=52{发送短信息，52 octets（不包括最初9个短信息元字节）}

手机回答：>{允许上传数据，ASCII码是（$20H，$2EH）}

发送：0891683108701305F011000B813179133208F10000AA2632184CF682D95

E30DC2B36D3D170A0243106933D97A0243106933D97A02451068B19834926081A

不计最初9个短消息信元字节，本短信息有52字节（104个字符）。AT+CMGS仅说明了SMSC信息内容的长度，在收到手机回答的>符号手才发送PDU数据串，并以（CTRL^Z）结束。