基于TC35I的GSM無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

作者：時間：2010-04-02 來源：網(wǎng)絡

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GSM(Global System for Mobile Communications)是當前應用最為廣泛的移動電話標準。GSM具有模擬移動電話系統(tǒng)無可比擬的保密性、抗干擾性、音質清晰性及通話穩(wěn)定性，并具備容量大、頻率資源利用率高、接口開放、功能強大等優(yōu)點。我國目前已建成了覆蓋全國的數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾陸地移動通信網(wǎng)的主要方式。它提供多種業(yè)務，主要有話音業(yè)務、短消息業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務等[1-2]。本文設計的系統(tǒng)即采用GSM提供的短消息業(yè)務實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程采集與交互。
1 基于GSM的無線通信方案
　基于TC 35I的GSM無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為一個多點到一點的遠程無線數(shù)據(jù)通信和控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由多個數(shù)據(jù)采集終端和單個監(jiān)控中心組成，其數(shù)據(jù)監(jiān)控中心由計算機、數(shù)據(jù)庫和通信接口組成，主要負責各種信息和數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理、整理工作：一方面接收各個數(shù)據(jù)采集終端上傳的信息和數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體要求把它們放入相應的數(shù)據(jù)庫；另一方面對各個數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送相應的控制信息，從而達到對數(shù)據(jù)采集終端進行控制的目的。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/188288.htm

2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 終端數(shù)據(jù)采集部分設計
　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)進行相應處理并等待發(fā)送。設計中為了使數(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和前置調理電路來實現(xiàn)。
2.2 GSM通信部分設計
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，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)，終端的軟件設計主要是實時操作系統(tǒng)的任務設計。
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、設定通信波特率、禁止TC35I指令回寫(防止通信混亂)、設定PDU格式、設定模塊工作方式。其對應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，應用程序需要一套預置編碼選項，而且應用效果不好。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。