基于嵌入式linux的短信收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　基于嵌入式Linux的短信收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　&ltnoscript>&lta href="http://afp21ic.allyes.com/main/adfclick?user=Afp21ic|innewshtml|innews_200x200&ampdb=afp21ic">&ltimg src="h

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3、摘要：移動通信中的短消息業(yè)務(wù)以其方便、可靠和價廉得到了廣泛應(yīng)用，本文在嵌入式Linux系統(tǒng)中，通過西門子MC35模塊，實(shí)現(xiàn)了短信收發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 PDU短信模式，能支持中文短信。程序設(shè)計采用異步事件驅(qū)動方式，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。嵌入式系統(tǒng)體積小巧，Linux資源開放，因此該系統(tǒng)經(jīng)過二次開發(fā)，可方便地用于各種移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。</p><p>　　1.    

4、0;   引言</p><p>　　全球移動通信系統(tǒng)GSM是我國范圍最廣、通信能力最強(qiáng)的移動通信業(yè)務(wù)，而其中的短消息功能由于其使用方便、價格低廉、可靠性高而得到廣泛應(yīng)用。嵌入式Linux也是目前得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)，功能強(qiáng)大和資源豐富是其最大的優(yōu)勢。本文在嵌入式Linux系統(tǒng)中利用GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)，對不方便架設(shè)通信線的偏遠(yuǎn)地區(qū)，提供了數(shù)據(jù)采集的新手段。同時嵌入式系統(tǒng)體積小巧，Linux操

5、作系統(tǒng)資源開放，所以本系統(tǒng)經(jīng)過二次開發(fā)，可方便地構(gòu)成移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控。</p><p>　　2.        短信收發(fā)原理</p><p>　　短信服務(wù)業(yè)務(wù)SMS（Short Message Service）是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)。它與話音傳輸及傳真一樣同為GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)

6、絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。涉及SMS管理的協(xié)議如圖1所示。</p><p>　　圖1 SMS管理的協(xié)議</p><p>　　圖中SME為短信實(shí)體， SMSC為短信服務(wù)中心，SMCGWMS為SMS網(wǎng)關(guān)，HLR是歸屬位置寄存器，用于永久儲存管理用戶和服務(wù)記錄的數(shù)據(jù)庫，MSC為移動交換中心，VLR為訪問位置寄存器，含有用戶臨時信息的數(shù)據(jù)庫，交換中心服務(wù)訪問用戶時需要這些信息。</p>

7、<p>　　短消息模塊的接入方式支持兩種模式：基于AT指令的TEXT模式和基于AT指令的PDU模式，它指的是短信息數(shù)據(jù)的編碼格式，文本模式只支持7- bit編碼，只能發(fā)送純英文和數(shù)字信息，而PDU模式支持7-bit編碼、8-bit編碼和UCS-2編碼，其中后者可進(jìn)行Unicode編碼，如中文，所以本系統(tǒng)采用PDU模式。</p><p>　　GSM模塊采用標(biāo)準(zhǔn)AT指令集通信，其中本系統(tǒng)用到的AT指令如表1

8、所示。</p><p>　　表1  相關(guān)AT指令</p><p>　　3.        GSM短信數(shù)據(jù)格式分析</p><p>　　3.1     發(fā)送短信PDU字符串</p><p>　　由于短信模式選擇的是PDU格式,

9、因此對PDU的編碼和轉(zhuǎn)碼就變得很重要。中文短信息的實(shí)現(xiàn)需要將GB2312的中文編碼轉(zhuǎn)換為代碼頁為CP936 的Unicode編碼，PDU發(fā)送字符串?dāng)?shù)據(jù)格式中主要由短信中心地址、文件頭字節(jié)、信息類型、目的地址、協(xié)議標(biāo)識、數(shù)據(jù)編碼方案、有效期、用戶數(shù)據(jù)長度和用戶數(shù)據(jù)組成。例如：設(shè)置PDU格式的編碼為08 91 68 31 08 20 01 05 F0 11 00 0D 91 68 31 21 43 65 87 F9 00 08 00 04

10、4F 60 59 7DH，這組代碼的含義如下所示：</p><p>　　08H：短信服務(wù)中心地址信息的長度，共8個八位字節(jié)(包括91) ；</p><p>　　91H：短信服務(wù)中心地址格式，用國際格式號碼，在前面加‘+’ ；</p><p>　　68 31 08 20 01 05 F0H：短信服務(wù)中心地址，8613800210500，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個；</p

11、><p>　　11H：基本參數(shù)，協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型，表示發(fā)送，TP-VP用相對格式；</p><p>　　00H ：信息參考，00H表示參考本身號碼 ；</p><p>　　0DH ：對方手機(jī)號數(shù)字個數(shù)，共13個十進(jìn)制數(shù) ；</p><p>　　91H ：對方手機(jī)號，用國際格式號碼，在前面加‘+’ ；</p><p>　　6

12、8 31 21 43 65 87 F9H：對方手機(jī)號(TP-DA)，8613123456789，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個；</p><p>　　00H：協(xié)議標(biāo)識(TP- PID)，                    &

13、#160;                          是普通GSM類型，點(diǎn)到點(diǎn)方式；</p><p>　　08H：用戶信息編碼方式(TP-DCS)，主要用其1

14、個字節(jié)的第2和第3位表示編碼方式，08H表示為UCS-2編碼，最多發(fā)140個字符；04H為8-bit編碼，最多發(fā)140個字符；00H為7-bit編碼，最多發(fā)160個字符；</p><p>　　00H：有效期(TP-VP)，5分鐘；</p><p>　　04H：短信長度(TP-UDL)，實(shí)際長度4個字節(jié)；</p><p>　　4F 60 59 7DH：用戶信息(TP-

15、UD)，“你好”的Unicode編碼 。</p><p>　　3.2     短信接收PDU字符串</p><p>　　接收方PDU字符串的含義和發(fā)送方不同，同樣以“你好”為例，接收方的PDU字符串為：08 91 68 31 08 20 01 05 F0 24 0D 91 68 31 67 24 47 63 F0 00 08 70 50 91 31

16、21 25 23 04 4F 60 59 7DH，其含義如下：</p><p>　　08 91 68 31 08 20 01 05 F0H：短信服務(wù)中心，分析同發(fā)送相同；</p><p>　　24H：協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型基本參數(shù)(TP-MTI/VFP) ，發(fā)送，TP-VP用相對格式；</p><p>　　0DH：對方手機(jī)號數(shù)字個數(shù)； </p><p&

17、gt;　　91H：對方手機(jī)號(TON/NPI)，用國際格式號碼(在前面加‘+’)； </p><p>　　68 31 67 24 47 63 F0H ：對方手機(jī)號(TP-DA)，8613764274360，補(bǔ)‘F’湊成偶數(shù)個；</p><p>　　00H：協(xié)議標(biāo)識(TP-PID) ，是普通GSM類型，點(diǎn)到點(diǎn)方式；</p><p>　　08H：用戶信息編碼方式(TP-

18、DCS) ，分析同發(fā)送方；</p><p>　　70 50 91 31 21 25H：短信息發(fā)送時間（SCTS），07年05月19日13時12分52秒；</p><p>　　23H：發(fā)送時間對應(yīng)的時區(qū)；</p><p>　　04H：短信長度(TP-UDL)，實(shí)際長度4個字節(jié)；</p><p>　　4F 60 59 7DH：用戶信息(TP-UD

19、) ，“你好”的Unicode編碼。 </p><p>　　4.        系統(tǒng)組成</p><p>　　4.1      硬件組成</p><p>　　系統(tǒng)由嵌入式Linux系統(tǒng)和西門子MC35模塊通過串行接口三線制連接而構(gòu)成， MC35模塊

20、通過串口1與嵌入式系統(tǒng)相連，嵌入式系統(tǒng)配置包括50MHz 主頻的MPC860 32位處理器，16M SDRAM內(nèi)存，2個RS232，操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux for PowerPC。MC35模塊由GSM基帶處理器、電源專用集成電路、射頻電路和閃速存儲器等部分組成，負(fù)責(zé)處理GSM蜂窩設(shè)備中的音頻、數(shù)據(jù)信號，內(nèi)嵌的軟件部分執(zhí)行應(yīng)用接口和所有GSM協(xié)議棧的功能。MC35模塊支持中文短信，支持GPRS功能，便于將來功能的擴(kuò)展。</p&

21、gt;<p>　　4.2     libcssl函數(shù)庫</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)，需要在嵌入式Linux下通過串口發(fā)送一系列的AT指令。串行通信是計算機(jī)與其它設(shè)備通信的常用方法，在本系統(tǒng)中采用一個基于 Linux的串行通信函數(shù)庫libcssl，可實(shí)現(xiàn)串行接口的異步事件驅(qū)動并發(fā)。采用該方法，用戶只要在服務(wù)器和數(shù)據(jù)源之間建立異步連接，編寫數(shù)據(jù)處理函數(shù)，

22、而對數(shù)據(jù)源事件的監(jiān)測、數(shù)據(jù)讀取、多事件的處理等操作是由操作系統(tǒng)內(nèi)部完成的，因而，很大程度上簡化了編程者的工作，同時保證了較高的資源利用率。</p><p>　　libcssl函數(shù)庫提供給用戶多種基于事件驅(qū)動方式的串行接口函數(shù)。其主要的函數(shù)有4類，分別進(jìn)行串口初始化、收發(fā)數(shù)據(jù)、錯誤信息和結(jié)束串口操作。在使用某個串口之前，應(yīng)調(diào)用初始化函數(shù)，為其設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，使得收發(fā)雙方遵循相同的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，同時通過初始化操

23、作，為串口數(shù)據(jù)源和采集服務(wù)器之間建立異步連接，分配采集句柄。當(dāng)數(shù)據(jù)源通過串口向嵌入式系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)會被送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并通過該數(shù)據(jù)源的采集句柄訪問該串口的事件回調(diào)函數(shù)，在該函數(shù)中完成數(shù)據(jù)的處理。這樣，當(dāng)用戶使用多個串口時，不需要用多個線程，只需為每個串口設(shè)置獨(dú)立的回調(diào)函數(shù)，各回調(diào)函數(shù)之間可方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換共享。程序中可通過獲取錯誤信息得知系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤狀態(tài)，而采集程序結(jié)束，應(yīng)關(guān)閉串口，釋放系統(tǒng)資源。相關(guān)的函數(shù)如表2所示。<

24、;/p><p>　　表2 libcssl函數(shù)庫中的主要函數(shù)</p><p>　　4.3     軟件設(shè)計</p><p>　　使用了異步事件驅(qū)動函數(shù)庫，程序設(shè)計簡單而容易實(shí)現(xiàn)，程序主要由2部分組成，即主程序設(shè)計和回調(diào)函數(shù)程序設(shè)計，主程序只需做初始化和發(fā)送短信，其余功能都放在回調(diào)函數(shù)中完成。</p><p>

25、　　在主程序中，各變量賦初值，調(diào)用cssl_open函數(shù)打開串口，設(shè)定的參數(shù)為采用串口1，即嵌入式Linux的ttyS0設(shè)備，波特率 9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)，無數(shù)據(jù)流控制，定義串口接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)輸入時，回調(diào)函數(shù)為callback函數(shù)，該函數(shù)對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。通過發(fā)送AT+CMGF=0指令定義短信模式為PDU模式，并判斷是否有短信需要發(fā)送。對待發(fā)送的短信按照PDU發(fā)送字符串格式進(jìn)行編碼。&

26、lt;/p><p>　　回調(diào)函數(shù)中首先讀取輸入緩沖區(qū)內(nèi)容，根據(jù)對標(biāo)志和緩沖區(qū)內(nèi)容的判斷，可以得知回調(diào)事件是由哪個事件引起，分別加以處理，由于每次向GSM模塊發(fā)送 AT指令后，模塊會發(fā)送OK或ERROR等響應(yīng)表示操作成功或失敗，所以在回調(diào)函數(shù)中一個很重要的功能就是判斷AT指令是否發(fā)送成功，為了區(qū)分不同AT指令的響應(yīng)，程序中采用狀態(tài)標(biāo)志，表征系統(tǒng)發(fā)送AT指令的類型。在收到新短信后，需要提取短信發(fā)送方電話號碼、短信發(fā)送時間

27、和短信內(nèi)容等相關(guān)信息，并加以存儲，提取的依據(jù)就是短信接收PDU字符串的編碼格式。為了避免由于短信滿而無法接收新短信，需要將處理過的短信刪除。相關(guān)的流程圖如圖2和圖3所示。</p><p>　　圖2 主程序流程圖                 &

28、#160;                        </p><p>　　圖3 回調(diào)函數(shù)程序流程圖</p><p>　　5.  

29、0;     結(jié)論</p><p>　　本文的創(chuàng)新之處在于提供了嵌入式Linux下GSM模塊的短信收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計方法，程序設(shè)計中利用串行接口驅(qū)動函數(shù)庫libcssl，以串口I/O事件驅(qū)動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。短信收發(fā)采用PDU模式，能夠處理中文、英文和中英文短信。異步事件驅(qū)動的架構(gòu)可以提高系統(tǒng)并發(fā)處理性能，程序能夠執(zhí)行多個異步操作而不調(diào)用阻塞線程，降低系統(tǒng)開銷。嵌入式系統(tǒng)加GSM模

30、塊的系統(tǒng)組成體積小巧，非常適合于偏遠(yuǎn)地區(qū)或移動的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的需要，還可以充分利用MC35模塊的GPRS功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)采集。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]         程全.李向東.基于GSM模塊與AT98C51的接口設(shè)計及

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