基于 ATmega16 与 TC35i 实现中文短信息收发

收稿日期：2011-06-16 作者简介:刘 芳(1984—)，女，主要从事企业项目管理工作。 目前 G S M 网络已覆盖全国所有省、直辖市、自 治区，网络遍及绝大多数城市和地区。短信息服务作 为移动运营商的一项基本业务，其技术和使用方法已 经相当成熟。由于短信息具有内容直观、传送距离远、 费用低廉等特点，得到了极为广泛的应用。利用该业 务可以实现传统的无线遥控工作及小批量的数据传 送，开发出新颖的产品，实现诸如无线抄，家庭防 盗，汽车防盗及追踪及野外设备运行监控等功能。国 内使用较多是西门子公司的 TC35系列产品，其最新 模块是 TC35i。作为新一代的工业级模块，它可以长 时间地稳定工作，用户可以完全放心地将它嵌入到应 用系统中。另外，由于中文短信息编码复杂，步骤比较 繁锁，故将相关的基础知识和应用经验作简略介绍， 供有关专业人员参考。 1 TC35i模块介绍 1.1 TC35i的组成和功能介绍 西门子通信芯片 TC35系列的 TC35i是西门子 推出的最新的无线模块，功能上与 TC35兼容，设计 紧凑，缩小了用户产品的体积。 TC35i模块主要由 GSM基带处理器、GSM射频 模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口 六部分组成。作为 TC35的核心，基带处理器主要处 理 GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射 频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬 件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。 模块有 AT命令集接口，支持文本和 PDU模式 的短消息、第三组的二类传真以及 2.4 k、4.8 k、9.6 k 基于 ATmega16与 TC35i实现中文短信息收发 刘 芳 1，张 云 2 （1.中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031；2.山东省汽车电子重点实验室，山东济南 250014） 〔摘 要〕简单介绍了 Siemens 最新一代手机通信模块 TC35i 的特点、使用方法及注意事项，阐述了 AT 指令的概念及 TC35i中常用的 AT指令、中文短信的编码、发送方法及中文短信的读取方法，并给出了实际的 操作过程实例，最后给出单片机 ATmega16控制 TC35i发短信的流程以及硬件连接电路。 〔关键词〕TC35i；短信息；AT指令；单片机；GSM 中图分类号: TP391.11 文献标识码: B 文章编号：1004-4345(2011)04-0181-04 Receiving & Sending Chinese SMS Based on ATmega16 and TC35i LIU Fang1, ZHANG Yun2 (1. China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang, Jiangxi 330031, China; 2. Shandong Key Laboratory of Automotive Electronics, Jinan, Shandong 250014, China) Abstract This paper has briefly introduced the characteristics, use methods, and matters of attention of TC35i, Siemens latest mobile communication module, elaborated the concept of AT command, as well as common AT commands for TC35i, Chinese SMS encoding, sending method, and Chinese SMS reading method, and finally put forward an example of real operating procedures, as well as the SMS sending process by TC35i under the control of MCU ATmega16 and hardware junction circuit. Keywords TC35i; SMS; AT command; MCU; GSM 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 32 卷 2011年 第 4-5期 10 月 的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿、多方 通话、漫游检测功能，省电模式、IDLE、TALK等常用 工作模式。通过独特的 40引脚的 ZIF 连接器，实现 电源连接、指令、数据、语音信号及控制信号的双向 传输[1]。 1.2 TC35i有关参数介绍 TC35i与GSM2/2+兼容，双频(GSM900/GSMl800)， RS232数据口，符合ETSIGSM07.07和GSM07.05。 它有固定的参数:8位数据位和 1位停止位，无校验 位，波特率在 300 bps～115 kbps之间可选，硬件握手 信号用 RTS0/CTS0，软件流量控制用 XON/XOFF， CMOS电平，可选波特率为 300 b/s～115 kb/s，自适应 波特率为 1.2 kb/s～115 kb/s。该模块集射频电路和基 带于一体，向用户提供标准的 AT命令接口，为数据、 语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方 便用户的应用开发及设计，且易于升级为 GPRS模块。 电源范围为直流 3.3～4.8 V，典型值为 4.2 V，当电压 低于 3.3 V时，模块可自动关机。电流消耗:休眠状态 为 3.5 mA，空闲状态为 25 mA，发射状态为 300 mA (平均)，2 A 峰值;可传输语音和数据信号，功耗在 EGSM900(4类)和 GSM1800(1类)分别为 2 W和 1 W。 通过接口连接器和天线连接器分别连接 SIM卡读卡 器和天线。SIM电压为 3 V/1.8 V。 1.3 TC35i引脚介绍 TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(ZeroInsertion Force，零阻力插座)连接器引出，可以划分为电源、数 据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制 5类。 TC35i的第 1～5引脚是正电源输入脚，第 6～10 引脚是电源地。11、12 为充电引脚，可以外接锂电 池，13 为对外输出电压 (供外电路使用 )，14 为 ACCU-TEMP 接负温度系数的热敏电阻，用于锂电 池充电保护控制。TC35i使用外接式 SIM卡，24～29 为 SIM卡引脚，分别为 CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、 CCVCC和 CCGND。ZIF连接器上有 6个引脚作为 SIM卡的接口，SIM卡上也有 6 个引脚分别与它相 对应，SIM 卡同 TC35i 是这样连接的 :SIM 上的 CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和 CCGND通过 SIM卡 阅读器与TC35i 的同名端直接相连，ZIF 连接座的 CCIN引脚用来检测 SIM卡是否插好，如果连接正 确，则 CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。33～40 为语音接口，可以直接接驻极体话筒和扬声器用来 采集声音或者放音。15、30、31、32脚为控制脚，其中 15脚是启动脚 IGT，系统加电后为使 TC35i进入工作 状态，必须给 IGT加一个>100 ms的低脉冲，电平下 降持续时间不可超过 1 ms。30为 RTC backup，31为 Power down，32为 SYNC。16～23为数据输入/输出，分 别为 DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR。 2 AT指令(AT Command) 2.1 什么是AT指令 AT，即 Attention，AT指令是由 Hayes公司发明， 现在已作为事实上的标准被所有调制解调器制造商 采用。每条命令以字母“AT”开头，因而得名。AT后 跟字母和数字表明具体的功能，例如“ATDT”是拨号 命令，其它命令有“初始化调制解调器”、“控制扬声 器音量”、“规定调制解调器启动应答的振铃次数”、 “选择错误校正的格式”等等，不同牌号调制解调器 的 AT 指令并不完全相同，要正确使用 AT指令，须 仔细阅读 MODEM用户手册。 2.2 GSM中的AT指令 GSM 引擎模块提供的命令接口符合 GSM07.05 和 GSM07.07规范。GSM07.07中定义的 AT Command 接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的 通用接口;GSM07.05对短消息作了详细的规定。在 短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串 口发送指示消息，数据终端设备可以使用 AT指令 向 GSM模块发送各种命令。 2.3 TC35i常用AT指令 TC35i 中常用的 AT 指令如表 1 所示。 3 短消息编码介绍 3.1 概述 目前，发送短消息常用 Text模式和 PDU(Protocol 指令 含 义 ATD ATH 拨打电话 挂机 AT+CMGF 选择短信息模式 0-PDU,1-Text AT+CMGD 删除 SIM卡内存的短信息 AT+CMGL 读出 SIM卡中的短信息 0/“REC UNREAD”为未读；1/ “REC READ”为已读;2/“STO UNSENT”为待发；4/“ALL” 为全部 AT+CMGR 读取短信息 AT+CMGS 发送短信息 AT+CSMP 设置短信息文本模式参数 AT+CMGW 向 SIM卡内存中写入待发送的短信息 AT+CMSS 从 SIM卡中发送短信息 AT+CMNI 新信息提示方式 AT^SMSO 中断网络连接并关机 表1 TC35i常用AT指令 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 32卷182· · Data Unit，协议数据单元)模式。使用 Text模式收发 短信代码简单，实现起来十分容易，但不能收发中文 短信;而 PDU 模式不仅支持中文短信，也能发送英 文短信。PDU模式收发短信可以使用 3种编码：7- bit、8-bit和 UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的 ASCII 字符，8-bit 编码通常用于发送数据消息， UCS2编码用于发送 Un-icode字符(关于 Unicode详 细介绍请参考有关资料)。笔者在使用手机过程中发 现，若发送一条有汉字的短信息，其自动为 UCS2编 码，若只有字母和数字，则自动以 Text方式发送。本 文着重介绍较为复杂的 PDU模式中 UCS2编码。 SRI（Status Report Indication）该参数指明移动设 备是否需要状态报告；SRR（Status Report Request）该 参数指明移动站是否需要一个状态报告；VPF（Validity Period Format）指示VP区是否存在；MMS（MoreMessage to Send）指示是否有更多的消息将被发送；RD（Reject Duplicate）拒绝重复；MTI（Message Type Indicator）消 息类型指示，00为消息接收，01为消息发送 3.2 发送一条中文短信息的编码实例 例如要发送“山东大学”到手机 13656405916 中，则首先把字符转换成Unicode代码，转换软件可 以可在互联网中下载，Visual C++ 6.0中有相应的库 ，但要在单片机中实现GB2312与 Unicode的转 换只能用查表的方法。经转换，“山东大学”的Unicode 代码是 5C71 4E1C 5927 5B66。则要发送的代码如 下[2]：0891683108501305F011000D91683156465019F 6000800085B816CE259275B66; 代码意义解释如下：“08”，SMSC地址信息的长 度，共 8 个八位字节(包括 91)；“91”，SMSC 地址格 式 (TON/NPI)，用国际格式号码（在前面加‘+’)； “683108501305F0”，SMSC 地址 8613800531500，补 ‘F’凑成偶数（注意这里的编码方法）；“11”，基本参 数(TP-MTI/VFP) 发送，TP-VP用相对格式；“00”，消 息基准值(TP-MR) 0;“0D”，目标地址数字个数，共 13 个十进制数(不包括 91和‘F’);“91”，目标地址格式 ( TON /NPI )，用国际格式号码 (在前面加‘+’) ; “683156465019F6”,目标地址(TP-DA)8613693092030, 补‘F’凑成偶数个;“00”，协议标识(TP-PID)是普通 GSM类型，点到点方式;“08”，用户信息编码方式(TP- DCS)，Unicode 编码；“00”，有效期（TP-VP）5 分钟 [（VP+1）×5分钟]；“08”，用户信息长度(TP-UDL)，实 际长度 8 个字节；“5B816CE259275B66”,用户信息 (TP-UD)，即字符“山东大学”。 4 电路连接及使用 4.1 电路连接及说明 电路连接见图 1。 图 1所示的电路是以 Atmel公司 ATmega16为 主控制器时的连接图。图中的 VCC为标准的 TTL电 平+5 V，通过一个二极管接到 TC35i 的供电端，为 TC35i提供稳定的 4.3 V的工作电压。另外，TC35i在通 讯中电流峰值可达到 2 A，并要求此时电源的压降 <0.4 V，在应用过程中应充分注意这点，否则TC35i会认 为电源关闭而自动关闭。TXD0和 RXD0分别接到 ATmega16的发送端和接收端，并串联两个保护电阻。这 基于ATmega16与TC35i实现中文短信息收发第 4-5期 183· · 样只通过 3根线就可以实现单片机和 TC35i之间的通 讯，大大减少了系统的复杂程度，同时降低了成本并增 加了系统的灵活性。SIM卡的同名端直接和 TC35i上 的同名端直接相连即可。CCIN通过2K的电阻直接和 CCVCC端相连，否则模块会认为没有卡放入[3]。 4.2 模块的启动 TC35i 模块要求在上电 10 ms 后，拉低 IGT 端 电平保持至少 100 ms，并且下降沿不能大于 1 ms， 启动后，该引脚应保持高电平。结合单片机的特点， 可直接用单片机的一个端口完成。启动后模块会自 动登陆到网络，同时图中的 LED会以 600 ms亮 600 ms 暗的形式闪烁，登陆到网络后，以 75 ms亮 3 s暗的 形式闪烁。在登陆网络的过程中，最好不要和 TC35i 进行串行通讯，以免发生通讯错误。 4.3 模块的关闭 TC35i 提供了两种关闭方法：一种是硬件的方 式，即将 PowerDown端拉低至少 3.2 s；一种是软件 的方式，即发 AT^SMSO指令到 TC35i，此后 TC35i会 正常退出网络并关机，返回信息“OK”。关机后， TC35i将不再接受任何 AT指令。 5 发送和接收中文短信 在上电使用以前，必须确保在 SIM卡座中安装 了一张 GSM 网的 SIM 卡，并且该卡具有短信息服 务，没有欠费。发送短信息必须在正常登陆到网络后 进行，可以通过 LED的状态判断是否已经登陆到网 络。在利用单片机发送短信息发前，可以使用 TC35i 开发板与 PC机进行串行通讯试验，以便尽快熟悉 AT指令的使用方法。下面介绍中文短信的收发方 法，只介绍流程，不介绍编程方法。 5.1 发送一条中文短信息 下面仍以发送“山东大学”到 13656405916(不是 真实的手机号码）为例，介绍发送方法（加下划线部 分为 TC35i的回复）。 AT//联机 OK//联机成功 AT+CMGF=0//设为 PDU模式 OK AT+CMGS=023//发送一条长度为 23的短信 叟//等待 PDU编码 0891683108501305F011000D91683156465019F6000 800085B816CE259275B66//PDU编码，参见 3.2 →//发送，ASCII码为 0x1a; +CMGS:23//23，消息参考值，无论是否发送成功 都会加 1 OK//发送成功 5.2 读取一条中文短信息 读取短信息是从 TC35i 接收到一条信息开始 的。在 PDU模式下可以读取信息，但读到的是信息 的 PDU编码，包括时间信息和其他信息，笔者在使 用过程中发现，使用 Text模式可以更方便读取信息。 方法如下（加下划线部分为 TC35i的回复）： +CMTI: "SM"，1//收到一条信息，存储在 SIM卡， 位置 1 AT+CMGF=1//设为 Text模式； OK AT+CMGR=1//读取； +CMGR:"REC UNREAD"，"13656405916"，"08/ 04/08，16:45:54+32"//未读信息，来自13656405916，08 年 4月 8日 16点 45分 54秒，东八区； 5B816CE259275B6//“山东大学”的 PDU编码； OK。 6 结语 本文采用 ATmega16单片机和 TC35i芯片相结 合实现短信控制，该方法可应用于工程、交通、商业、 生活等众多领域，具有稳定性好、方便价廉、覆盖范 围广等优点，具有很好的应用价值。而中文短信息与 英文短信相比，更适合大众人群，易读性强，在面向 公众的产品中具有明显的优势，相信随着技术的进 一步成熟，中文短信息应用必有更加广阔的前景。 参考文献 [1] 周艳丽，魏宗寿.利用 TC35i和 PC机实现短信息收发[J].现代电 子技术，2007，(15):188-190. [2] 马 潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京：北京 航空航天大学出版社，2007. [3] 潘 斌，郭红霞.短信收发模块 TC35i的外围电路设计[J].单片机 与嵌入式系统应用，2004，(07):38-41. 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 32卷184· ·