基于TC35i,GSM模块的SMS设计和应用.docx

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1、基于TC35i,GSM模块的SMS设计和应用 摘 要:随着通信事业的发展,基于GSM的移动终端应用已日益广泛。在探讨Siemens公司生产的TC35i GSM模块的基础上,给出一种由TC35i构成的移动终端硬件电路设计和SMS编码方法,包括构成终端的数据通信电路、SIM卡电路、电源及启动电路,并探讨了在设计过程中遇到的问题和解决的方法。该设计可以完成短消息的收发,与PC机进行数据传输等功能。已胜利应用在基于GPS和GSM网络的新型汽车防盗系统中。关键词:GSM模块; TC35i; AT指令; SMS; 消息编码 中图分类号:TN911-34; TP391 文献标识码:A 文章编号:1014-3

2、73X(2022)16-0157-03 Design and Application of SMS Based on TC35i GSM Module HE Guang-yu, LI Tai-quan (School of Physical Science and Technology, Yangtze University, Jingzhou 434023, China) Abstract: With the development of communications, the application of mobile terminal based on GSM becomes incre

3、asingly wide. The hardware circuit design and SMS coding method of TC35i-based mobile terminals (compised of data communication circuit, SIM card circuit and power supply circuit) are presented based on the reseach of TC35i module produced by Siemens. The problems encountered in the design process a

4、nd their solutions are investigated. This design can achieve the transceiving of short messages, data transmission with computers and other functions. It has been successfully applied to the new type of car security system based on GPS And GSM Network. Keywords: GSM module; TC35i; AT command; SMS; m

5、essage encoding 0 引 言 GSM(global system for mobile communications)全球移动网络是目前覆盖范围最广的移动通信网络,SMS短消息服务是GSM终端之间通过服务中心进行文本信息收发的应用服务,SMS服务作为GSM网络的一种基本业务,已经得到越来越多系统运营商和系统开发商的重视。SMS以其实现简洁,抗干扰实力强,强通信成本低等特点,在远程无线监控系统、数据采集系统、远程无线传输、车辆监控定位系统等领域中得到了广泛的应用1-6。本文选用Siemens公司的GSM模块TC35i,给出其应用方案、外围电路设计及软硬件实现。 1 TC35i模块简

6、介 TC35i是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块,可以快速平安牢靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(SMS)和传真。模块的工作电压为3.34.8 V,可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段。具有AT吩咐集接口,支持文本和PDU模式的短消息、传真。此外,该模块还具有电话簿功能、多方通话、漫游检测功能。 该模块功能上与TC35兼容,且设计紧凑,体积大大缩小。通过40PIN的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及限制信号的双向传输。模块集射频电路与基带于一体,其主要组成结构分为6个部分:GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪

7、存、ZIF连接器及天线接口。作为TC35i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全部的模拟和数字功能。 2 硬件设计 2.1 数据通信电路 数据通信电路主要完成短消息收发,以及与PC 机通信、软件流限制等功能。TC35i的数据接口采纳串行异步收发,符合ITU-T RS 232接口电路标准,工作在CMOS 电平(2.65 V)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位,波特率在300 b/s115 Kb/s之间可选,默认9 600 b/s。TC35i模块还支持RTS0/CTS0 的硬件握手和XON/XOFF的软件流限制。 在数据通信电路中选用Sipe

8、x公司的SP3232芯片,实现电平转换及串口通信功能。SP3232芯片供电电压为35.5 V,符合TIA/EIA-232-F 和ITU v.28标准。该芯片的特性可以满意TC35i作为移动终端的电路连接要求。在SP3232与ZIF连接器相应引脚连接时,要留意发送、接收引脚的连接正确。SP3232还须要连接 4个0.1 F的电容协作,才能完成电平转换功能。TC35i模块的第1623引脚为数据I/O口,分别为TXD0,RXD0,RTS0,CTS0,DTR0,DSR0,DCD0和RING0。通过RS 232接口各引脚的输出信号有RXD0,CTS0,DSR0,DCD0,RING0,输入信号为TXD0,

9、RTS0,DTR0。 由于TC35i的接口电路运用9针串口的全部引脚,使TC35i可以获得DTR0,DSR0,DCD0和RING0限制信号。信号RING0用来向蜂窝设备指示接收到的Unsolicited Result Code (URC)。通过AT指令,可以设置TC35i的不同运行模式。 TC35i能否正常通信,可通过SYNC引脚接LED指示灯视察,当指示熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态;当LED为600ms亮/600 ms熄时,表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录;当LED为75 ms亮/3 s熄时,表明TC35i已登录进网络,处于待机状态。 2.2 SIM卡电路 SIM

10、(subscriber identity module),即用户识别卡,TC35i的基带处理器集成了一个与ISO 7816-3 IC Card标准兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口,该接口通过ZIF连接器连接到TC35i的第2429引脚。在GSM11.11 为SIM卡预留 5个引脚的基础上,TC35i在ZIF连接器上为 SIM卡接口预留了6个引脚,所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡,该引脚置为高电平,系统方可进入正常工作状态。 SIM卡工作电压为3.0 V,从TC35i的第28脚引出,其接地端(第4脚CCGND)需与TC35i的第29脚连接,如图

11、1所示。假如接地端干脆与印刷电路板的GND相连,不作任何信号的隔离爱护,则会导致进行语音通信时音量很小,非常不清楚,还可能导致模块不能正常登陆网络。考虑到设计中的电磁兼容和静电爱护等因素,为了达到最佳的通话效果,采纳在SIM支架下,在印刷电路板的顶层敷设一层铜隔离网,该层敷铜与SIM卡的CCGND引脚相连,CCGND与电路板的GND之间通过两个并联的电容和电感耦合。此举为SIM卡构成了一个隔离地,屏蔽了其他信号线对SIM卡的干扰。再进行语音通信时,话音清楚。 图1 SIM卡接口电路 2.3 电源及启动电路 TC35i电源供电范围为DC3.34.8 V,举荐运用DC4.2 V。有3种电源管理模式

12、,休眠状态电流消耗为3.5 mA, 空闲状态为25 mA, 放射状态平均为300 mA,瞬时值可能达到2 A,如图2所示。在放射状态,电源电压瞬时压降不能超过400 mV,必需考虑线路上的电压损耗,线路电阻最大不行超过200 m,因此在布线时必需留意这些问题。在TC35i的接口上,第15的引脚为电源引脚,第610的引脚为地线。另外,还有一个VDDLP引脚(引脚编号为30)用于模块掉电时实时时钟的供电。 图2 TC35i供电要求 在实际应用中一般有2种供电方案,一种是采纳外接电源供电,需将电源电压转换为模块所需电压(举荐4.2 V)。可选用LM2941CS,它是开关型可调高性能微波电路专用稳压芯

13、片,通过外围两个电阻的分压比能敏捷变更输出电压,通过限制引脚可开启/关闭电源模块,如图3所示;另一种是采纳一般手机电池供电,电池电压一般在3.64.0 V,可选用LM2577电源芯片。LM2577可将电池电压(3.64.0 V)稳定在4.2 V左右,同时能输出最大电流3 A,以保证峰值时的电流消耗,如图4所示。 图3 外接电源供电电路 模块上电10 ms后(电池电压必需大于3.3 V),为使之正常工作,必需在启动引脚(IGT)时加长至少为101 ms的低电平信号,且该信号下降沿时间小于1 ms。启动后,第15引脚的信号应保持高阻抗。启动电路由开漏极晶体管和上电复位电路组成,若该模块与MCU组合

14、,则可以干脆与MCU的引脚连接,通过限制引脚输出的电平来简化电路。 图4 手机电池供电电路 3 软件设计 3.1 AT指令 TC35IGSM模块供应的吩咐接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的AT Command接口,供应了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口。在短消息模块收到网络发来的短消息时,能够通过串口向数据终端设备发送指示消息,数据终端设备可以运用GSM AT指令通过串口向GSM模块发送各种吩咐。通过AT指令(见表1),可以限制SMS消息的接收与发送。 表1 AT指令表 吩咐功能 AT+CMGD删除短消息 AT+CMGF设置消息格式 AT+CMGL

15、列出内存中的消息 AT+CMGR读取短消息 AT+CMGS发送短消息 AT+CNMI设置消息提示 AT+CSCA设置消息中心地址 3.2 SMS消息的发送与接收 SMS消息的发送一般采纳PDU(protocol data unit)模式,如图5所示。 图5 SMS消息发送过程 在消息发送前,要将消息中的ASCII字符及汉字统一编码成UCS2码,以PDU数据包的形式发送。接收到的数据是以7 b的编码形式存储在TC35i模块或SIM卡内,在数据读取时干脆从TC35i模块中得到符合GSM规范的数据,需经过提取得到7 b编码的有用数据。然而,这些7 b编码数据是以ASCII字符的形式存在的,要转换成8

16、位的十六进制形式的7 b编码,再解码成可用的ASCII码数据,这样得到GSM网络发送来的原始数据,如图6所示。 图6 GSM Modem 3.3 PDU格式发送短信息 TC35i支持Text和PDU(protocol data unit)2种消息模式,TEXT模式是基于ASCII码形式字符的一种结构模式,代码较为简洁,但不支持中文字符。PDU模式也是基于十六进制形式字符的,数据和代码都经过编码,所以无法干脆读懂;但PDU模式同时支持中英文两种短信,PDU模式收发短信包括3种编码:7位、8位和UCS2编码。7位编码用于发送一般的ASCII字符;8位编码用于发送数据信息;UCS2编码用于发送Uni

17、code字符。一般的PDU编码由A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M共13项组成。例如,发送“监控系统已开启!”到用户手机15826652893,对应用的数据编码为: “0891683108736105F011010D916851286625101F30008A73076D163A77CFB7EDF5DF25F00542FFF01” 编码分析: A:08-消息服务中心地址长度 B:91-消息服务中心号码类型 C:683108736105F0-消息中心号码 D:11-文件头字节 E:00-信息类型 F:0D-目的地址长度 G:91-目的地址类型 H:6851286625101F3-

18、目的地址 I:00-协议标识 J:08-数据编码方案 K:A7-有效期 L:10-用户数据长度M:76D1 63A7 7CFB 7EDF 5DF2 5F00 542F FF01为用户数据,Unicode字符(监控系统已开启)。 4 应用实例 在TC35i应用过程中通常要结合微处理器或通过电平转换干脆与PC串口通信。因此给出一个由TC35i与AVR微处理器构成的GSM Modem实例。该GSM Modem已经运用于GPS汽车防盗系统中。 5 结 语 本设计已通过调试,并在实际应用中验证了它的可行性。信任随着通信事业的发展,移动通信应用领域不断扩大,基于TC35i的移动终端将有广袤的应用前景。 参

19、考文献 1周明丽,魏宗寿.利用TC35i和PC机实现短消息的收发J.现代电子技术,2022,30(24):188-190. 2马玉春,孙冰,王建明.GSM模块的综合应用探讨J.计算机应用与软件,2022,25(2):68-73. 3叶卫,胡俊达.基于TC35i GSM模块的短消息收发系统设计J.电子质量,2022(5):27-29. 4柏业超,杨波,张兴敢.基于GSM模块TC35的智能门控安防系统设计J.电子测量技术,2022,31(1):130-132. 5田丰,敦旭锋,孙小平,等.基于TC35的无线传感器网络远程监控系统J.计算机工程,2022,34(23):105-109. 6任凤娟,郑

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