GSM短消息收发模块与AT89C55单片机通信程序的设计与实现.doc

GSM短消息收发模块与AT89C55单片机通信程序的设计与实现.doc

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摘要：

本文首先介绍了GSM移动通信中的收发短消息（SMS）协议及其编码方式，接着分别探讨了AT89C55微处理器与MotorolaD15短消息模块发送、接收接口子程序的设计，并给出了详细的MCS-51编码程序。

关键词：

SMS编码；GSM；AT89C55；MotorolaD15

1.0 引言

GSM（GlobalSystemforMobilecommunication）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用较广泛的一种系统，主要提供话音、短信息、数据等多种业务。

基于GSM短消息功能可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，无需另外组建专用通信网络，被广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等场合。

MotorolaD15是带语音，数据，传真和短消息支持的PHASEIIGSM四类嵌入式封装的模块，常应用于导航，紧急服务，安全系统等领域。

数据应用能提供包括车载信息，移动计算，资产管理，远程咪表读取，街灯控制，家庭安全，销售管理，法事管理，POS连接，家用器具监视和控制，显示系统，装入管理等功能。

本文以MotorolaD15模块为例，探讨了AT89C55微处理器与MotorolaD15短消息模块发送、接收接口子程序的具体实现过程。

1.1 SMS协议及其编码方式

GSM移动通信中的短消息传输主要有以下3种类型：

①分组模式（BlockMode）。

该模式是最早期的短消息传输方式，其通信效率最低。

②文本模式（TextMode）。

MotorolaD15不支持该模式。

③PDU（ProtocolDateUnit）模式（PDU模式）。

该模式是当前短消息协议中被广泛使用的模式。

      欧洲ETS（ElectronicTelegraphSystem电报系统）协会规定：

通过GSM数字蜂窝移动通信网络来发送短消息，用户数据必须转化为GSM字符。

而且，用户数据的内容必须是ASCII码字符集里的0x00到0x7f，7位编码的字符（这是对于英文短消息的规定）。

因此，用户数据的7位数据，必须转化为8位的GSM字符。

其中，每个短消息的信息量限制为140个八位组（7比特编码，160个字符）。

以下着重介绍一下如何把7位的ASCII码内容编码为8位的GSM内容。

      假设用户要发送一条内容为“ABCDE”的短消息。

查阅ASCII字符集可知，它们的编码分别是：

0x41、0x42、0x43、0x44、0x45，其对应的二进制数分别是：

01000001、01000010、01000011、01000100、01000101。

接着可通过逐个增加位数的移位方式来使7位的用户码变为8位的GSM码，如图1所示。

   图1 ASCII码编码为GSM码示例

       注意以上编码方式是以每8个ASCII码字符为一组的，没有达到8个一组的话，最后一个字符移位后高位填充0，依此循环而形成8位一组的编码。

经过以上的编码变换后，7位的ASCII码字符就变成了8位的GSM字符，其编码结果分别为0x41、0xE1、0x90、0x58、0x04。

如果160个ASCII字符经过这种编码变换后，则会转化为140个GSM字符内容。

      对于所接收到的短消息是发送短消息的反编码，即把接收到的8位二进制的GSM字符重新译码为7位的ASCII码字符。

例如，用户接收到6个GSM字符的十六进制的内容如下：

图2 GSM码译码为ASCII码示例

经过译码后，用户接收到的内容为“ROHDE”。

      在解码接收到的短消息时，以7个GSM字符为一组的，不足一组的最后一个字符移位后剩余的高位填充0。

1.2 短消息收发程序的实现

1.2.1 短消息接收子程序

通过MotorolaD15接收到的短消息在89C55微处理器内存中存储形式是把每条消息中的每个字母的ASCII码的内容拆分后的ASCII码形式存储于内存中。

例如，假设用户接收到的GSM字符为AB，字符“A”的ASCII码为41，其中，将“41”拆分后的4的ASCII码为34、1的ASCII码为31。

因此在89C55微处理器内存中存储的内容是3431。

同理可知，字符“B”在89C55微处理器内存中的存储形式是3432。

可见，字符“AB”在89C55微处理中存储的内容是34313432。

在进行对所接收到的内容进行译码时，则需先把两个字节的字符转化成一个字节的内容，其对应的子程序命名为ASCIIToHEX。

由于ASCII码的编码范围为0x00到0x7F，其中数字“0~9”是以3为ASCII码的高位，字母“A~Z”是以4为ASCII码的高位，因此，区分数字“0~9”和字母“A~Z”的方法只需判断ASCII码的高位即可。

若ASCII码的高位为3，则只保留ASCII码的低位；若ASCII码的高位为4，只需屏蔽ASCII码的高位，保留ASCII码的低位且进行加9的运算。

ASCIIToHEX子程序编码如下。

AtC0:

  ANL    A,#4FH

          JNB    ACC.6,AtC3

          CLR    Acc.6

          SETB   Acc.3

          INC    A

AtC3:

  JNB    f0,AtC4

          CLR    f0

          SWAP   A

          XCH    A,B

          SJMP   AtC0

AtC4:

  ORL    A,B

           RET

程序说明：

算法：

A+B=AB（注：

此处A、B为A字符，B字符，非寄存器），把A表述的ASＣII转化成字符和Ｂ表述的ASCII转化成字符合并为一个字符（十六进制）。

    数字0（30）到9（39）与4Fh相与，保留低位。

字母A到F与4Fh相与，内容不变，仍为41，42，43，44，45，46。

因此，

01000001->00001001->00001010 把第6位移位到第3位后（+1）

01000001->00001001->00001010 把第6位移位到第3位后（+1）

01000010->00001010->00001011 把第6位移位到第3位后（+1）

01000011->00001011->00001100 把第6位移位到第3位后（+1）

01000100->00001100->00001101 把第6位移位到第3位后（+1）

01000101->00001101->00001110 把第6位移位到第3位后（+1）

01000110->00001110->00001111 把第6位移位到第3位后（+1）

短消息接收子程序编码如下。

 MOV     DPTR,#Addr_SMSBuf-1  ；Addr_SMSBuf为接收短消息的缓冲区

 MOV     R7,DPH

 MOV     R6,DPL

 MOV     DPTR,#Addr_SMStmpBuf

 MOV     R3,DPH

 MOV     R2,DPL

AStS0:

  MOV     DPH,R7

 MOV     DPL,R6

 INC      DPTR

 MOVX   A,@DPTR          ；接收的ASCII码字符以0Ah,0Dh结尾

 CJNE     A,#0AH,AStS1      ；仅对0Ah作判断

 CLR      A                        ；最后以00h为结尾

MOV     DPH，R3              

MOV     DPL，R2                          

MOVX    @DPTR,A                ；反ASCII码结果存储

INC     DPTR

 MOVX    @DPTR,A

SJMP    SMSDecode        ；跳到译码模块

AStS1:

 XCH     A,B           ；暂存一个字符

INC     DPTR

MOV     R7,DPH

MOV     R6,DPL

MOVX    A,@DPTR                         ；调出两个字符

XCH      A,B                           

LCALL   ASCIItoHEX               ；调用两个字节合并为一个字节反ASCII子程序

MOV     DPH,R3

MOV     DPL,R2

MOVX    @DPTR,A                         ；结果存储

INC      DPTR

MOV     R3,DPH

MOV     R2,DPL

SJMP     AStS0

通过MotorolaD15接收到的短消息在89C55微处理器内存中是以0DH、0AH结尾的。

由于以上程序的处理结果仍是GSM字符，因此还需把GSM字符译成ASCII码字符，使它变成用户易于理解、方便阅读的内容。

译码工作就是把GSM字符的十六进制转化成二进制后，把二进制的高位从1位到7位，逐个增加位数移位，把高位变成低位，不够的填充0即可。

对此，只需应用移位指令即可。

译码子程序编码如下。

MOV    DPTR,#Addr_SMStmpBuf  ；指向短消息工作缓冲区首地址

MOV    R7,DPH

MOV    R6,DPL

MOV    DPTR,#Addr_SMSBuf       ；指向接收短消息译码的结果缓冲区首地址

MOV    R3,DPH

MOV    R2,DPL

SMSDe0:

MOV    R5,#01H              ；移位计数器

MOV    B,#0H

MOV    DPH,R7

MOV    DPL,R6               ；指向工作缓冲区的一个字节

MOVX   A,@DPTR              ；读取一个字节

INC     DPTR                 ；接收缓冲区指针后移

MOV    R7,DPH

MOV    R6,DPL

MOV    C,ACC.7              ；C保存第一个字节的高位

CLR    ACC.7

MOV    DPH,R3

MOV    DPL,R2

MOVX   @DPTR,A     ；移位的数据保存在译码/编码缓冲区（Addr_SMSBuf）

INC     DPTR         ；译码/编码缓冲区指针后移

MOV    R3,DPH

MOV    R2,DPL

CLR    A

RLC    A

MOV    R1,A          ；R1保存高位移到低位的结果

SMSDe00:

MOV    DPH,R7

MOV    DPL,R6

MOVX   A,@DPTR

JZ       SMSDeCodeExit

INC     R5             ；移位次数加一

CJNE    R5,#08H,SMSDe1

MOV    A,R1

MOV    DPH,R3

MOV    DPL,