基于STC單片機與GPRS的圖文LED屏

1 序言

GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù))的出現(xiàn)充分利用了現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)，不僅適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。它使移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，它利用“分組交換”(Packet Switch)的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式，可高效地利用現(xiàn)有的無線電頻譜，為用戶提供最快達到ll5kb／s數(shù)據(jù)傳輸率的服務(wù)。鑒于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，短消息的迅速普及，使得用手機控制LED顯示廣告、新聞等公眾信息成為了可能。用SMS控制車載小屏顯示的技術(shù)非常多，但能顯示小圖片的卻寥寥無幾，本文針對這種情況設(shè)計了一種可顯示漢字和一些簡單圖片的車載小屏廣告發(fā)布軟硬件設(shè)計系統(tǒng)。

2 硬件設(shè)計系統(tǒng)

圖1 硬件設(shè)計框圖

如圖1所示，本系統(tǒng)主要由三部分組成：GPRS 模塊；單片機模塊；LED顯示屏?？?。

2.1 GPRS 模塊

本模塊采用的是SIMCOM 的SIM300，外還需要手機卡座，當(dāng)然還要有手機卡，此手機卡是為收短信而設(shè)置的。該模塊的功能是通過天線接收手機發(fā)過來的短信，并且通過串口與單片機保持聯(lián)系，看是否有讀短信的AT命令，等單片機讀短信成功，再完成單片機刪除短信的AT命令。

2.2 單片機模塊

該模塊的主要芯片是STC89C58RD+單片機，該單片機處理速度快且RAM足夠大。其主要優(yōu)勢是：時鐘頻率可達80 MHz；內(nèi)部含有32 KB 的閃存、1 280 B 的RAM、8 K的EEPROM；IAP/ ISP 程序下載機制，大大降低設(shè)備開發(fā)成本和使用成本，并使硬件加密做到無懈可擊；具有4 級8 個中斷源，提供2 個額外的外部中斷機制和4 個I/ O 口資源。這些特點大大簡化了本系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計。

單片機的主要功能是持續(xù)將已有的屏顯示數(shù)據(jù)送LED屏，同時通過串口發(fā)AT指令監(jiān)視GPRS 模塊是否有新消息，一旦有，便進入串口中斷，對數(shù)據(jù)進行處理。而外部FLASH主要存的是一些常用漢字和一些符號的字模，單片機處理好文字信息后，將通過它獲得漢字字模，以便屏顯。

2.3 LED屏

終端顯示設(shè)備LED屏主要控制芯片是74HC595，還有雙向驅(qū)動芯片74LS245以及一些輔助的電流放大芯片。此屏可以顯示12個16*16的漢字。

3 軟件設(shè)計部分

軟件設(shè)計部分可謂是整個系統(tǒng)的指揮中心，有了這部分的設(shè)計才能完成AT命令讀刪信息、信息解碼、控制屏幕實時顯示數(shù)據(jù)。

3.1 AT命令

使用的主要是與SMS有關(guān)的指令：

（1）AT命令讀收到的新消息：at +cmgr=1 回車；

（2）刪除已讀完的消息：at+cmgd=1 回車。

3.2 SMS及漢字、圖片的解碼方式

SMS：文本短信服務(wù)。短消息的內(nèi)容可以是文本、數(shù)字或二進制非文本數(shù)據(jù)，但每個SMS容量平均有140 字節(jié)，一般不超過60個漢字。 如果用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)，短消息可存儲在短消息中心，待用戶開機后就可以自動收到。發(fā)送和接收SMS信息有三種方式：Block Mode ，Text Mode和PDU Mode。Block Mode已是昔日黃花。Text Mode是純文本方式，國內(nèi)手機一般不支持，主要用于歐美地區(qū)。本文所有收到的短信都是PDU Mode。

3.21 PDU Mode

PDU模式是發(fā)送或接收手機短消息最常用的一種方法，它把短消息正文經(jīng)過十六進制編碼后傳送。它可以發(fā)送最多160個字符，當(dāng)使用7-bits編碼的時候。8-bit編碼(最多140個字符）通常無法直接通過手機顯示；通常被用來作為數(shù)據(jù)消息，例如：smart messaging中的圖片和鈴聲）和OTA WAP設(shè)置。16-bit信息（最多70個字符）被用來顯示Unicode(UCS2)文本信息，可以被大多數(shù)的手機所顯示。

本系統(tǒng)的文本信息采用的是Unicode(UCS2)方式，而小圖片信息采用的是7-bits編碼方式。由于信息來自手機，所以只介紹收到信息后，單片機的解碼過程。

3.22 漢字的解碼過程

外部FLASH儲存的是用matlab工具將Unicode(UCS2)碼與國標(biāo)碼一一對應(yīng)后的常用漢字和字符的字模，所以單片機的解碼過程也就是尋找相應(yīng)字模的過程。當(dāng)出現(xiàn)需要處理的情況時，單片機通過串口把手機模塊收到信息完全讀過來，因為此信息有一段消息頭：包括對方手機號、客服中心號碼、時間等等。而顯示屏顯示的時候只需要消息的主題內(nèi)容，所以單片機處理消息時把屏號做為第一個字節(jié)處理將漢字對應(yīng)的Unicode碼轉(zhuǎn)化成十進制的數(shù)字，然后分離出區(qū)號和位號去尋找字模，然后按相應(yīng)的順序存在單片機的內(nèi)部ram里，方便取數(shù)據(jù)送屏?？梢杂脠D 2描述。

圖2 Unicode(UCS2)碼解碼簡圖

3.23圖片的解碼過程

考慮到圖片信息的數(shù)據(jù)量較大，一個16*16的圖片的就有32個字節(jié)，用手機發(fā)送時采用的是7bit的編碼方式，這樣可節(jié)省一半的內(nèi)存空間，單片機讀和對信息進行取舍同文字信息。關(guān)鍵是這部分的解碼。在這部分解碼時首先要弄清楚7bit的編碼原理。

編碼的過程比較容易理解：將源串每8個字符分為一組進行編碼，在組內(nèi)字符間壓縮，但每組之間是沒有什么聯(lián)系的。每一組內(nèi)，首先將各個字符轉(zhuǎn)換為7位的標(biāo)準(zhǔn)二進制ASCII碼，然后要將后面字符的低位逐位調(diào)整到前面，補齊前面的差別。以發(fā)送一個16*16的圖片為例編碼后就有28個字節(jié)，但單片機讀取的是56個字節(jié)，這是因為手機發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中是把一個字節(jié)視為為二個字節(jié)進行發(fā)送的。當(dāng)單片機負責(zé)解碼時，采取的處理方法是將每七個字節(jié)分為一組，處理為八個字節(jié)，再將這八個字節(jié)變換成相應(yīng)的數(shù)字進行兩兩合并，也就是還原原來圖片的32個字節(jié)，這部分的程序如下：

for(j=0;jccount;j=j+7)

{ h=j/7*4; a=gsm[j]0x80;

chartemp1=gsm[j]0x7f;

if(chartemp1'A') chartemp1=chartemp1-48;

else chartemp1=chartemp1-55;

b=gsm[j+1]0xc0;

chartemp3=((gsm[j+1]0x3f)1)|(a>>7);

if(chartemp3'A') chartemp3=chartemp3-48;

else chartemp3=chartemp3-55;

cun[h]=(chartemp14)|chartemp3;

c=gsm[j+2]0xe0;

chartemp5=((gsm[j+2]0x1f)2)|(b>>6); if(chartemp5'A') chartemp5=chartemp5-48;

else chartemp5=chartemp5-55;

d=gsm[j+3]0xf0; chartemp7=((gsm[j+3]0x0f)3)|(c>>5);

if(chartemp7'A') chartemp7=chartemp7-48;

else chartemp7=chartemp7-55; cun[h+1]=(chartemp54)|chartemp7; e=gsm[j+4]0xf8; chartemp9=((gsm[j+4]0x07)4)|(d>>4);

if(chartemp9'A') chartemp9=chartemp9-48;

else chartemp9=chartemp9-55;

f=gsm[j+5]0xfc;

chartemp11=((gsm[j+5]0x03)5)|(e>>3);

if(chartemp11'A') chartemp11=chartemp11-48;

else chartemp11=chartemp11-55;

cun[h+2]=(chartemp94)|chartemp11;

g=gsm[j+6]0xfe;

chartemp13=((gsm[j+6]0x01)6)|(f>>2);

if(chartemp13'A') chartemp13=chartemp13-48;

else chartemp13=chartemp13-55;

g=g>>1;

if(g'A') g=g-48;

else g=g-55;

cun[h+3]=(chartemp134)|g;}