GSM網(wǎng)關軟件設計 - GSM網(wǎng)絡技術在網(wǎng)絡家電中的應用

　　4 GSM網(wǎng)關軟件設計

　　4.1 Modem初始化

　　4.1.1 將Modem給單片機的返回結果碼初始化為數(shù)字模式（用“ATV0”命令），可簡化程序。如在數(shù)字模式時鈴聲的返回為“2\r”；而在參數(shù)V的默認設置時返回結果為字符模式，因此鈴聲的返回就變成“RING\r”。(\r為回車符，下同)。

　　4.1.2 因需發(fā)送漢字，短信必須采用PDU（protocol description unit）模式（用“AT+CMGF=0\r”命令）。PDU模式支持所有的手機。PDU串僅由數(shù)字或大寫字母的ASCII符組成。中文或中英文混合短信須用UCS2編碼方式，短信內(nèi)容需轉化成Unicode碼。

　　4.1.3 在收到新短信時要求Modem提示（用“AT+CNMI＝1，1，0，0，1\r”命令）以便及時處理。

　　4.1.4 單片機在收到規(guī)定次數(shù)的打鈴信號后，要求手工摘機（用“ATS0＝0\r”）

　　4.2 數(shù)據(jù)通訊

　　網(wǎng)關與空調之間，網(wǎng)關是主機空調是從機；PC與網(wǎng)關之間，PC是主機網(wǎng)關是從機。

　　PC用數(shù)據(jù)撥號方式（TC35分語間撥號和數(shù)據(jù)撥號，見參考資料4）和網(wǎng)關建立連接后，必須先驗證通訊密碼，如密碼不對，系統(tǒng)將掛機。密碼通過后，用戶可對本網(wǎng)絡所轄空調進行開停、設置、查詢等操作；PC會每隔一定時間發(fā)一個命令給網(wǎng)關以表明系統(tǒng)連接正常，如在規(guī)定時間內(nèi)網(wǎng)關沒有收到任何數(shù)據(jù)，則網(wǎng)關認為PC出現(xiàn)故障（如PC突然斷電），網(wǎng)關將掛機；PC還可設置網(wǎng)關報警電話號碼、通訊密碼、短信密碼、信息服務中心碼等。

　　網(wǎng)關收到PC命令后，先判斷該命令是給空調的還是給網(wǎng)關本身的，如是給空調的，則轉發(fā)給空調，待空調返回后最終將返回結果發(fā)給PC。在轉發(fā)PC命令給空調時，須等待正在進行的網(wǎng)關掃描空調的命令發(fā)送完畢且已返回或延時一段時間才能執(zhí)行，否則將降低通訊成功率。

　　PC與網(wǎng)關之間采用UART口通訊，波特率為9600（TC35的波特率是自適應的）。當收到PC一幀正確數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)的處理我們將其視為一個任務。

　　程序采用任務堆棧結構，最大任務數(shù)10個，超出的部分自動丟棄（一般任務數(shù)不會超過3個）。每增加一個新任務，任務壓棧：任務數(shù)加1，并記下該任務的命令、地址。程序檢查目前有無待處理的任務，如有，則依次彈棧處理，每處理1個，任務數(shù)減1，直到任務都處理完畢。這些任務包括處理PC命令，轉發(fā)PC命令給空調，處理空調返回數(shù)據(jù)，回應PC命令，網(wǎng)關掃描空調，容錯處理等。

　　網(wǎng)關處理完所有任務后（任務數(shù)為0），才對已登陸的空調狀態(tài)進行輪詢掃描，同時，每隔一定時間查詢一次是否有新空調加入網(wǎng)關，如有，則由網(wǎng)關自動分配空調地址（低位）使其登陸，登錄是以信息碼區(qū)分的，所以不會出現(xiàn)不同空調具有相同地址的情況。

　　由于既要與PC通訊又要與空調通訊，因此我們將與空調的通訊采用I/O口模擬，波特率為1200?？照{數(shù)量越多，網(wǎng)關輪詢一遍所需時間越長，按照我們的協(xié)議100臺空調輪詢一遍的時間約在550ms*100即1min左右，但這已能滿足空調等家電實時性要求不高的場合。網(wǎng)關將輪詢時得到的空調狀態(tài)保存在外擴RAM中，當PC要求刷新所有空調狀態(tài)時，網(wǎng)關將這些數(shù)據(jù)按每15臺一組整體打包發(fā)給PC，這樣既提高了PC的查詢速度，又保證了空調狀態(tài)的實時性。

　　通過PC設定報警電話（如PCModem模塊的SIM卡號）后，在網(wǎng)關查詢到某臺空調發(fā)生故障且網(wǎng)關Modem處于不忙狀態(tài)時，網(wǎng)關會主動向該電話撥號，連接成功后可由PC自動查詢到空調故障。也可以短信形式向用戶報警。
　　4.3 短信處理

　　4.3.1讀短信

　　收到PC或用戶發(fā)來的新短信時，TC35模塊會告知網(wǎng)關該短息的index,如index＝0x31(ASCII符)，則通過“AT+CMGR＝1\r”命令可讀到該信息的內(nèi)容。如SMSC的號碼是13800765500（順德地區(qū)信息服務中心碼），發(fā)送方手機號碼為13690673365，信息內(nèi)容為“123空調10開”（123為密碼，10為空調低位地址），則網(wǎng)關收到的短信PDU串可以為：08 91683108705605F0 840D 91683196603763F5 0008 4060915135930010 0031003200337A7A8C03003100305F00

　　單片機讀到上述短信后，需要進行以下幾項工作：

　?。?）記錄發(fā)送方手機號碼（上表第6、7部分），以便回復短信；

　　（2）根據(jù)短信編碼方式（第8部分），對短信內(nèi)容進行解析。因編碼方式有7位、8位和16位（USC2），解碼程序也就不一樣（程序略）；

　?。?）進行密碼校驗，如密碼不正確，則直接將其刪除；

　?。?）進行密碼校驗通過，且短信內(nèi)容符合相關約定，則將短信命令以特定協(xié)議格式轉發(fā)給相應空調，并將該短信刪除。因此，網(wǎng)關收到上面短信后，就將開機命令發(fā)給10號空調；

　?。?）在規(guī)定時間內(nèi)，空調未返回執(zhí)行結果，網(wǎng)關將重發(fā)。如重發(fā)3次仍沒返回，則識系統(tǒng)通訊故障。

　　4.3.2寫短信

　　仍以上述短信為例?？照{收到網(wǎng)關的開機命令后執(zhí)行開機操作，并將執(zhí)行結果返回給網(wǎng)關。如網(wǎng)關判斷該返回是回應短信的，則網(wǎng)關以中文短信形式將結果發(fā)到PC或用戶手機上（此例中號碼為13690673365），從而方便而又廉價地實現(xiàn)了對空調的雙向短信控制。發(fā)觸的PDU串為：08 91683108705605F0 1100 0091 6831966037635F 00 0801 107A7A8C03003100305F00

?

　　發(fā)送短信的格式如表1

　　經(jīng)測試(小靈通手機除外)，回復短信時，為簡化程序，上述第1、2、4、5、6、7、9、10、11部分可用表中的固定字段。

　　由于網(wǎng)關是用單片機控制來實現(xiàn)短信收發(fā)的，因此在對信息內(nèi)容編碼時，需用到GB2312到Uni-code編碼的轉換表，即對每個GB2312字符，根據(jù)它是中文字符還是英文字符分別進行查表轉換，這樣也就要求單片機的ROM容量要在60k以上。我們使用的單片機才32k ROM，沒有外擴，因此程序中的漢字列表只能根據(jù)實際使用需要選擇2000個左右的常用漢字，這已能滿足絕大多數(shù)家電控制的要求。

　　5 結束語
　　由GSM模塊TC35及單片機構成GSM網(wǎng)關，可以很好的完成短消息收發(fā)和數(shù)據(jù)通信，由此構成的GSM網(wǎng)絡空調控制系統(tǒng)是其應用的一個實例，其它網(wǎng)絡家電，嵌入相應協(xié)議后就可使用。通過較長時間的可靠性試驗和用戶試用，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，用戶反映良好。

?