基于GPRS模块的软件设计

1、 目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景和意义11.2 移动通信网络概述11.3 本论文的主要研究内容及安排2第2章 gsm与gprs网络通信技术42.1 移动通信的发展概况42.2 gsm移动通信系统52.2.1 gsm含义52.2.2 gsm移动通信系统的结构与功能52.2.3 gsm信道82.3 gprs网络通信技术92.3.1 gprs的概念92.3.2 gprs的特点92.3.3 gprs网络的发展、应用和局限102.3.4 gprs网络结构11第3章 gprs模块sim900b的软件测试143.1 at指令153.2 短消息编码pdu格式163.2.1 短消息收发的实现模式163

2、.2.2 pdu模式163.3 软件测试183.3.1 gprs模块实现拨打电话功能测试193.3.2 gprs模块实现接听电话功能测试203.2.3 gprs模块实现一条英文短信发送功能测试213.2.4 gprs模块实现一条英文短信读取功能测试223.2.5 gprs模块实现一条中文短信发送功能测试233.2.6 gprs模块实现一条中文短信读取功能测试24第4章 单片机控制gprs模块实现语音功能264.1 实验板系统的主要硬件组成264.2 单片机控制gprs模块实现语音功能的软件设计284.2.1 软件设计流程图284.2.2 软件设计28总结与展望35参考文献36致 谢37第1章

3、绪论1.1 课题研究背景和意义近年来，随着科学技术的发展，尤其是通信技术、计算机技术和传感器技术的发展，使得无线移动通信技术被广泛应用于人们的日常生活。在未来的医疗领域，监护和急救设备必将趋于无线化、网络化，具有无线移动联网功能的监护和急救设备将会在临床中发挥越来越重要的作用。因此研制开发具有无线移动功能的监护和急救设备势在必行。同时，随着人民生活水平的提高，人们的健康意识不断地深入，越来越关注自己的健康状况，都希望拥有一个健康的体魄。然而，由于人们生活节奏的加快、膳食结构的改变等原因，各种疾病威胁着人类生命健康，而且很多疾病的发病率逐年提高，发病年龄也呈下降趋势。美国等发达国家早就开始致力于

4、便携式可移动的医疗监测设备的研制，也取得了很多可观的成果，这对各种疾病的预防与诊断具有重要意义。可以说，便携式医疗设备的发展是个必然的趋势。因此，本项目课题以人体脉搏信号作为生命特征信号，研究基于gprs的便携可移动的血氧饱和度监测仪。在本次毕业设计中，我主要完成了gprs模块短信和语音功能的软件研究。1.2 移动通信网络概述随着数据业务和因特网业务的增长，高速移动数据通信的市场需求越来越大。传统的gsm网络仅能以96kbps的速率传输数据，这远远不能满足用户对高速无线数据业务的需求。gprs 作为第二代移动通信技术gsm向第三代移动通信(3g) 的过渡技术，是由英国bt cellnet 公司

5、早在1993年提出的，是gsm phase2+(1997年)规范实现的内容之一，是在现有gsm系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，目的是为gsm用户提供分组形式的数据业务。 gprs采用与gsm同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的tdma 帧结构。gprs网络实际上是叠加在gsm网络之上的一个网络，它仍然利用gsm网络的基站收发器(bts) 和基站控制器(bsc)。 gprs提供端到端的广域无线ip 连接，采用信道捆绑和增强数据速率，进而实现了高速接入，使无线资源得到充分利用，能够使得用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的

6、网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。目前第一代gprs技术可以实现在一个载频或8 个信道中实现捆绑，将每个信道的传输速率提高到 14.1kbps ，因此gprs通讯方式的最大速率是115.2 kbps。gprs发展的第二步是通过增强数据速率改进(edge)将每个信道的速率提高到48kbps，因此第二代的gprs设计速率为384kbps 。它更适合于大多数的数据业务，如移动办公室、internet接入、数据和语音多媒体、即时聊天等。1.3 本论文的主要研究内容及安排本项目课题预期目标是将监测系统获取的生理指标通过移动通信网络发送至远端的医疗室供医生诊断。整个项目课题将涉及到移

7、动通信，传感器，数据采集与监控等技术。我在项目课题研究前期主要研究了计算机串口通信控制gprs模块sim900b以及单片机串口通信控制gprs模块sim900b实现语音通信。在整个研究过程中，我查找和阅读了涉及gsm/gprs通信的大量资料；学习了gprs模块sim900b的at指令系统，研究学习了短消息编码的pdu格式，采用gprs模块sim900b与计算机连接进行了各种at指令的通信实验；对单片机进行编程，利用单片机控制gprs模块实现了语音通信的功能。论文的结构安排如下：第一章为绪论，主要介绍了项目课题的研究背景和意义，简要概述了移动通信网络。总结了论文中我的主要研究内容。第二章主要介绍

8、了gsm网络和gprs网络的体系结构和系统组成，另外还介绍了gsm信道和gprs网络的特点。第三章为gprs模块sim900b的软件测试，介绍了sim900b的引脚结构图和at指令，分析了短消息编码的pdu格式，并详细给出了gprs模块sim900b与计算机连接的各种at指令的通信实验步骤和结果。第四章为单片机控制gprs模块实现语音功能部分，给出了系统软件流程图，论述了在keil开发环境下的软件设计过程。第五章总结了毕业设计的工作，并提出了下一阶段的研究工作，展望了gprs无线通信技术在监测系统中应用的美好未来。第2章 gsm与gprs网络通信技术2.1 移动通信的发展概况所谓移动通信，是指

9、通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。显然，这是一种在人们生活和工作中非常实用的通信方式。移动通信系统包括无绳电话，无线寻呼，陆地蜂窝移动通信，卫星移动通信等。移动通信的发展经历了以下几个阶段：（1）第一代模拟移动通信系统上个世纪60年代，随着半导体技术的迅猛发展，无线通信技术开始从人工接线发展为自动接线系统，系统的成本开始降低，容量有所增加。20世纪70年代末至80年代，集成电路技术，微型计算机和微处理器的发展，以及由美国贝尔实验室推出的蜂窝系统的概念和理论的应用，美国、日本等国家纷纷研制出陆地移动电话系统。这个时期系统的主要技术是模拟调频、频分多址，以模拟方式工作，使用频段

10、为800/900mhz，故称之为蜂窝式模拟移动通信系统，或为第一代移动通信系统。由于第一代以fdma(frequency division multiple access，频多分址)技术为基础的模拟移动通信系统存在频谱利用率低，容量有限，制式太多，互不兼容；不利于用户漫游，限制了用户覆盖面；提供的业务种类受限制，不能传送数据信息；容易被窃听；不能与isdn(integrated service digital network，综合业务数字网)兼容等缺点，90年代初人们便着手研究数字蜂窝移动通信系统。（2）第二代数字移动通信系统90年代起，随着数字技术的发展，通信、信息领域中的很多方面都面临向数

11、字化、综合化、宽带化方向发展的问题。第二代移动通信系统是以数字传输、时分多址、码分多址为主体技术，制定了更加完善的呼叫处理和网络管理功能，克服了第一代移动通信系统的不足之处，可与综合业务数字网(isdn)相兼容。所以比起第一代移动通信系统有着无可比拟的优越性。因而第二代移动通信系统很快就取代了第一代通信系统而一跃成为移动通信的主流。第二代数字移动通信系统除了传送语音外，还可传送数据业务，如传真和分组的数据业务等。较为著名的数字蜂窝系统有欧洲的gsm。（3）第三代数字移动通信系统第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输，除了数据传输外，还能传送高达2mbps

12、的高质量活动图像，真正实现“任何人(whoever)在任何地点(wherever)、任何时间(whenever)可以同任何人(whomever)进行任何形式(whatever)的通信”这样一个目标。第三代数字移动通信网将是一个特别庞大的，全球统一的移动通信网络，系统容量可以满足全球人口总数的应用需要，其范围理论上可以达到地球上任何一个有人类活动的三维空间。（4）未来移动通信业务在未来，移动通信的应用领域，将从单纯的人与人之间的信息交互，发展为人与机器之间信息交互以及机器与机器之间的信息交互手段。关于未来移动通信的发展可以基本肯定，移动通信网络将向ip(internet protocol，网际协

13、议)化的大方向演进。在此过程中，在移动网络上的业务将逐步呈现分组化特征，而网络结构将逐步实现以ip方式为核心的模式。2.2 gsm移动通信系统2.2.1 gsm含义gsm中文名称为：全球移动通信系统；英文名称为：global system for mobile communications。gsm属于第二代移动通信技术，起源于欧洲的移动通信技术标准，又称“全球通”，取一部手机行遍全球之意，其实现手段为全球使用同一个移动电话网络标准。我国于20世纪90年代引进该技术标准，进而取代了第一代移动通信技术标准蜂窝模拟移动技术。gsm系统包括gsm 900：900mhz、gsm1800：1800mhz

14、及 gsm-1900：1900mhz等几个频段 。2.2.2 gsm移动通信系统的结构与功能gsm系统由若干个子系统或功能实体组成，具体组成如图2.1。其中基站子系统（bss）在移动台（ms）和网路子系统（nss）之间提供和管理传输通路，特别包括了ms与gsm系统的功能实体之间的无线接口管理。nss负责管理通信业务，保证ms与其他ms之间建立通信。ms、bss和nss组成gsm系统的实体部分。操作支持系统（oss）提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。图2.1 gsm移动通信系统的结构（1）移动台(ms)公用gsm移动通信网中用户使用的设备叫做移动台，它是整个gsm系统中用户惟一接

15、触的设备，移动台的类型包括手持台、车载台和便携台，其中手持台用户的比例最大。移动台必须提供与使用者之间的接口以及通过无线接口接入gsm系统的基本功能，其中主要包括话筒、扬声器、显示屏和按键等。此外，移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块-sim卡，它是一张符合iso标准的智慧卡。它包含所有与用户相关的无线接口信息，其中包括鉴权和加密信息。使用gsm标注你的移动台都需要插入sim卡，只有当处理异常的紧急情况的紧急呼叫可以在不用sim卡的情况下操作。（2）基站子系统 (bss)基站子系统是由基站收发台bts和基站控制器bsc两部分功能实体组成。基站子系统bss是gsm系统中与无线蜂窝方面关系最

16、直接的组成部分，它通过无线接口直接与移动台相接负责无线发送与接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网路子系统nss中的移动业务交换中心msc相连。实现移动用户之间或移动用户与固定网路之间的通信连接传送系统信号和用户信息等。此外，为了对bss进行操作维护管理还需要建立bss与操作子系统oss之间的通信连接。基站收发台bts属于基站子系统的无线部分，由基站控制器bsc控制服务于某个小区的无线收发设备完成bsc与无线信道之间的转换，实现bts与移动台ms之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。实际上一个基站控制器根据话务量需要可以控制十个bts，bts可以直接与bsc相连也可以通过基站接口设

17、备bie采用远端控制方式与bsc相连接。bts主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基站控制器bsc属于基站子系统的控制部分，起着bss的变换设备的作用。即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。（3）网路子系统(nss)网路子系统nss主要包含有gsm系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。它对gsm移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。nss由一系列功能实体构成，整个gsm系统内部，即nss的各功能实体之间和nss与bss之间都通过符合cciti信令系统no.7协议和gsm规范的7号信令网路互相通信。网路的核心是移动业务交换中心msc，它

18、提供交换功能及面向系统其它功能实体如：基站子系统bss、归属用户位置寄存器hlr 、鉴权中心auc 、移动设备识别寄存器eir 、操作维护中心omc 和面向固定网公用电话网pstn 、综合业务数字网isdn 、分组交换公用数据网pspdn，电路交换公用数据网cspdn的接口功能。作为网路的核心,msc还支持位置登记,越区切换和自动漫游等移动特征性能和其它网路功能（4）操作支持子系统(oss)操作支持子系统oss，需要完成许多任务包括移动用户管理，移动设备管理以及网路操作和维护移动用户管理（用户数据管理和呼叫计费）。用户数据管理一般由归属用户位置寄存器hlr来完成，hlr是nss功能实体之一，用

19、户识别卡sim的管理也是用户数据管理的一部分，但是作为相对独立的用户识别卡sim的管理还必须根据运营部门对sim 的管理要求和模式采用专门的sim个人化设备来完成。呼叫计费可以由移动用户所访问的各个移动业务交换中心msc和gmsc分别处理也可以采用通过hlr或独立的计费设备来集中处理计费数据的方式。移动设备管理是由移动设备识别寄存器 eir 来完成的。2.2.3 gsm信道gsm信道可以分为物理信道和逻辑信道。物理信道是指实际物理承载的传输信道，逻辑信道则是按照信道的功能划分，物理信道是逻辑信道的载体。（1）物理信道与帧结构时分多址是gsm的基本特点，gsm有8个时隙，它不足以满足每个小区实际

20、的用户需求，因此，gsm采用以时分为主体，时分频分相结合的方式。对于gsm900第一阶段，gsm上下行各占有25mhz频段，而每个信道仅占用200khz，所以gsm可容纳的频分信道数是125，而每个频分信道有8个时隙，所以gsm总共可以提供的时分信道数为1000个。而对于gsm900第二阶段，上下行频段扩展至35mhz，时分信道也相应增至1400。此外，可利用小区蜂窝规划对不同小区进行空分，以进一步增加信道数。gsm帧结构分为四个层次：tdma、复帧、超帧、超高帧。tdma帧是gsm中的基础帧，一个tdma帧由8个时隙组成，而每个时隙可以是下列4类时隙突发中的某一种类型：常规突发序列、频率校正

21、突发序列、同步突发序列和接入突发序列，其中，常规突发序列应用较多，主要用于信息通信，其他三类则多用于不同的控制。此外，tdma帧可以构成两类复帧，进而构成两类超帧。gsm帧结构图如图2.2所示。图2.2 gsm帧结构图（2）gsm逻辑信道逻辑信道按功能划分分为主业务信道和为了配合业务正常进行的辅助性控制信道两大类。主业务信道又可以分为语音与数据两类。语音信道分为全速率语音信道和半速率语音信道，分别为13.5kbps和6.5kbps。数据信道则可以分为五种类型：9.6kbps全速率数据业务；4.8kbps全速率数据业务；小于等于2.4kbps全速率数据业务；4.8kbps半速率数据业务；2.4k

22、bps半速率数据业务。辅助性控制信道是为了保证业务信道有效且正常传送辅助信息的信道。它可分为三种类型：广播信道，其中包括频率校正信道、同步信道和广播控制信道；公共控制信道，它包含下行的寻呼信道和准予接入信道及上行的随机接入信道；专用控制信道，它包含独立专用控制信道和两类（快、慢）随路控制信道。2.3 gprs网络通信技术2.3.1 gprs的概念gprs是一种基于gsm的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的ip或者x25连接。gprs是构建在传统gsm网络之上的一种标准化的分组交换数据业务，它可以提供高达115kbps速率的分组数据业务，从而使得包括图片、话音和视频的多媒体业务在无线网络中

23、的传输成为现实。gprs使若干移动用户能够同时共享一个无线信道，一个移动用户也可以使用多个无线信道。实际不发送或接收数据包的用户仅占很小一部分网络资源。gprs采用分组交换技术、在通信的过程中不需要建立和保持电路，符合数据通信突发性的特点，并且呼叫建立时间很短，几乎可以做到“永远在线”(always online)。2.3.2 gprs的特点（1） 永远在线：客户随时都与网络保持联系，即使没有数据传送时，客户仍然在网上，与网络之间还保持一种连接； （2） 快速登录：gprs无线终端一开机，即已经与gprs网络建立了连接。每次登录internet只需要一个激活的过程，一般仅需要1到3秒钟；（3）

24、 高速传输：由于gprs采用了先进的分组交换技术，数据传输的最高理论值可达171.2kb/s，实际使用中一般能达到2040 kb/s；（4） 按量计费：gprs网络按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用。没有数据流量传输时，用户即使在线，也不收费；（5） 组网灵活：中国移动的gprs网络覆盖面广，可在全国漫游而不增加额外费用，适合用户以低成本方式在短时间内组建自己的跨区域性数据网络；（6） 信道保障：gprs通信链路由中国移动这样的专业运营商维护，在出现通信链路中断的情况下能得到及时抢修，免除通信链路维护的后顾之忧；（7） 可靠性强：系统具有纠错、重发机制，从而确保数据的完整性和正确性。其次

25、，系统具有自动恢复功能，在gprs网络状态不稳定的情况下，保证系统稳定工作，而无需人工干预；（8） 安全性高：系统在数据传输过程中加入了加密机制，数据可以在公网上安全地传输；（9） 无人职守：系统具有双向数据传输功能，从而实现远程控制，无人职守。2.3.3 gprs网络的发展、应用和局限gprs技术已经非常成熟，从1999年开始，英国的btcellnet，德国的tmobile荷兰的telfort、中国香港的smatone以及法国、西班牙、意大利、俄罗斯、澳大利亚、新加坡、菲律宾等国家和地区的运营商，纷纷在其gsm网叠加发展gprs。2001年各运营商有了非常大的发展，2002年基本进入商用化阶

26、段。因为gprs较之gsm在数据的传输上产生了由电路交换到分组交换这样一个质的飞跃，这对于移动互联网和数据业务有非常大的促进作用。gprs除了为用户提供各种丰富的应用服务外，gprs无线移动数据通信的应用还很广泛。高速的数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使gprs通信迅速地在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、油田勘测、水利水文监测、地震监测、报警；电力数据监控、报警、气象遥感遥测等行业中，以其具有无可比拟的性价比优势，得到了愈来愈广泛的应用。gprs网络虽然大大地扩展了gsm的网络功能，但也有其局限性：（1）有限的gsm网络资源：话音业务和数据业务共享gsm网络

27、资源，如果其中一项业务占用了过多的资源，则另一项业务可以使用的资源就会减少。（2）实际传输速度比理论低：gprs理论的最高传输速度是115kbps，但是这是一种理想的情况，由于各种因素的限制，实际传输的速度大约是20kbps左右。（3）调制方式不太理想。（4）发送延迟。2.3.4 gprs网络结构gprs网络引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得gsm网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。图2.3和图2.4从不同的角度上给出了gprs网络的组成示意图。gprs其实是叠加在现有的gsm网络的另一网络，gprs网络在原有的gsm网络的基础上增加了pcu（分组数据控制单元）、sgsn（gpr

28、s服务支持节点）和ggsn（gprs网关支持节点）三个功能实体。gprs共用现有的gsm网络的bss和bst系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时gprs和gsm网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对gprs业务的支持。gprs支持通过ggsn实现和ip网络的直接互联。图2.3 gprs网络结构图2.4 gprs网络组成（1）sgsn：gprs服务支持节点。sgsn为ms提供服务，和msc/vlr/eir配合完成移动性管理功能，包括漫游、登记、切换、鉴权等，对逻辑链路进行管理，包括逻辑链路的建立、维护和释放，对无线资源进行管理。sgsn为ms主叫或被叫提供管理功能，完成分组

29、数据的转发，地址翻译，加密及压缩功能。sgsn能完成gb接口sndcp、llc和gn接口ip协议间的转换。（2）ggsn：gprs网关支持节点。网关gprs支持节点实际上就是网关或路由器，它提供gprs和公共分组数据网以x.25或x.75协议互联，也支持gprs和其它gprs的互联。ggsn和sgsn一样都具有ip地址，ggsn和sgsn一起完成了gprs的路由功能。网关gprs支持节点支持x.121编址方案和ip协议，可以ip协议接入internet，也可以接入isdn网。（3）bss：基站系统，包括bsc和bts。基站系统除具有完成原话音需求所具备的功能外，尚要求具备和sgsn间的 gb接

30、口，对多时隙捆绑分配的信道管理功能，对分组逻辑信道的管理功能。（4）gb接口：sgsn和bss间接口。通过该接口sgsn完成移动性管理、无线资源管理、逻辑链路管理及分组数据呼叫转发管理功能。（5）gs接口：msc/vlr和sgsn间接口。gs接口采用7号信令map方式。sgsn通过gs接口和msc配合完成对ms的移动性管理功能，sgsn传送位置信息到msc，接收从msc来的寻呼信息。（6）gr接口：sgsn和hlr间接口。gr接口采用7号信令map方式。sgsn通过gr接口从hlr取得关于ms的数据，hlr保存gprs用户数据和路由信息，当hlr中数据有变动时，也将通过sgsn，sgsn会进行

31、相关的处理。（7）gn：grps支持节点间接口。即sgsn间、ggsn间、sgsn和ggsn间接口，该接口采用tcp/ip协议。（8）gp：gprs网间接口。不同gprs网间采用gp接口互连联，由网关和防火墙组成。（9）gi：gprs和分组网接口。gprs通过gi接口以x.25、x.75或ip协议和各种公众分组网实现互联。第3章 gprs模块sim900b的软件测试simcom推出一款新型无线模块sim900b，它属于四频gsm/gprs模块，完全采用smt封装形式，同时采用了功能强大的arm926ej-s芯片处理器。sim900采用工业标准接口，工作频率为gsm/gprs 850/900/1

32、800/1900mhz。sim900b模块具有标准at 命令接口，可以提供gsm 语音、短消息和gprs上网等业务。sim900b模块的物理接口为60 个贴片焊盘，提供了模块和客户电路板的所有硬件接口。键盘和spi显示接口可以让用户很灵活的设计定制应用；主串口和调试串口可以帮助用户轻松地进行开发应用；音频接口，包含一个麦克风输入和一个扬声器输出；可编程的通用输入输出接口（gpio）。图3.1是sim900b的引脚结构图。图3.1 sim900b引脚结构图实验板系统选择c8051f340双串口单片机作为处理器，配合simcom公司的四频sim900b模块可以实现远距离的移动通信。实验板系统带有d

33、tmf双音多频控制接口，与dtmf-rec模块配合，可以完成gprs模块的语音功能。图3.2为本次实验所用到的实验板系统。图3.2 实验板系统3.1 at指令at指令是由美国hayes公司推出的一套gprs模块操作指令集，是gprs模块通信接口的工业标准，它的功能包括配置gprs模块与软件共同工作、与远程系统通信、发起或应答一个呼叫等。现在己成为事实上的标准并被所有gprs模块制造商采用的一个gprs模块指令语言。每条指令以字母“at”开头，回车键结尾。at指令的基本格式为：at+指令字符及相关设置参数。前缀at用以引起gprs模块的注意，检测计算机串行通信口的速率，识别字符格式，包括字符长度

34、和奇偶设定等，并且每一条at指令都对应gprs模块的某种动作。at指令集目前已成为全球通用的数据传输通信接口标准，主要包括以下两部分：（1）标准at指令集包括应答指令，拨号指令，挂机控制，音量控制，调制信息交换，脉冲拨号等方面。（2）扩展at指令集包括数据载波检测，数据终端设置，通信方式设置，测试指令，流量控制等方面。3.2 短消息编码pdu格式3.2.1 短消息收发的实现模式计算机串口上连接gprs模块，可以用它通过at指令向手机发送短消息。这种方法收发短消息又分三种模式：block 模式、text 模式和pdu 模式。block 模式现在用的很少了； text mode是纯文本方式，可使用

35、不同的字符集，从技术上说也可用于发送中文短消息，但国内手机基本上不支持，主要用于欧美地区；而pdu 模式开发起来则较为复杂,它需要编写专门的函数来将文本转换为pdu 格式,但pdu 模式被所有手机支持，可以使用任何字符集，它也是手机默认的编码方式。3.2.2 pdu模式在pdu模式中，可以采用三种编码方式来对发送的内容进行编码，它们是7-bit编码、8-bit编码和ucs2编码。7-bit编码用于发送普通的ascii字符，它将一串7-bit的字符编码成8-bit的数据，每8个字符可“压缩”成7个；8-bit编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等；而ucs2编码用于发送unicode字符。p

36、du串的用户信息(tp-ud)段最大容量是140字节，所以在这三种编码方式下，可以发送的短消息的最大字符数分别是160、140和70。这里，将一个英文字母、一个汉字和一个数据字节都视为一个字符。需要注意的是，pdu串的用户信息长度(tp-udl)，在各种编码方式下意义有所不同。7-bit编码时，指原始短消息的字符个数，而不是编码后的字节数。8-bit编码时，就是字节数。ucs2编码时，也是字节数，等于原始短消息的字符数的两倍。如果用户信息(tp-ud)中存在一个头(基本参数的tp-udhi为1)，在所有编码方式下，用户信息长度(tp-udl)都等于头长度与编码后字节数之和。如果采用gsm 03

37、.42所建议的压缩算法(tp-dcs的高3位为001)，则该长度也是压缩编码后字节数或头长度与压缩编码后字节数之和。（1）ucs2 编码原理所谓ucs2 编码，是将单个的字符按iso/iec10646 的规定，转变为16 位的unicode 宽字符。即将单个的字符转换为由四位的0-9、a-f的数字和字母组成的字符串。待发送的消息以ucs2 码的形式进行发送。（2）发送pdu 串的编制分析通过ucs2 编码得到中文unicode 码，接着就可以进行发送pdu 串的编制了。从表面上看，pdu 串是ascii 码串，同样由0-9、a-f这些数字和字母组成。pdu 串除了包含所发送的消息本身外，还包含

38、很多其它参数信息，如服务中心号码、目标号码和编码方式等。现用一个实例说明发送pdu 串的结构和编排方式。如：smsc号码是+8613010710500，目标号码消息内容是“您好！”。则发出的pdu串可以是08 91 68 31 10 70 01 05 f0 11 00 0d 91 68 51 70 32 43 82 f9 00 08 00 06 60 a8 59 7d ff 01 ，对照pdu协议，具体分析如下：08指的是短信息服务中心smsc的地址信息的长度共8个字节，也就是指91 68 31 10 70 01 05 f0的长度；91指的是短信息服务中心smsc的地

39、址格式（ton/npi）。91是ton/npi遵守international/e.164的国际标准，指在号码前需加+号。此外还有其它数值，a1指国内标准，81指未知，+86可带可不带，但91国际标准最常用；683110700105f0短信息服务中心smsc号码。由于位置上略有处理，实际号码应为：8613010710500，字母f补上去凑成偶数个。这需要根据不同的地域作相应的修改；前面的08 91 68 31 10 70 01 05 f0实际上就构成了整个短信的一部分，短信息服务中心smsc地址。11文件头字节；00信息类型（tp-message-reference）；0d目标号码长度，即861

40、5072334289的长度；91目标号码格式；其实在实际处理中，通常把11000d91写死在程序中，因为在国内，这些数据都是不会改变的。685170324382f9目标号码，经过了位移处理，实际号码为；前面的00 0d 91 68 51 70 32 43 82 f9构成了整个短信的第二部分，目的地址（tp-destination-address）。00协议标识tp-pid,这里一般为00，指是普通gsm 类型，点到点方式；08信息编码方式tp-dcs（tp-data-coding-scheme）,采用前面说的usc2数据编码。此外还有其他数值，00表示7-bit编码，

41、04表示8-bit编码；00有效期tp-vp（tp-valid-period）；06用户信息长度tp-udl（tp-user-data-length），也就是60 a8 59 7d ff 01 0d 0a的长度 12 / 2 = 6 的十六进 06；60a8597dff01这里就是短信内容了，实际内容为:“您好！”。（3）接收pdu 串的编制分析接收pdu 串和发送pdu 串结构是不完全相同的。同样用一个实例说明接收pdu 串的结构和编排方式。如：smsc号码是+8613010710500，对方号码消息内容是“您好！”。则接收到的pdu串可以是08 91 68 31

42、10 70 01 05 f0 84 0d 91 68 51 70 32 43 82 f9 00 08 21 40 11 90 62 84 80 06 60 a8 59 7d ff 01，具体分析如下：08指的是短信息服务中心smsc的地址信息的长度共8个字节；91指的是短信息服务中心smsc的地址格式（ton/npi）。91是ton/npi遵守international/e.164的国际标准，在号码前需加+号； 683110700105f0短信息服务中心smsc号码；84基本参数；0d回复地址数字个数，共13个十进制数，不包括91和f；91回复地址格式(ton/npi)，用国际格式，在号码前面

43、加+；685170324382f9回复地址(tp-ra)，8615072334289，补f凑成偶数个；00协议标识(tp-pid)，普通gsm类型，点到点方式；08用户信息编码方式(tp-dcs)，ucs2编码；21401190628480时间戳(tp-scts)，2012-04-11 09:26:48+8时区；06用户信息长度(tp-udl)，实际长度6个字节；60a8597dff01用户信息(tp-ud)“您好！”3.3 软件测试 实验预备工作：（1） 设置实验板上的跳线，使gprs模块sim900b与计算机通信；（2） 将usb转串口线与实验板串口db9连接，另外一头与计算机串口连接；（

44、3） 装入能正常使用的sim卡，上好gsm天线,上电开机后,等待约15s后，gprs模块成功连入gprs网络；（4） 打开串口调试助手软件，选择好串口号和波特率；（5）在指令区输入at后再按enter键后，点“手动发送”，指令区返回ok表明计算机串口和gprs模块间可以通信。如下图3.3：图3.3 测试计算机串口与模块间能否通信3.3.1 gprs模块实现拨打电话功能测试拨打手机1）在指令区输入at+colp=1后，再按enter键后点手动发送。指令功能：可以拨号返回ok。（2）在指令区输入at 后，再按enter键后点手动发送。指令功能：拨

45、打电话,收到+colp:129表示拨号成功,其它值表示拨号失败。对方接听拨过来的电话后挂机，返回no carrier。测试结果如下图3.4：图3.4 gprs模块实现拨打电话at指令测试3.3.2 gprs模块实现接听电话功能测试接听来电话（1）在指令区输入at+clip=1后，再按enter键后点“手动发送”；指令功能：设置来电显示功能。然后向板子上的sim卡拨打电话,如下图3.5是呼入号码，ring 就是呼入提示。（2）接听收到上面的电话号码呼入后，在指令区输入ata后再按enter键后，点“手动发送”；指令功能

46、：接听电话，回复ok接听成功。当拨号失败或对方已经挂机会收到no carrier。图3.5 gprs模块实现接听电话at指令测试3.2.3 gprs模块实现一条英文短信发送功能测试送一条英文短信：li xin zai zuo bi ye she ji（1）在指令区输入 at+cmgf=1，再按enter键后点“手动发送”；指令功能：文本模式，英文方式发送，状态有 ok 回复。（2）在指令区输入at+cmgs，再按enter键后点“手动发送”；指令功能：送短信，状态有回复，收到后才可以输入内容:li xin zai z

47、uo bi ye she ji,再点“手动发送”。最后一步最关键的就是短信内容的结束。首先在“十六进制发送”地方点一下,如下图3.6；然后在指令区输入1a；最后点“手动发送”之后就可以等待发送成功，如图3.6，收到+cmgs: 8，表示发送成功。图3.6 gprs模块实现一条英文短信发送at指令测试3.2.4 gprs模块实现一条英文短信读取功能测试读取来一条英文短信：li xin zai zuo bi ye she ji（1）在指令区输入at+cnmi=2,1再按enter键后点“手动发送”；指令功能：短信提示,状态有ok回复。（2）在指令区输入at+cmgf=1再

48、按enter键后点“手动发送”；指令功能：文本模式，英文方式发送，状态有ok回复。（3）向sim卡发送一条英文短信，收到+cmti:sm,11表示有短信到达，短信存在 sim卡11代表的某个位置。（4）在指令区输入at+cmgr=11再按enter键后点“手动发送”；指令功能：读取指定11里的内容，回复短信报文。指令测试结果如图3.7。图3.7 gprs模块实现一条英文短信读取at指令测试3.2.5 gprs模块实现一条中文短信发送功能测试机发送中文“李新”，根据ucs2编码原理，发送的pdu串为0011000d91685170324382f90008a002674e

49、65b0（1）在指令区输入at+cmgf=0再按enter键后点“手动发送”；指令功能：pdu模式，中文方式发送,状态有ok回复。（2）在指令区输入at+cmgs=17再按enter键后点“手动发送”；指令功能：送短信，状态有回复。（3）收到后才可以输入内容 0011000d91685170324382f90008a002674e65b0再点手动发送。最后一步最关键的就是短信内容的结束。首先在“十六进制发送”地方点一下,如下图；然后在指令区输入1a；最后点“手动发送”之后就可以等待发送成功，如图3.8，收到+cmgs: 11，表示发送成功。图3.8 gprs模块实现一

50、条中文短信发送at指令测试3.2.6 gprs模块实现一条中文短信读取功能测试读取来一条中文短信：李新在做毕业设计（1）在指令区输入at+cnmi=2,1再按enter键后点“手动发送”；指令功能：短信提示,状态有ok回复。（2）在指令区输入at+cmgf=0再按enter键后点“手动发送”；指令功能：pdu模式，中文方式发送，状态有ok回复。（3）向sim卡发送一条中文短信，收到+cmti:sm,9表示有短信到达，短信存在 sim卡9代表的某个位置。（4）在指令区输入at+cmgr=9再按enter键后点“手动发送”；指令功能：读取指定9里的内容，如图3.9回复短信

51、报文。得到的短信报文为：+cmgr: 0,360891683110700105f0240d91685170324382f900082140725140542310674e65b05728505a6bd54e1a8bbe8ba1ok短信报文解析：0表示短信没有被读过，如果再次输入at+cmgr=9，就会回复1表示已读过；36表示pdu串的用户信息长度；91683110700105f0表示短信中心号码为+8613010710500；0d表示短信号码的长度；91685170324382f9表示对方号码为+8615072334289；21407251405423表示短信发送日期为2012/04/27,

52、15:04:45+23；10表示短信内容的长度有16个字节；674e65b05728505a6bd54e1a8bbe8ba1表示中文内容为李新在做毕业设计。图3.9 gprs模块实现一条中文短信读取at指令测试第4章 单片机控制gprs模块实现语音功能第三章介绍了用串口调试工具对gprs模块进行at指令的软件测试实验，给出了各个实验的结果。本章将介绍在keil软件的开发环境下，对实验板系统进行编程实验，完成单片机c8051f340控制gprs模块实现语音功能。4.1 实验板系统的主要硬件组成实验板系统的控制核心是c8051f340单片机。c8051f340单片机的内核是cip-51 微控制器。

53、cip-51 与mcs-51指令集完全兼容，可以用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。该系列mcu具有标准8051的所有外设件，包括 4 个16位的计数器/定时器、一个增强型全双工uart、一个增强型spi、256 字节内部ram、128 字节特殊功能寄存器（sfr ）及40 个i/o端口。cip-51 还包含片内调试硬件，与模拟和数字子系统直接接口，在一个集成电路内提供了完全的数据采集或控制系统解决方案。 cip-51 微控制器内核除了具有标准 8051 的组织结构和外设以外，另有增加的定制外设和功能，大大增强了它的处理能力。下图4.1是c8051f340单片机的电路图。图4

54、.1 c8051f340电路原理图gprs模块sim900b与单片机和其他外围电路的连接原理图如下图4.2：图4.2 sim900b的工作电路dtmf控制电路，麦克风和扬声器接口电路，sim卡电路如下图4.3： 图4.3 其他外围电路4.2 单片机控制gprs模块实现语音功能的软件设计由于实验板系统无拨号按键资源，当让实验板独立运行的时候就只能实现语音电话的接听，所以这里的软件设计要实现的功能是让实验板独立工作的时候能接听来电。这部分针对实验板系统的软件设计实验，开发环境需要keil软件，以及单片机仿真器1台。4.2.1 软件设计流程图实验板系统上电后，系统的晶振、管脚、定时器、串口、中断等需要初始化。gprs模块sim900b正常启动后，对sim900b的初始化需要由单片机通过串口向sim900b模块发送at指令来实现，通过sim9