基于77FA8單片機和BENQ23G模塊實現(xiàn)彩信傳送圖像監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

作者：于捷;王祖林;劉有才

引言

目前，基于GSM／GPRS模塊的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)采用嵌入式處理器，選用Linux操作系統(tǒng)。本文介紹一種采用Winbond公司的77FA8單片機控制明基的GSM／GPRS模塊BENQ23G發(fā)送MMS彩信的方法。該方法成本低、可靠性高，器件選用工業(yè)級產(chǎn)品，能夠在較寬溫度范圍內(nèi)工作，即使在室外較惡劣的環(huán)境下也可以使用。

本系統(tǒng)組成如圖1所示。其中，單片機77E58有2個串口，串口O用于與BENQ23G模塊進行通信，控制BENQ23G發(fā)送彩信；串口1用于與串口攝像頭（如C328-JPEG模塊）進行通信，控制攝像頭捕獲圖像。外部傳感器報警接口用于連接外部報警傳感器，77E58最小系統(tǒng)收到外部傳感器報警觸發(fā)信號后，捕獲照片、封裝MMS彩信，控制BENQ23G模塊向指定的手機或遠程接收設(shè)備發(fā)送彩信；同時還可以撥打指定電話號碼，將現(xiàn)場聲音傳送過去。MIC 及信號放大電路用于采集外部現(xiàn)場聲音并進行放大。

從前面的分析可以看出，本系統(tǒng)充分利用了各個部件的硬件資源，最大限度地降低了硬件成本。本文主要介紹圖1所示的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過中國移動夢網(wǎng)發(fā)送彩信時，所使用的傳輸協(xié)議命令格式和傳輸數(shù)據(jù)格式。

1 BENQ23G模塊簡介

BENQ23G是臺灣BenQ公司生產(chǎn)的嵌入TCP／IP協(xié)議的GSM／GPRS模塊，在BENQ23A模塊的基礎(chǔ)上增加了M2M（Machine-to —Maehine）功能，可以通過GPRS承載在BENQ23G模塊和因特網(wǎng)TCP／UDP服務器上實現(xiàn)連接。控制設(shè)備和BENQ23G模塊之間通過 UART串口連接，傳輸命令和數(shù)據(jù)。

控制設(shè)備首先通過UART串口設(shè)置網(wǎng)絡連接參數(shù)，然后撥號連接GPRS，BENQ23G模塊建立GPRS連接并和指定的因特網(wǎng)TCP／UDP服務器建立 Socket連接。如果Socket連接成功，則模塊在控制設(shè)備和因特網(wǎng)TCP／UDP服務器之間通過UART串口建立點對點數(shù)據(jù)連接模式，控制設(shè)備可以通過UART串口將數(shù)據(jù)原封不動地上傳至因特網(wǎng)TCP／UDP服務器，同時可以通過UART串口原封不動地下載因特網(wǎng)TCP／UDP服務器上的數(shù)據(jù)，而上傳和下載數(shù)據(jù)的TCP／UDP打包和解包工作由BENQ23G模塊實現(xiàn)。

控制設(shè)備在數(shù)據(jù)模式下通過UART串口發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果BENQ23G模塊在規(guī)定時間間隔內(nèi)沒有繼續(xù)收到UART串口的數(shù)據(jù)，就將前面接收的數(shù)據(jù)進行 TCP／UDP打包并發(fā)送到服務器。

當BENQ23G模塊通過UART串口連續(xù)收到控制模塊發(fā)送的3個“+”符號后，將退出點對點數(shù)據(jù)模式而進入命令模式，可以通過UART串口接收控制設(shè)備發(fā)送的AT指令。但這時BENQ23G模塊和服務器之間的TCP／UDP協(xié)議Socket連接并沒有中斷，控制設(shè)備如果想再次進入數(shù)據(jù)模式上傳數(shù)據(jù)給服務器，可以鍵入ATO命令實現(xiàn)。

控制設(shè)備可以在命令模式下通過鍵入ATH命令來中斷BENQ23G模塊和服務器之間的Socket連接。下面給出一個控制設(shè)備和彩信網(wǎng)關(guān)服務器連接的例子：

該例子說明如何通過BENQ23G模塊實現(xiàn)和遠程服務器的連接，以及上傳和下載數(shù)據(jù)。BENQ23G模塊AT指令的詳細說明見參考文獻。

測試MMS組成及編碼格式分析略，詳細的編碼含義見參考文獻。

2 基于BENQ23G發(fā)送MMS編碼格式分析

當控制設(shè)備需要發(fā)送彩信時，首先通過UART串口傳送AT指令完成相應的參數(shù)設(shè)置（如前面例子所示），再傳送“ATD*97#”指令進行 GPRS撥號，并等待BENQ23G模塊完成與服務器之間的Socket連接。當收到BENQ23G模塊發(fā)送的響應“Wait Socket Open”時，表明BENQ23G模塊完成了與服務器的連接，并進入數(shù)據(jù)模式，控制設(shè)備可以進行發(fā)送彩信操作。

2．1 首先建立會話連接

控制設(shè)備發(fā)送會話建立連接請求（8字節(jié)）：

0001 0A OO OO 12 01 10 OO 00

發(fā)送數(shù)據(jù)序列中前4字節(jié)“0A 00 00 12”是WTP In—voke PDU。WTP Invoke PDU采用了固定長度格式，其結(jié)構(gòu)如表1所列。

其中，CON=0，PDU Type=0001，GTR=0，TTR=1，RID=0，故第1字節(jié)為0A；TID High Byte=00000000，故第2字節(jié)為00；TID Low Byte=00000000，故第3字節(jié)為00；Version=00，TIDnew=0，U／p=1，RES=00，TCL=10，故第4字節(jié)為12。

發(fā)送數(shù)據(jù)序列中的第5到8字節(jié)“01 10 O000”是WSP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。其中第5字節(jié)“01”是WSP會話連接Connect的代碼，第6到8字節(jié)是WSP Connect PDU。WSP Connect PDU結(jié)構(gòu)如表2所列。

其中，第6字節(jié)“10”是WSP協(xié)議版本號，高4位是版本號的整數(shù)部分，低4位是版本號的小數(shù)部分，這里為V1．0；第7字節(jié)是能力字段長度，沒有使用能力請求，故長度為00；第8字節(jié)是報頭字段長度，沒有報頭，故長度為00。

服務器返回數(shù)據(jù)如下（30字節(jié)）：

0001 12 80 00 02 B5 C5 1 5 00 15 45 6E 63 6F 64 69 6E．．．．．．．．Encodin

0017 67 2D 76 65 72 73 69 6F 6E 00 31 2F 32 00 00 00 g—version．1．2．．。

返回數(shù)據(jù)中第1～3字節(jié)是WTP Result PDU，其余為WSP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。WTP Result PDU采用固定長度格式，其結(jié)構(gòu)如表3所列。

其中，CON=0，PDU Type=0010，GTR=0，TTR=1，RID=O，故第1字節(jié)為12；TID High Byte=10000000，故第2字節(jié)為80；TID Low Byte=00000000，故第3字節(jié)為OO。

返回數(shù)據(jù)中的第4字節(jié)“02”是WSP會話連接確認ConnectReply的代碼；第5～30字節(jié)是WSP ConnectReplyPDU。

WSP ConneetReply PDU結(jié)構(gòu)如表4所列。

第5～8字節(jié)“B5 C5 15”是會話標識；第10字節(jié)“15”是HeadersLen（21字節(jié)），Headers是以00結(jié)束的字符串，即Encoding—version 1．2。

2．2 控制設(shè)備發(fā)送WTP確認完成會話連接

控制設(shè)備發(fā)送WTP確認（WTP Acknowledgement，3字節(jié)）：18 00 00。WTP Acknowledgement PDU采用固定長度格式，如表5所列。

其中，CON=0，PDU Type=0011，Tve／Tok=0，RES=0，RID=0，故第1字節(jié)為18；TID High Byte=00000000，故第2字節(jié)為00；TID Low Byte=00000000，故第3字節(jié)為OO。

2．3 控制設(shè)備發(fā)送WTP、WSP和MMS包

控制設(shè)備首先發(fā)送WTP和WSP（49字節(jié)）：

0001 0E 00 01 1 2 60 1A 10 68 74 74 70 3A 2F 2F 6D 6D．．．．．．．http：／／mm

0017 73 63 2E 6D 6F 6E 74 6 5 72 6E 65 74 2E 63 6F 6D SC．monternet．com

0033 2F BE 80 BE C7 80 A1 09 80 77 61 70 00 77 61 70／．．．．．．．．wap．wap

0049 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00．．．．．．．．．．．．．．．．

發(fā)送數(shù)據(jù)序列中，前4個字節(jié)“0E 00 01 12”是WTPInvoke PDU，后45個字節(jié)是WSP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

WTP Invoke PDU同樣采用了固定結(jié)構(gòu)格式（如表1所列）。其中，CON=0，PDU Type=0001，GTR=1，TTR=1，RID=0，故第1字節(jié)為0E；TID High Byte=00000000，故第2字節(jié)為00；TID Low Byte=00000001，故第3字節(jié)為01；Version=00，TIDnew=0，U／P=1，RES=00，TCL=10，故第4字節(jié)為12。

發(fā)送數(shù)據(jù)序列中第5字節(jié)“60”是WSP方法Post的代碼，第6～49字節(jié)是WSP Post PDU。WSP Post PDU結(jié)構(gòu)如表6所列。

第6字節(jié)“1A”是UriLen（26字節(jié)）；第7字節(jié)“10”是HeadersLen（16字節(jié)）；第8～33字節(jié)是Uri字段，URI=http：／mmsc．monternet．com／（中國移動夢網(wǎng)）；第34字節(jié)“BE”是ContentType的內(nèi)容類型（著名域值 applica—tion／vnd．wap．mms—message的代碼），即Content Type=application／vnd．wap．mms—message；第35~49字節(jié)是由3個Header組成的Headers字段，第35、 36字節(jié)是第1個Header，第37、38字節(jié)是第2個Header，第39~49字節(jié)是第3個Header。

Headerl：80 BE（Accept：application／vnd．wap．mms—message）。

Header2：C7 80（Cashe Control：None）。

Header3：A1是域Proxy authorization的代碼，第40字節(jié)“09”是域長度（9字節(jié)），第41字節(jié)“80”是Basic的代碼，第42～44字節(jié)是User— id=wap，第46～48字節(jié)是Password=wap。

數(shù)據(jù)字段就是緊接著發(fā)送的MMS包。

服務器返回數(shù)據(jù)序列如下：

返回數(shù)據(jù)中，第1～3字節(jié)是WTP Result PDU，其余為WSP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。WTP Result PDU格式與前面相同，只是TID=8001，與WTP Invoke PDU中的TID=0001相對應。

返回數(shù)據(jù)中第4字節(jié)“04”是WSP會話響應Reply的代碼，第5～173字節(jié)是WSP Reply PDU。WSP ReplyPDU結(jié)構(gòu)如表7所列。

第5字節(jié)“20”是Status編碼，表示成功；第6、7字節(jié)“81 26”是Headers的長度（解碼后為A6，即166個字節(jié)，從第8字節(jié)“61”到173字節(jié)“B1”）；第8～38字節(jié)是Cont—entType的域值，ContentType=application／vnd．wap．

mms—message；第40～173字節(jié)是由6個Header組成的Headers字段，第40～52字節(jié)是第1個Header，第53～78字節(jié)是第2個Header，第79～111字節(jié)是第3個Header，第 112～143字節(jié)是第4個Header，第144～167字節(jié)是第5個Header，第168～173字節(jié)是第6個Header。

Header6：Date=48 29 41 EB，以秒計算的日期，起始日期為1970—01-01。

返回數(shù)據(jù)中，第174～209字節(jié)是Data字段，其內(nèi)容與MMS頭內(nèi)容相對應，解碼后含義：

2．4 控制設(shè)備發(fā)送WTP確認完成會話

控制設(shè)備發(fā)送WTP確認（WTP AcknowledgementPDU，3字節(jié)）：1C 00 01。

WTP Acknowledgement PDU格式同表5。其中，CON=0，PDU Type=0011，Tve／Tok=1，RES=0，RID=0，故第l字節(jié)為1C；TID High Byte=00000000，故第2字節(jié)為00；TID Low Byte=00000001，故第3字節(jié)為01。

2．5 斷開服務器連接

如果要退出數(shù)據(jù)模式，控制設(shè)備可通過UART串口傳送符號+++，BENQ23G返回命令模式，但與服務器的Socket連接并沒有斷開。如果要斷開 BENQ23G與服務器的Socket連接，則控制設(shè)備需通過UART串口發(fā)送ATH命令給BENQ23G模塊。

3 結(jié)論

本文介紹了一種通過彩信傳送圖像的低成本遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Winbond公司的77E58單片機作為控制器，由外部報警傳感器觸發(fā)，控制串口攝像頭捕獲現(xiàn)場圖像，封裝MMS彩信，并通過控制BenQ公司的GSM／GPRS模塊BENQ23G發(fā)送，同時還可以通過撥打預設(shè)號碼將現(xiàn)場聲音傳送出去。

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