利用GSM短信實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信

1 GSM模塊軟硬件接口的幾個(gè)問題
GSM模塊一般帶有標(biāo)準(zhǔn)的異步串行接口，MCU通過該串行接口向GSM模塊發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，也通過它接收GSM模塊的信息和數(shù)據(jù)。

GSM模塊上電后首先要進(jìn)行初始化。一般來說，MCU首先可向它發(fā)送一AT命令“ATEO”，以消除“回顯”，盡量減少M(fèi)CU串行口接收到的字符；然后發(fā)送AT命令“CNMI”，將GSM模塊設(shè)置為“主動(dòng)通知模式”。這樣當(dāng)GSM模塊收到短信后便會(huì)主動(dòng)地向串口發(fā)送信息“CMTI”通知MCU，表示有新的短信到達(dá)。另外，還要檢查信箱中是否存放有短信。若有，則將其一一讀出，然后逐一刪除，以保持信箱中為空。

GSM模塊開始工作后，每當(dāng)收到短信時(shí)便會(huì)主動(dòng)通過串口向MCU發(fā)送信息“CMTI”，MCU接收到此信息后發(fā)出AT命令“CMGR”讀取短信，GSM模塊即將該短信通過串行口發(fā)送給MCU，由MCU判斷該短信是本系統(tǒng)內(nèi)的正常數(shù)據(jù)，還是廣告或其他信息。如果是本系統(tǒng)內(nèi)的正常數(shù)據(jù)，則提取該短信中的數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)出AT命令“CGMD”以刪除該短信；如果不是正常數(shù)據(jù)，則直接刪除該短信。MCU發(fā)送短信的過程如下：首先，MCU發(fā)送AT命令“CMGS”；然后，等待GSM模塊的允許發(fā)送短信的響應(yīng)信息“>”，MCU收到響應(yīng)信息后即可發(fā)送數(shù)據(jù)，GSM模塊將數(shù)據(jù)以短信形式發(fā)送；最后，GSM模塊通過串行口向MCU發(fā)出短信發(fā)送成功與否的信息。上述過程如圖1所示。從GSM模塊中讀出的信息除短信本身外，還包括一些其他信息，如SIM卡號(hào)、日期時(shí)間、各種間隔／結(jié)束字符等。在此過程中MCU的串行口會(huì)頻繁地收到大量數(shù)據(jù)，因此必須要為串口設(shè)置足夠的接收緩沖區(qū)。但由于MCU內(nèi)RAM資源有限，為有效地使用資源，可將接收緩沖區(qū)設(shè)置為環(huán)形，緩沖區(qū)的大小應(yīng)保證能夠容納一條最長(zhǎng)的短信，再加上其他附加信息的長(zhǎng)度。至于發(fā)送緩沖區(qū)，直接設(shè)定為合適大小即可。

2 具體實(shí)現(xiàn)
在MCU與GSM模塊通過串行口交換數(shù)據(jù)的過程中，一般串行口可用中斷方式。MCU發(fā)送數(shù)據(jù)的情況較簡(jiǎn)單，故這里的重點(diǎn)是MCU串行口的接收。如前所述，接收緩沖區(qū)應(yīng)設(shè)置為環(huán)形，由于MCU的存儲(chǔ)器實(shí)際上是線性結(jié)構(gòu)，因此環(huán)形緩沖區(qū)是通過指針操作實(shí)現(xiàn)的。

初始化時(shí)使輸入／輸出指針(datain／dataout)同時(shí)指向開始位置，此時(shí)緩沖區(qū)為“空”。串口接收程序CommIsr()每向緩沖區(qū)中放入1個(gè)寧符后，使輸入指針向后移動(dòng)1位；移動(dòng)到最右邊時(shí)，指針應(yīng)循環(huán)移動(dòng)到緩沖器的左邊；當(dāng)輸入指針移動(dòng)到輸出指針右邊l位時(shí)，緩沖區(qū)為“滿”，此時(shí)便不能再向緩沖區(qū)中放入字符。短信數(shù)據(jù)處理程序GetShortMsg()每從緩沖區(qū)中取出1個(gè)字符，輸出指針移動(dòng)l位，方法同輸入指針。當(dāng)輸出、輸入指針重合時(shí)，緩沖區(qū)為“空”。在工作中串行口接收中斷程序?qū)⒔邮盏拿?個(gè)字符按順序放入緩沖區(qū)中，而短信數(shù)據(jù)處理程序按順序從緩沖區(qū)中取出每個(gè)字符，兩者形成“生產(chǎn)者和消費(fèi)者”的關(guān)系，如圖2所示。

工作時(shí)系統(tǒng)主程序町以隨時(shí)檢查緩沖區(qū)中是否有接收的數(shù)據(jù)(即檢查緩沖區(qū)是否為“空”)，但為減小數(shù)據(jù)處理程序的開銷，可在只有接收程序收到一個(gè)完整的幀時(shí)才使用某種信號(hào)或標(biāo)志通知主程序進(jìn)行，然后由主程序調(diào)用短信數(shù)據(jù)處理程序處理。通過分析可知，GSM模塊發(fā)送信息時(shí)一般用連續(xù)的兩個(gè)字符OxD和OxA結(jié)束，故MCU的串口接收程序可以在收到OxD和0xA時(shí)建立標(biāo)志或發(fā)信號(hào)，數(shù)據(jù)處理程序檢查到標(biāo)志后即可獲取、分析緩沖區(qū)中的短信。短信中包括發(fā)送方的SIM卡號(hào)，數(shù)據(jù)處理程序據(jù)此判斷是否為本系統(tǒng)的有效數(shù)據(jù)，若是則讀取其中的數(shù)據(jù)。這種方式既可以運(yùn)用于“前一后臺(tái)”方式，也可以用于RTOS方式。

接收緩沖區(qū)的管理涉及的數(shù)據(jù)和函數(shù)如下：

利用上述方法在MCS-5l系列單片機(jī)上成功地利用短信實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，占用資源少，未出現(xiàn)信箱堵塞的現(xiàn)象。