基于GSM模块的远程无线广告系统的设计

洪家平，许 力(湖北师范学院 计算机科学与技术学院，湖北 黄石 435002)

0 概述

GSM模块也称为GSM调制解调器，它是继GSM手机之外又一种非常重要的GSM通信系统终端设备，是传统Modem与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据通信设备。它的出现改变了传统的GSM移动通信系统以话音为主的通信手段，打开了GSM网络数据通信及应用的又一扇大门。

随着GSM移动网络的快速发展，GSM短消息已成为GSM通信中的重要部分，GSM短消息业务具有向移动用户收发由字符或数字组成的且不超过140字节文本信息的能力，由于它采取的是存储转发模式，短消息被发送出去后先存储在短消息业务中心，再由短消息业务中心根据寻找目标移动终端的路由信息发送给目标移动终端，因此，GSM短消息的传递是有保证的，即使一个目标移动终端暂时不可达，网络也会保留发送给它的短消息，并等到该移动终端又出现在网络中以后再传送该短消息。

本文介绍了基于GSM模块控制的远程信息显示系统，以GSM模块作为GSM网络的终端接入设备并进行短消息的收发，借助液晶或其他种类的显示屏可实现无线远距离的信息发布。该系统通过对给定号码的手机或给定IP地址的计算机短信平台可以随时向其发布信息，实现远程信息的更新与管理。

1 系统的硬件电路设计

如图1所示，本系统的硬件组成电路分为：GSM模块、控制模块和液晶显示模块等几个部分。控制模块即GSM模块与单片机的接口电路，液晶显示模块即单片机与LED液晶显示的接口电路部分，系统采用的GSM模块是西门子公司推出的TC35芯片。

1.1 TC35 GSM模块结构及特点

西门子公司生产的TC35是一款双频900/1800MHz高度集成的GSM模块，如图2所示，TC35主要由GSM基带处理器(GSM Baseband Processor)、GSM射频模块(Radio)、供电模块(ASIC)、闪存(Flash)、ZIF连接器(ZIF connector pins )、天线接口(Antenna connector)等六部分组成。作为TC35核心的基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中所有的模拟和数字功能。它由一个混合了信号基带IC、包括所有蜂窝系统模拟和数字功能的单个芯片组成，核心是C166MCU处理器和数字信号处理器，用来控制模块内的各种信号的传输、转换以及放大等处理过程。GSM射频部分是一个单片收发器SMARTi，它由一个外差式接收器、变频调环路发送器、一个射频锁相环路和一个全集成中频合成器功能块组成，共同完成对射频信号的接受、发送等处理。由于GSM模块电流变化非常大，空闲时电流小于3mA，在通话期间的电流最大可达2A，这就对供电电路提出了较高的要求。GSM模块电源ASIC部分使用线性电压调节器把外部输入电源电压VBATT+进行稳压处理后供GSM亟待处理器和GSM射频部分用。GSM射频部分的功率放大器对电源电压要求不高，所以直接使用外部的输入电压VBATT+。

图1 系统总体结构原理图

1.2 TC35与单片机的硬件接口电路与分析

在本系统中用到的TC35集成GSM模块，支持数字、语音、短消息等功能，由于不需要声音功能和电池充电功能，因此只需要正确设计出启动电路、SIM卡电路和RS232接口电路便可与单片机或PC机的串口连接实现数据收发。如图3所示是TC35与单片机89C52的硬件接口电路原理图。

图2 TC35功能模块结构框图 图3 GSM模块TC35与MCU的硬件接口电路原理图

2 系统软件设计与分析

本系统主程序的功能是上电后，完成系统的初始化，然后等待PC端或TC35模块端的命令到达，并根据命令的内容完成相应的动作，比如发送或接收短信。

系统初始化包括单片机初始化及TC35模块的初始化工作。单片机初始化主要是对串口及定时器的寄存器进行设置。本系统中，串口设置为波特率19.2kbps，并设置定时器0进行延时，用于产生模拟串口所需的波特率。TC35模块的初始化，则通过单片机发送AT指令集对TC35模块进行设置。如图4是串口中断软件流程图。

单片机对TC35的控制是通过AT指令集完成的，并由TC35对指令的响应值来做出相应的动作。对短息的接收方式，单片机采用串口中断方式，当串口中断发生时，便判断是否为新消息提示，从而进行下一步的操作。发送短信息则采用查询方式，在主程序中对串口进行循环查询，对查询结果执行相应的操作。

系统中的短消息通常使用的是Text(文本)和PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)模式。PDU模式不仅支持英文短信，也支持中文短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码：即7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode字符。一般的PDU编码由下表中的几个部分项组成，每项的含义如表1：

表1 PDU编码组成项及其含义

通过向GSM模块写入不同的AT指令，能实现多种功能，如中文模式设置、发送、接收、删除SMS消息等。TC35所使用的AT指令的返回格式为：

<返回消息>。

软件设计中的部分程序代码如下：

//AT指令的定义

char AT_AT[]={"AT "};//连机

Char AT_CREG [] = {"AT+CREG? "}; //状态查询

char AT_CREGINIT[]={"AT+CREG=1 "}; //状态初始化

char AT_ATE[]={"ATE0 "}; //存储设置参数

char AT_Save[]={"AT&W "}; //存储其他参数

char AT_CMGF[]={"AT+CMGF=1 "}; //指定文本格式信息

char AT_CMGFNMEA[]={"AT+CMGF=0 "}; //指定PDU格式信息

char AT_CSCS[]={"AT+CSCS=”GSM” "}; //设置字体

// 串口初始化

Void init_serialcom (void)

{

SCON=0x50;

TMOD|=0x21;

PCON|=0x80;

TH1=0xFD;

IE|=0x90;

TR1=1;

TI=1;

}

图4 串口中断软件流程图

3 结语

本文介绍了运用TC35模块进行远程广告牌信息显示、更新及有关软、硬件系统的设计，对于路途遥远或不方便到达的广告系统，采用GSM的无线通信方式显得尤其方便和快捷。GSM模块除了常规语音和短信处理这方面的应用外，还可以应用于诸如各种实时数据的采集、过程控制、智能安防、远程监测与报警等。随着GSM网络的广泛应用，相信GSM模块应用的领域会更多地得到开发。

参考文献:

[1]柏业超,杨 波, 张兴敢.基于GSM模块TC35的智能门控安防系统设计[J].电子测量技术，2008,31(1):130～132.

[2]李元臣，张鹏祥.基于GSM网络短消息的远程监控设计[J].微计算机信息，2008,24(3):156～157.

[3]李寿林，张 鹰，李秀萍.利用GSM无线模块收发短消息 [J].计算机与数字工程，2005,33(7):79～81.

[4]刘 涛，张春业，韩旭东,等.基于手机模块TC35的单片机短消息收发系统[J].电子技术，2003,(3):36～38.

[5]郭红霞.基于GSM模块TC35i的收发短信的无线终端的设计[D].成都：西南石油学院，2004.

[6]李 辉.基于GSM短消息的无线通讯系统[D].南京：南京理工大学，2004.

[7]SIEMENS. TC35/TC37 Hardware Interface Description[Z].Siemens AG, 2002.