基于TC35I的GSM無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 終端數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計
　 數(shù)據(jù)采集模塊最主要的功能就是將傳感器所采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以處理的數(shù)字信號，然后將數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理并等待發(fā)送。設(shè)計中為了使數(shù)據(jù)采集終端占用盡可能少的空間,采用了SoC單片機C8051F040。C8051F040單片機是由Silicon Lab公司生產(chǎn)的完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU，具有一個8位帶PGA和8通道采樣率500 kS/s的ADC和一個12位帶PGA和8通道采樣率100 kS/s的ADC[3]，本終端的數(shù)據(jù)采集部分即采用采樣率為500 kS/s的8通道C8051F040片上ADC和前置調(diào)理電路來實現(xiàn)。
2.2 GSM通信部分設(shè)計
2.2.1 GSM引擎模塊
系統(tǒng)中采用的GSM引擎模塊采用德國西門子公司的一款GSM模塊CT35I[4]，CT35I支持雙頻900 MHz和1 800 MHz，支持語音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務(wù)，低功耗，是一款高度集成的GSM模塊。它為遠程測量與監(jiān)控提供了一個理想的解決方案。
GSM引擎模塊TC35I提供的命令接口符合GSM 07.05和GSM 07.07規(guī)范。GSM 07.07中定義的AT指令接口提供了一種移動平臺(MS)與數(shù)據(jù)終端(DTE)之間的通用接口，GSM 07.05對短信消息作了詳細的規(guī)定[5]。在TC35I模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時,能夠通過串口發(fā)送指示消息通知微處理器，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控終端可以向TC35I模塊傳送各種命令消息達到控制數(shù)據(jù)采集終端的目的。
2.2.2 GSM數(shù)據(jù)通信模塊
數(shù)據(jù)通信模塊主要功能：在監(jiān)控中心，實現(xiàn)GSM模塊TC35I與PC機的通信；在數(shù)據(jù)采集終端，實現(xiàn)GSM模塊TC35I與微處理器C8051F040的通信。串行接口是控制單元(PC機或微處理器C8051F040)與TC35I模塊進行連接的通道，同樣是利用AT指令控制TC35I模塊及進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵所在。
在監(jiān)控中心，以計算機為控制單元，配合MAX232接口芯片與TC35I進行通信。在數(shù)據(jù)采集終端，以單片機C8051F040為控制單元可以直接與TC35I進行通信。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本節(jié)主要闡述GSM功能模塊的AT指令編程、PDU短信格式和采集終端的軟件設(shè)計，而監(jiān)控中心的軟件采用VC2005編寫，在此不予闡述。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)終端為了保證實時性采用了開源的μC/OSII實時操作系統(tǒng)，終端的軟件設(shè)計主要是實時操作系統(tǒng)的任務(wù)設(shè)計。
3.1 GSM功能模塊的AT指令編程
　 在ESTI(歐洲電信標準協(xié)會)定制的SMS/GPRS規(guī)范中，與短信消息收發(fā)有關(guān)的規(guī)范主要包括GSM 03.38、GSM 03.34和GSM 07.05。前兩者著重描述SMS的技術(shù)實現(xiàn)(含編碼方式)，后者則規(guī)定了SMS的DTE-DCE接口標準(AT指令集)[4]。TC35I模塊是采用AT指令集進行控制的，采用AT指令對其進行參數(shù)設(shè)置,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，在GSM 07.05和GSM 07.07標準中對一些標準的AT指令作了詳細的規(guī)定。
　 對TC35I的初始化的AT指令流程順序為：進行AT指令測試、設(shè)定通信波特率、禁止TC35I指令回寫(防止通信混亂)、設(shè)定PDU格式、設(shè)定模塊工作方式。其對應(yīng)的具體指令形式如表1所示。其中AT指令以ASCII碼形式給出。

3.2 PDU短信格式
短消息的發(fā)送可以采取兩種數(shù)據(jù)格式：文本格式和PDU格式。使用文本格式，應(yīng)用程序需要一套預(yù)置編碼選項，而且應(yīng)用效果不好。如果使用PDU格式，則支持任何編碼。本系統(tǒng)采用PDU格式短信。PDU的發(fā)送協(xié)議格式如表2所示。