实验三GSM通信模块实验一. 实验目的1. 了解GSM模块的特点。2. 了解配置GSM模块的AT命令。3. 了解GSM网络中短消息收发及话音呼叫过程；4 熟悉GSM模块进行短信收发及话音呼叫的AT命令。5. 熟悉用本移动实验箱作为主叫和被叫用户进行语音呼叫；二. 实验内容1 通过PC机上的移动GSM短信软件编写AT命令来控制GSM开发模块。2完成短信收发实验。3. 完成语音通信实验。三. 实验仪器1. 台式计算机一台。2. RZ6001实验箱一台。3. 耳麦一个。4. 移动GSM短信软件一套。5. 学生SIM卡一个。四. 实验原理1. GSM模块的特点本实验箱装配了华为的GTM900B无线模块。该模块是一款双频900/1800MHZ高度集成 的段GSM/GPRS无线模块。带有标准的RS232接口以及SIM卡，可以在PC机上用AT命令通 过串口对它进行设置。它是一个在声音和数据通讯上通用的GSM双频终端产品。其技术特 点如下：频段：双频 GSM900MHz 和 DCS1800 MHz电压范围：5V至24V低功耗，配置有专用电源.发射功率： 2WGSM900MHz Class 4 1WDCS1800MHz Class 1工作电流损耗：通话模式： 300mA 空闲模式： 3.5mA低功耗：处于睡眠状态时电流为3mA支持数字、语音、短消息和通讯接口： RS232指令和数据的双向传送通信最高速率：115200bi t/s短信息：MT, MO, CB和PDU模式AT命令GSM :标准AT命令,V.25 AT命令，华为扩展的AT命令SIM 卡连接方式： 外接SIM卡操作电压：3V天线: 由天线连接器连接外部天线2. AT命令：AT命令是最初是一组用来控制MODEM的命令集，它包含最基本的Hayes命令集和各厂 家自己特有的命令诟来，主要的移动生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM 研制了 一整套AT命令,AT命令在此基础上演化并被加入GSM 07.05标准，以及之后的GSM 07.07标准。这样各种GSM模块都支持用户用AT命令来对它进行控制。GSM模块启动后，都处于命令状态，在该状态下，它以AT命令形式接收命令。GSM模块 接收到AT命令后，对命令进行解释和执行，并返回相应的结果码。所有的AT命令都由一个特定的命令前缀开始，由一个命令结束标志结束。命令前 缀通常总是由AT两个字符组成，它是ATtention的缩写，意思是引起注意，所以将它们称 为AT命令。命令结束符是一个单字节，通常为回车符,ASCII值为13。一般AT命令都由AT或at开始，而不是At或aT,也就是说，所有AT命令可全是大写字符，也可以全是小写字符，但不能是大小写混合字符。 下面是一些常用的AT命令。AT命令说明AT测试模块是否处于正常工作状态，正常返回0或0KATEn命令回应：n=l打开回显，n=0关闭回显ATVn结束码类型：n=l字符型，n=0数字型ATQn结束码控制：n=l不返回结果码,n=0返回结果码AT&W保存设置A/重复上一次的AT命令该命令前面无AT,后面也没有回 车AT+CGMI返回产品标识代码ATZ软复位AT+IPR=nnnn设置通信速率为nnnnATDnnn;拨号，nnn为号码ATH挂机ATA接ATDL;重拨上次号码AT+CLIP= nn=1打开来电显示，n=0关闭来电显示AT+CSCA=nnnn设置短消息中心,nnnn为消息中心号码AT+CPMS=nn,nn,nn设置存储区：nn= SM时选择SIM卡,nn= ME选择机身AT+CMGS=nnnnTEXT模式发送短信，nnnn为号码AT+CNMI=a,b,c,d,e新消息提示AT+CMGF=n设置短信收发方式：n=l为TEXT模式，n=0为PDU模式AT+CMGR=n读取当前存储区的第n条短信AT+CMGD=n删除当前存储区的第n条短信3. 移动短信软件移动短信软件是与本实验箱配套的软件，用它可以实现在PC机上通过AT命令对GSM 模块进行控制，包括对GSM模块进行配置，控制GSM模块进行语音的呼叫，控制GSM模块进 行短消息的发送与接收。如图1所示。图1移动GSM短信软件波特率设置4. 短信业务短信业务Short Messaging Service,SMS当前最流行的一种消息技术,是GSM中唯一 不要求建立端-端业务路径的业务，是非对称的。移动之间通过它可以相互收发短消息，短 消息的内容可以是文本、数字或二进制非文本数据简单方便易用，这种短信的长度被限定 在140字节之内。消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心SMSC进行中继，消 息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。SMS有两大突出优点：1存储转发机制SMS传送数据包的工作由移动网络中的短消 息中心而不是终端用户来完成，如果用户不在服务区内，短消息就被存储在短消息中心，等 用户出现之后再转发给他，这是GPRS等业务所不具备的。2传递确认机制。在电路交换 数据环境中，连接是端到端的，所以用户能够知道连接是否完成，以及数据传递的情况，但 在GPRS环境中，附属于GPRS承载体的终端是永远在线的，它在任何时候都准备透明地 相对于用户而言传送或接收数据，这样一来，检查数据包是否发送成功的任务就落到了用 户头上，对于每一次分组数据业务，其相应的成本也会比SMS高。短消息业务包括点对点短消息业务和小区广播短消息业务点对点短消息业务是指将 一条消息从一个实体发送到指定的目的地址的业务小区广播业务是指通过基站向指定区 域内的所有用户发送短消息的业务 SMS使用7号信令SS7信道来传输数据分组，允许一 个用户在话音或数据呼叫的同时接收一个文本消息。图2为SMS网络的组成结构框图。为了实现短消息业务，移动通信实体和短消息服务中心SMSC之间需要交换必要的信 令，包括移动台发出消息的传送过程和移动台接收消息的过程图2SMS网络结构a移动台发出消息的传送过程：该过程是把从一个用户发送到短消息服务中心SMSC。当移动用户发送已调短消息时， 处理该用户请求的服务MSC则从访问位置寄存器 VLR中申请有关用户的相关信息。当VLR 返回相关信息后，服务MSC向关口 MSC转发短消息。通过关口 MSC把短消息发送给SMSC SMSC收到短信后，向关口 MSC确认，关口 MSC再向服务MSC发送转发完成的确认消息。最后 服务中心告知移动用户短消息已转发完成具体过程如图3所示图3 由移动台发出短消息的传送过程b移动台接收消息的传送过程：该过程是从SMSC转发一条或多条短消息至一个移动用户。SMSC将需要转发的短消息 先发送给关口 MSC 关口 MSC根据所收到的短消息内容,向HLR查询，以获得将短消息传送 到相应服务MSC的路由信息 根据所获得的路由信息关口 MSC将短消息转发到相应的MSC 然后服务MSC向VLR申请所要接收短消息用户的信息VLR收到此消息后，则开始寻找移动 用户的过程。一旦找到用户，VLR回送给服务MSC申请用户信息的确认。服务MSC则开始向 用户转发短消息。转发结束后，用户发一确认的消息至服务MSC。最后由关口局MSC向SMSC 送确认信息，表明短消息已成功的转发。具体过程如图4所示。图4 由移动台接收短消息的传送过程由于移动台不可达等原因，MSC不能向移动台发送短消息，则短消息将在SMSC保存一段 时间。当服务MSC检测到某一用户可以到达时，即向VLR会发送接入请求,SMSC收到确认消 息，则触发新的传送尝试。本实验采用了 GSM模块来完成和移动网络的接入 利用对GSM模块的接口进行改造后， 和单片机在物理层上互联。由单片机通过AT指令控制GSM模块的工作，并通过键盘选择相 应的操作，通过液晶来显示短信的收发内容。点对点收发短消息分为三种模式：Block模式、Text模式和PDU模式。Block模式应 用很少，逐渐被PDU模式代替。Text模式发送短信开发起来相对容易，是一种不错的选择, 使用Text模式开发只能发送ASCII码，对于中文的Unicode码不能发送。PDU模式开发起 来比较复杂，并且需要编写专门的函数来本转换为PDU格式，PDU模式收发短信可以使用三 种编码：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。我们要实现中文短信的发送, 所以选择UCS2,即中文Unicode码。接收到的PDU串不仅仅包含了消息，而且还有很多发送 者的信息，SMS服务中心，时间标志等等。这些都是以8位字节的16进制数，或者半8位字 节的十进制数。发送的PDU的编码格式大致包含以下字段：短消息中心长度+短消息中心国家编 码 +短消息中心 +状态报告 +分割符 +目标号码的长度14位 +国家编码 +目标号 码+ TP-PID.协议标识+短信内容编码格式+有效期标志+短消息内容长度+ 消息内容。PDU编码格式中也可以使用默认的短信中心,则不需要字段23。但是PDU格 式的第一个字段则为00，表示默认短消息中心。例如一个PDU编码串为：291 SMSC地址格式，短消息中心有国家编码，没有为81431基本参数,需要状态报告为31,不需为11500分割符60D目标SIM卡号码长度683159717456F4按阿拉伯数字个数计13位,F为填充791 SMSC地址格式，目标SIM卡编码有国家编码，没有为81900 TP-PID.协议标识，一般为001008短信内容的编码格式,bit7编码是00,UCS2编码是0811A7 有效期 TP-VPTP-Valid-PeriodVP value相应的有效期00 to 8F *5 分钟90 to A7 12 小时+*30 分钟A8 to C4 *1 天C5 to FF *1 周1204 正文4字节134F 60 59 7D你好 短消息内容的Unicode编码使用默认的短信中心时，上述PDU编码串变为 即上述第1段变为00,没有23两段,其它各段完全一样。上述的3和8字段的号码经过了位移处理，并填充F以确保该字段号码位数为偶数。 其中13段又简称SMSC地址，413简称为TPDU。下面是本实验收发短信用到的AT命令。AT命令说明AT+CSCA=nnnn设置短消息中心,nnnn为消息中心号码AT+CPMS=nn，nn，nn设置存储区：nn=SM时选择SIM卡,nn=ME选择机身AT+CMGS= nnnnTEXT模式发送短信，nnnn为号码AT+CNMI=a，b，c，d，e新消息提示，实验中设置为：1，1，0，0，1AT+CPMF=n设置短信收发方式：n=1为TEXT模式，n=0为PDU模式AT+CMGR=n读取当前存储区的第n条短信AT+CMGD=n删除当前存储区的第n条短信AT+CSDH=n设置短信返回方式：n=0为简单模式,n=1为详细模式