Nucleo开发板方案设计——GSM/GPRS

dvd1478 · 发表于 2015-1-24 23:17:42

本帖最后由 dvd1478 于 2015-2-2 14:10 编辑

GSM 的英文是 GlobalSys-temForMobileCommunica-tion，即全球移动通信系统，由欧洲标准化委员会设计提出。GSM 系统具有防盗拷贝能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等特点。我国自 1994 年底开始建设 GSM 蜂窝移动通信网，其发展势头世人皆叹。目前，中国移动通信拥有世界上网络规模最大和客户数量最多的GSM移动通信网。
GPRS 是GeneralPacketRadioService 的英文简称，中文为通用无线分组业务。它具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换的优点。使用 GPRS 上网的方法与 WAP 不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，上网后便不能同时使用该电话线，但用 GPRS 下载资料和通话可以同时进行，即通话继续使用 GSM，而数据的传送便可使用 GPRS。
我们可以简单地理解成为：GSM 是手机语音通话网络，就是打电话发短信的网络；而GPRS 是用手机上网收发数据的网络！在紧急呼叫机与现下很流行的物联网通讯都有广泛的应用。紧急呼叫机是GSM功能的应用，而物联网是一般都是GPRS的应用。
这里主要是针对这两个功能进行学习与开发，另外一方向是学习mbed的开发的思想。mbed的开发思想是抛开硬件底层，从而面对类的开发。所用的就是C++/C的开发。

而有选用的是SIM900A模块，SIM900A 模块板载 SIMCOM 公司的工业级双频GSM/GPRS 模块：SIM900A，工作频段双频：900/1800Mhz，可以低功耗实现语音、SMS（短信，不支持彩信）、数据和传真信息的传输。 SIM900A 模块支持 RS232 串口和 LVTTL 串口（即支持 3.3V/5V 系统），并带硬件流控制，支持5V~24V的超宽工作范围，使得本模块可以非常方便的与您的产品进行连接，从而给您的产品提供包括语音、短信和GPRS数据传输等功能。

（1）我是淘宝上选择SIM900A模块，选择时注意不要选太贵的，不值，就算把所有功能引出来，确实方面全方面的学习，但实际上大多数的产品，依我所了解，大都数都是GSM与GPRS的应用。不要选太便宜的，在这方面我就吃过亏了，在功率上并没有处理好或者是信号处理不好，给调试上带我了很大的麻烦。 SIM900A地收发时的瞬间功耗还是很大的，电源上做一些处理，如添加大电容等等。当然初期，调试时可以选择外置电源，这样给给调试带来方便。

（2）判断接线有没问题，其实用一个很简单的方法即可。就是电脑串口 <===> Nucleo F072RB <===> SIM900A串口，Nucleo 在中间只做一个转发的功能即。在mbed这方面却，做得很方面啦，就是关键的几句即可。

Serial serial(SERIAL_TX, SERIAL_RX); //串口 <===> Nucleo F072RB
GPRSInterface eth(PA_0, PA_1, 115200, "apn", "username", "password");//Nucleo F072RB <===> SIM900A串口
int main()
{
wait(3);
bool flag = eth.init();
while(1){
while(eth.serialModem.readable()){
serial.putc(eth.serialModem.getc());
}
while(serial.readable()){
eth.serialModem.putc(serial.getc());
}
}
}

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（3）就是SIM900A是自动识串口的波特率的，2400~115200 ，但较高波特率时，要多发几次 AT 命令，并且要有一定的延时。

bool GPRS::preInit()
{
for(int i = 0; i < 2; i++) {
sendCmd("AT\r\n");
wait(1);
}
if(0 != sendCmdAndWaitForResp("AT\r\n","OK",DEFAULT_TIMEOUT,CMD)){
return false;
}
if(0 != checkSIMStatus()) {
return false;
}
return true;
｝

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还有很多的心理，不一一写上来的。写代码的，在这方面我还是菜鸟，这里只是显显羞罢了，有什么不足请大家狠狠拍砖。

以下说一下我学习mbed后的思想

UML关系图.jpg

Serial 是SIM900A的接口，继承了Serial类，是其子类。代码上只要以下书写即可

class Modem
{
public:
/** Create Modem Instance
* @param tx uart transmit pin to communicate with Modem
* @param rx uart receive pin to communicate with Modem
* @param baudRate baud rate of uart communication
*/
Modem(PinName tx, PinName rx, int baudRate) : serialModem(tx, rx) {
serialModem.baud(baudRate);
};
Serial serialModem;
protected:
。。。。。。。。。。。
private:
};

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把低层的接口封装至modem 类中，而上层的GSM 、GPRS继承了modem类。以下书写即可，即能

class GPRS: public Modem
{
。。。。。。。。。。。
}

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GSM 功能已经调试好，而GPRS 还在调试中，好像参赛方案提交的时间快到，我针对GSM功能，做一个简单的紧急呼叫机，设计的思法是这样，任何的操作都有一个按键，拨打接听都是一个按键，保持着 “keep it simple stupid”的思法。

紧急拨号.jpg

程序流程图

写得很匆忙，C++也是现学现用的，说错的地方，请大学指点指点。方案做得不怎么好，请大学原谅！~

贴了我调试时的代码片段
一、呼叫测试代码

#if 1
/*call up*/
bool flag = eth.init();
CallAnswer callFlag = CallWait;
if (flag != NULL) {
printf(">>> Could not initialise. Halting!\n");
exit(0);
}
printf("Call the number \r\n");
eth.callUp("1008611");
while(1){
callFlag =eth.callWaitAsk();
switch(callFlag){
case CallOk:
printf("\r\n Is Calling \r\n");
//printf("\r\n正在呼叫\r\n");
break;
case CallBusy:
printf("\r\n You dial telephone is on the phone, please later again dial \r\n");
//printf("\r\n你拨打的电话正在通话中，请稍后再拨\r\n");
break;
case CallNoAnswer:
printf("\r\nYou dial telephone temporarily no man answer, please later again dial \r\n");
//printf("\r\n你拨打的电话暂时无人接听，请稍后再拨\r\n");
break;
case CallNoCarrier:
printf("\r\nEnd of the conversation\r\n");
//printf("\r\n通话结束\r\n");
break;
default:
printf("\r\n In the middle of, please wait \r\n");
//printf("\r\n正中进行，请等待\r\n");
break;
} // end switch(callFlag)
wait(1);
}
#endif

复制代码

二、发短信测试代码
（这里发了很长时间，原本是自动判断中英文发送的，但是UNICODE GBK双向转换码即占用很大部分的ROM空间，后面没有使用mbed开法，却没有超出。我想应该是c++占用了很大的ROM空间，最后还是选择舍去了中文的短信的发送，因为这里主要是学习mbed开发的思想）

#if 1
#define PHONE_NUMBER "186****2964"
#define MESSAGE "hello,world"
/* send message*/
bool flag = eth.init();
if (flag != NULL) {
printf(">>> Could not initialise. Halting!\n");
exit(0);
}
printf("start to send message.... \r\n");
eth.sendSMS(PHONE_NUMBER,MESSAGE);
exit(0);
#endif

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读短信

#if 1
/* read message */
#define MESSAGE_LENGTH 160
char message[MESSAGE_LENGTH];
int messageIndex = 0;
char phone[16];
char datetime[24];
while(1){
messageIndex = eth.isSMSunread();
if (messageIndex > 0) { //At least, there is one UNREAD SMS
eth.readSMS(messageIndex, message, MESSAGE_LENGTH, phone, datetime);
//In order not to full SIM Memory, is better to delete it
eth.deleteSMS(messageIndex);
serial.printf("From number: %s \r\n",phone);
serial.printf("Datetime: %s \r\n",datetime);
serial.printf("Recieved Message:" %s "\r\n",message);
}
}
#endif

复制代码

四、自动接电话与读短信

#if 1
/*Loop Handle */
bool flag = eth.init();
CallAnswer callFlag = CallWait;
if (flag != NULL) {
printf(">>> Could not initialise. Halting!\n");
exit(0);
}
printf("Call the number \r\n");
while(1){
callFlag = eth.callWaitAsk();
switch(callFlag){
case CallRing:
eth.answer();
break;
case CallSM:
#define MESSAGE_LENGTH 160
char message[MESSAGE_LENGTH];
int messageIndex = 0;
char phone[16];
char datetime[24];
messageIndex = eth.isSMSunread();
if (messageIndex > 0) { //At least, there is one UNREAD SMS
eth.readSMS(messageIndex, message, MESSAGE_LENGTH, phone, datetime);
//In order not to full SIM Memory, is better to delete it
eth.deleteSMS(messageIndex);
serial.printf("From number: %s \r\n",phone);
serial.printf("Datetime: %s \r\n",datetime);
serial.printf("Recieved Message:" %s "\r\n",message);
}
break;
default:
break;
} // end switch(callFlag)
wait(1);
}
#endif

复制代码

五、紧急呼叫机

#if 1
const char num[]="551";
bool flag = eth.init();
CallAnswer callFlag = CallWait;
if (flag != NULL) {
printf(">>> Could not initialise. Halting!\n");
exit(0);
}
flag = false;
while(1){
callFlag = eth.callWaitAsk();
switch(callFlag){
case CallRing:
if( mybutton )
{
eth.answer();
flag = true;
while(flag == true)
{
wait(1);
callFlag = eth.callWaitAsk();
if(CallNoCarrier==callFlag)
flag = false;
}//end while(flag == true)
}//end if( mybutton )
break;
case CallSM:
#define MESSAGE_LENGTH 160
char message[MESSAGE_LENGTH];
int messageIndex = 0;
char phone[16];
char datetime[24];
messageIndex = eth.isSMSunread();
if (messageIndex > 0) { //At least, there is one UNREAD SMS
eth.readSMS(messageIndex, message, MESSAGE_LENGTH, phone, datetime);
//In order not to full SIM Memory, is better to delete it
eth.deleteSMS(messageIndex);
serial.printf("From number: %s \r\n",phone);
serial.printf("Datetime: %s \r\n",datetime);
serial.printf("Recieved Message:" %s "\r\n",message);
}
break;
default:
break;
} // end switch(callFlag)
wait(1);
if( mybutton ){
eth.callUp((char *)num);
while(flag == true){
wait(1);
switch(callFlag){
case CallOk:
//printf("\r\n正在呼叫\r\n");
if( mybutton )
{
eth.callDown();
}//end if( mybutton )
break;
case CallBusy:
//printf("\r\n你拨打的电话正在通话中，请稍后再拨\r\n");
case CallNoAnswer:
//printf("\r\n你拨打的电话暂时无人接听，请稍后再拨\r\n");
wait(10);
eth.sendSMS((char *)num,"Hello world!\r\n How are you ?\r\n");
break;
case CallNoCarrier:
//printf("\r\n通话结束\r\n");
default:
wait(1);
//printf("\r\n正中进行，请等待\r\n");
break;
} // end switch(callFlag)
}// end while(flag == true)
}//end if( mybutton )
}//end while(1)
#endif

复制代码

SIM900A的库代码：

GPRS的功能还没有调试好，不好意思上传，迟些我搞个GIT 托管代码才可以。

下一步计划就是做GPRS功能，实现TCP/IP，做一个远程读取现场温度。

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以下为我收集的资料一起分享给大家。

上传了官方文档，链接点击直达调试常用到的软件传输门