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06-17
摘要 为了实现远程位置实时、低传输成本的无线数据传输，本文实现了一种基于GSM/GPRS通信的无线通信系统的设计。
模块SIMA和LPC控制器。
利用通信模块的短信数据传输功能，实现远程位置实时无线数据传输，降低传输成本。
阐述了系统的硬件设计和软件实现方法。
关键词LP； PDU编码；西玛；无线通讯系统； GPRS；物联网 GSM是目前使用的比较成熟、完善的通信系统。
可提供短信、语音、数据传输等业务。
其中，短消息的传输是GSM网络的一项重要业务，得到了广泛的应用。
例如，在变电站、电表、水塔等监控数据的无线传输以及远程无线控制系统中，需要一种功耗低、性能稳定、抗干扰能力强的无线设备。
迄今为止，无论是蓝牙技术还是其他无线电波遥控设备都无法满足上述条件，而GSM系统可以很好地满足上述要求。
？短信数据，利用Modem和GSM网络作为纽带，可以实现远距离数据传输。
设计框图如图1所示。
1.2控制模块设计 控制模块的核心芯片是LPC，它是基于ARM7TDMI-S的32位单片机，具有简化的指令集和超恩智浦半导体 (NXP) 推出的低功耗转换器，适用于需要串行通信的各种用途的应用。
由于其低功耗、丰富的片内及片上外设以及方便灵活的开发方式，成为众多单片机系列中的研究热点。
其主要特点是：低电压、超低功耗；工作电压范围为3.0~3.6V；片内10位A/D转换器； 4个32位定时器，时钟设置灵活；片内晶振的工作频率在1~24 MHz之间。
具有4个UART串口，方便多机通信。
共提供5个数据端口P0.0~P4.0，可以为用户提供更多的处理功能。
在提供的外设数据端口中，有 4 个具有中断功能。
具有JTAG仿真调试接口，方便软件调试。
芯片可以提供更多的内存，片上Flash为kB，同时还提供更多的RAM用于计算处理。
1.2.1 电源部分 在本系统中，LPC微控制器需要3.3V和1.8V供电，因此采用National的LM33和LM18芯片来实现5到3.3V和3.3的供电~1.8V降压处理，通电后LED灯亮，指示电源通断；电容用于滤波，减少对输入端的干扰。
电源原理图如图2所示。
1.2.2 串口通信及按钮 LPC有两个串口，USART1连接SIMA，USART0连接上位机。
上位机要传输的数据通过串口0暂时存储在单片机中，然后通过串口1最终传输到SIMA模块，实现数据的无线传输。
虽然SIMA模块的串口引脚工作电平为CMOS电平，单片机串口引脚工作电压为TTL电平，但单片机的高低电平逻辑判断电平可以接在SIMA引脚上。
，所以SIMA模块的串口线可以直接连接单片机的串口1，而串口0需要一个MAX进行电平转换才能与上位机通信，如图3。
1.3 通信模块设计 SIMA是芯讯通推出的新一代无线通信GSM/GPRS模块，可以快速、安全、可靠地实现系统解决方案中的数据、语音传输和短信服务（Short Message Service）和传真。
模块工作电压为3.2~4.8 V，工作频段为EGSM MHz和DCS 1 MHz。
SIMA支持GPRS多时隙class 10/class 8（可选）和GPRS编码格式CS-1、CS-2、CS-3和CS-4。
频段内的最大功耗分别为2W（MHz）和1W（1MHz）。
SIMA 采用省电技术设计，因此睡眠模式下的最低电流消耗仅为 1.0 mA。
常用的工作模式有Sleep、Idle、Talk等模式。
由于尺寸仅为24毫米×24毫米×3毫米，SIMA可以满足几乎所有用户应用的空间尺寸要求，例如M2M、数据传输系统等。
SIMA是SMT封装，是一种基于STE，采用ARMEJ-S架构，实现电源连接、指令、数据、语音信号、控制信号的双向传输。
键盘和SPI显示接口允许用户灵活设计定制应用。
主串口和调试串口可以帮助用户轻松开发应用程序。
1个音频接口，包括麦克风输入和扬声器输出。
可编程通用输入和输出接口 (GPIO)。
SIMA 内置 TCP/IP 协议。
扩展的TCP/IPAT命令可以让用户方便地使用TCP/IP协议，广泛应用于数据传输。
1.3.1 电源部分 SIMA 采用单电源供电，VBAT 为 3.4~4.5V。
在某些情况下，突发信号传输会导致电压下降，电流损耗峰值为 2A。
因此，电源必须能够提供足够的2A电流。
为了给SIMA供电，采用了Micrel公司的LDO-MIC2BT来实现从5V到4V的降压处理，如图4所示。
1.3.2 SIM卡电路 SIM卡的接口电平由模块内部的稳压器提供。
正常电压值为2.8V或1.8V。
复位后，所有引脚输出低电平。
6针SIM卡电路如图5所示。
1.3.3 LCD与键盘交互 可通过LCD显示控制模块的运行结果，并可通过键盘进行调试和设置。
2 软件设计 2.1 AT指令 系统程序流程软件设计重点是单片机的编程。
通过向SIMA写入不同的AT指令，可以完成各种功能，如网络登录、读取SIM卡上的电话号码、收发短信、删除短信等。
这里重点介绍发送中文短信。
2.2 PDU编码规则 目前发送短信常用的是Text和PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）模式。
使用Text模式发送和接收短信简单、容易实现，但最大的缺点是不能发送和接收中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，还可以发送英文短信。
可以使用三种编码在 PDU 模式下发送和接收文本消息：7 位、8 位和 UCS2 编码。
7位编码用于发送普通ASCII字符，8位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13项组成：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M。
在GSM标准中，中文采用PDU编码，因此汉字需要在发送之前进行编码。
A：短消息中心地址长度，2位十六进制数（1 Byte）； B：短信中心号码类型，2位十六进制数； C：短信中心号码，B+C的长度由A中的数据决定； D：文件头字节，2个十六进制数字； E：信息类型，2位十六进制数字； F：被叫号码长度，2位十六进制数字； G：被叫号码类型，2位十六进制数，取值与B相同； H：被叫号码，长度由F中的数据决定； I：协议标识，2位十六进制数； J：数据编码方案，2位16基数； K：有效期，2位十六进制数； L：用户数据长度，2位十六进制数； M：用户数据，长度由L中的数据决定。
J中的设置使用UCS2编码，这里是中文和英文的Unicode字符。
2.3 程序流程 3 结论 本系统调试完成，调试过程中运行稳定。
设计成本和使用成本低，可广泛应用于远程安防监控、PLC数据采集传输、智能电表、车载通讯、无线POS、无线医疗、家庭防盗等无线传输和自动报警系统。
在即将到来的物联网时代，无线通信系统的应用将发挥关键作用。
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