單片機(jī)控制GSM手機(jī)的技術(shù)及應(yīng)用

    隨著科技的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，手機(jī)的普及率越來越高，更新也越來越快，價格也越來越便宜。因為手機(jī)工作的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，在信息傳遞方面性能穩(wěn)定、可靠，所以把手機(jī)作為信息傳遞的載體，與單片機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)有著強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用空間，特別是在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域更是受到電子設(shè)計應(yīng)用工程師的關(guān)注。一些專業(yè)刊物也介紹了一些有關(guān)這方面的文章，然而由于手機(jī)的控制指令復(fù)雜，數(shù)據(jù)格式繁瑣，工程技術(shù)人員在進(jìn)行單片機(jī)與手機(jī)的硬軟件接口設(shè)計時經(jīng)常會遇到很多困難，有時還無資料可查。筆者在完成一個項目的開發(fā)過程中，針對幾種手機(jī)進(jìn)行了大量的測試和實驗，在此基礎(chǔ)上歸納出一些帶規(guī)律性的結(jié)論，對此結(jié)論，工程設(shè)計人員可拿來即用，大大縮短研發(fā)周期，現(xiàn)在把它公布出來，愿與廣大電子設(shè)計人員共享。

1 硬件接口技術(shù)方面

    目前市場上流行的大部分手機(jī)幾乎都具有數(shù)據(jù)引出口，并基本上都支持與GsM短信息相關(guān)的AT控制指令(GSM-SMS-AT指令)，手機(jī)通過數(shù)據(jù)口以串行方式接收指令并向外輸出數(shù)據(jù)。理論上講，在數(shù)據(jù)口中找出RxD、TxD和GND引腳與單片機(jī)的串口對應(yīng)連接即完成了硬件接口。然而，實際上由于不同品牌，不同型號手機(jī)的RxD、TxD和GND引腳并非一致，找查這三根線有時也非易事；況且手機(jī)數(shù)據(jù)口的電平既不是RS232電平，也不是TTL電平，與由5V供電的單片機(jī)串口還不能直接連接。最簡單可靠的方法是使用手機(jī)的數(shù)據(jù)線建立單片機(jī)與手機(jī)的硬件連接。手機(jī)數(shù)據(jù)線是專為連接PC機(jī)9針串口而設(shè)計的，信號電平為標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平，只要單片機(jī)的串口也轉(zhuǎn)換為Rs 2 3 2電平，就可方便連接。9針串口引腳定義是固定的，即2腳為TxD(手機(jī)發(fā)送)，3腳為RxD(手機(jī)接收)、5腳為GND。這樣，無論什么型號的手機(jī)與單片機(jī)的連接就成了固定連接，不需要知道手機(jī)數(shù)據(jù)口信號的具體定義，二者通過數(shù)據(jù)線的連接電路如圖1所示。 

　　需要注意的是：不同手機(jī)數(shù)據(jù)線內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換芯片的供電方式是不同的，有的是通過手機(jī)直接供電；有的是通過竊取PC機(jī)串口某些引腳(通常為4、6、7、8引腳)的電流經(jīng)內(nèi)部整流濾波穩(wěn)壓后提供。判斷的方法是將數(shù)據(jù)線一端插到手機(jī)數(shù)據(jù)口，測量另一端2腳與5腳之間的電壓，如果有一7V左右的電壓，則為前者，如果測不出電壓，則為后者，對于后者則需要單片機(jī)為4、6、7、8引腳任意一引腳提供+5V電壓即可，如圖1中虛線所示。

2 軟件接口技術(shù)及控制原理

    單片機(jī)與手機(jī)的軟件接口其實就是單片機(jī)通過與GSM短信息有關(guān)的AT指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，如讀取手機(jī)的短消息內(nèi)容，刪除短消息內(nèi)容，列出手機(jī)中還未讀的短消息等。關(guān)于AT指令的功能描述見參考文獻(xiàn)[1，2]的文章內(nèi)容，此處不再贅述。然而，執(zhí)行一條指令，也并非某些資料中介紹得那么簡單。事實上，指令的執(zhí)行過程需要單片機(jī)與手機(jī)交互應(yīng)答完成，每一次發(fā)送或接收的字節(jié)數(shù)有嚴(yán)格的規(guī)定，二者必須依據(jù)這些規(guī)定實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，否則，通信就是失敗的。筆者經(jīng)過對幾種手機(jī)反復(fù)測試，總結(jié)出來一些規(guī)律，如表1所列。

    對幾個問題說明如下。

    ①所有AT指令的指令符號、常數(shù)、PDu數(shù)據(jù)包等都是以ASCII編碼形式傳送的，比如“A”的ASCII編碼為41H，“T”的AscII編碼為54H，數(shù)字“0，，的AsCⅡ編碼為30H等。

    ②單片機(jī)控制手機(jī)工作，必須把手機(jī)的短信息工作模式設(shè)置為PDu格式，即通過指令A(yù)T+cMGF=O完成。
 
   ③單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送每一條指令后，必須以回車符作為該條指令的結(jié)束，回車的ASCII編碼為0DH。例如，單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送“AT+CMGF=0”這條指令，其ASCII編碼序列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一個字節(jié)0DH就是回車符，表示該條指令結(jié)束，如果沒有這個回車符，手機(jī)將不識別這條指令。

    ④當(dāng)手機(jī)接收到一條完整的AT指令后，手機(jī)并不立即執(zhí)行這條指令，而是先把剛才接收到的AT指令的全部ASCII編碼序列全部反發(fā)送出來(含0DH)，然后發(fā)送一個回車符和換行符的ASCII編碼，即0DH和0AH，最后執(zhí)行該條指令。

    ⑤手機(jī)向單片機(jī)傳送短信息內(nèi)容時，其PDu數(shù)據(jù)包的內(nèi)容是以十六進(jìn)制表示的數(shù)據(jù)，但并不是直接向單片機(jī)傳遞十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，而仍然是把每一位十六進(jìn)制數(shù)以AscII編碼來發(fā)送。這樣，二個字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)就變成4字節(jié)的ASCII碼。但是，PDU數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)字節(jié)長度部分仍然是實際字節(jié)長度，而不是變成AscII碼的字節(jié)長度，這在編程時應(yīng)特別注意，否則，接收的數(shù)據(jù)就不完整。單片機(jī)接收到PDU數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)后，必須將其恢復(fù)成十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，其算法如下：設(shè)a為接收的ASCII碼，b為轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù)。如果a<39H，則b=a-30H；如果a>39H，則b=a-30H-07H，最后把前后兩個數(shù)合并為一個字節(jié)。

    ⑥手機(jī)向單片機(jī)應(yīng)答PDU數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)不包括前9字節(jié)數(shù)據(jù)(短信服務(wù)中心地址)，但向單片機(jī)傳送PDU數(shù)據(jù)包時，包括這9個字節(jié)的數(shù)據(jù)。例如，如果手機(jī)應(yīng)答的PDU數(shù)據(jù)長度為50，而實際向單片機(jī)傳送的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)為59字節(jié)，ASCII碼為2