摘要：簡單介紹Siemens公司的最新一代TC35系列的TC35i;著重介紹TC35i的原理、特性及層次結(jié)構(gòu)和AT指令;設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)TC35i通信的外圍電路。


關(guān)鍵詞：TC35i 單片機(jī) GSM Modem SMS 計(jì)算機(jī) C8051F020

引 言

1 概 述

　　短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù),已得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視。本設(shè)計(jì)以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò),可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用。典型的應(yīng)用有：變電站、電表、水塔、水庫或環(huán)保監(jiān)測點(diǎn)等監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸和無線自動(dòng)警報(bào);遠(yuǎn)程無線控制高壓線路斷電器、加熱系統(tǒng)、防洪攔阻系統(tǒng)或其它機(jī)電系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)閉;車隊(duì)交通管理和控制指揮系統(tǒng);控制和監(jiān)測香煙、食品和飲料自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和存貨水平等。這里選用GSM模塊TC35i,給出其和PC機(jī)的通信電路;同時(shí),也給出與單片機(jī)Cyganal C8051F020制成一款無線Modem,與PC機(jī)協(xié)同收發(fā)短信,在PC和應(yīng)用系統(tǒng)之間以此Modem和GSM網(wǎng)絡(luò)為紐帶,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)的傳輸。其工作模式如圖1、圖2所示。
　　　　　
　　　　　　　　　
2 TC35i模塊

　　目前,國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西門子的TC35系列、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列等,而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的TC35系列模塊性價(jià)比很高,并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子TC35系列的TC35i。這是西門子推出的最新的無線模塊,功能上與TC35兼容,設(shè)計(jì)緊湊,大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。TC35i與GSM 2/2+兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705,且易于升級(jí)為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體,向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口,為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸,方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。

2.1 主要技術(shù)指標(biāo)

　　TC35i主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括以下幾點(diǎn)：

①頻段為雙頻GSM900MHz和GSMl800MHz (phase 2/2+);②支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真;③高集成度(54.5mm×36mm×3.6mm); ④質(zhì)量為9g;⑤電源電壓為單一電壓3.3~4.8V;⑥可選波特率300bps~115kbps,動(dòng)波特率 4.8~115kbps;⑦電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5mA,空閑狀態(tài)為25mA,發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均),2.5A峰值;⑧溫度范圍 ——正常操作-20℃~+55℃,存放-30℃~+85℃;⑨SIM電壓為3V/1.8V。

　　TC35i有40個(gè)引腳,通過一個(gè)ZIF(Zero Insertion Force,零阻力插座)連接器引出。這40個(gè)引腳可以劃分為5類,即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。第1~14腳為電源部分：1~5為電源電壓輸入端Vbatt+,6~10為電源地GND,11、12為充電引腳,13為對(duì)外輸出電壓(共外電路使用),14為ACCU-TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。24~29為SIM卡引腳,分別為CCIN、 CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND。33~40為語音接口,用來接電話手柄。15、30、31和32腳為控制部分：15為點(diǎn)火線IGT(Ignition), 當(dāng)TC35i通電后必須給IGT一個(gè)大于100ms低電平,模塊才啟動(dòng);30為RTC backup,31為Power down,32為SYNC。16~23為數(shù)據(jù)輸入/輸出,分別為DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。

　　TC35的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器,符合ITU-T RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位,無校驗(yàn)位,波特率在300bps~115kbps之間可選,硬件握手信號(hào)用RTS0/CTS0,軟件流量控制用XON/XOFF,CMOS電平,支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集。

2.2 模塊中與SMS有關(guān)的GSM AT指令介紹

　　GSM引擎模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。GSM07.07中定義的AT Command接口,提供了一種移動(dòng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口;GSM07.05對(duì)短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時(shí),能夠通過串口發(fā)送指示消息,數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。與SMS有關(guān)的GSM AT指令如表1所列。GSM AT指令集,是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統(tǒng)研制的,其中包含了對(duì)SMS(Short Message Service)的控制。
　　
2.3 PDU編碼規(guī)則

　　目前,發(fā)送短消息常用Text和PDU(Protocol Data Unit,協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單,實(shí)現(xiàn)起來十分容易,但最大的缺點(diǎn)是不能收發(fā)中文短信;而PDU模式不僅支持中文短信,也能發(fā)送英文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符,8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息,UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。一般的PDU編碼由A B C D E F G H I J K L M十三項(xiàng)組成。

A：短信息中心地址長度,2位十六進(jìn)制數(shù)(1字節(jié))。
B：短信息中心號(hào)碼類型,2位十六進(jìn)制數(shù)。
C：短信息中心號(hào)碼,B+C的長度將由A中的數(shù)據(jù)
決定。
D：文件頭字節(jié),2位十六進(jìn)制數(shù)。
E：信息類型,2位十六進(jìn)制數(shù)。
F：被叫號(hào)碼長度,2位十六進(jìn)制數(shù)。
G：被叫號(hào)碼類型,2位十六進(jìn)制數(shù),取值同B。
H：被叫號(hào)碼,長度由F中的數(shù)據(jù)決定。
I：協(xié)議標(biāo)識(shí),2位十六進(jìn)制數(shù)。
J：數(shù)據(jù)編碼方案,2位十六進(jìn)制數(shù)。
K：有效期,2位十六進(jìn)制數(shù)。
L：用戶數(shù)據(jù)長度,2位十六進(jìn)制數(shù)。
M：用戶數(shù)據(jù),其長度由L中的數(shù)據(jù)決定。J中設(shè)定采用UCS2編碼,這里是中英文的Unicode字符。

3 Cygnal單片機(jī)C8051F020簡介

　　C8051F020系列器件與MCS-51指令集完全兼容,可以使用標(biāo)準(zhǔn)803X/805X的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。CIP-51內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn)8052的所有外設(shè)部件,包括5個(gè)16位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、2個(gè)全雙工UART、256字節(jié)內(nèi)部RAM、128字節(jié)特殊功能寄存器(SFR)地址空間及8/4個(gè)字節(jié)寬的I/O口。

　　CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu),與標(biāo)準(zhǔn)的8051結(jié)構(gòu)相比,指令執(zhí)行速度有很大的提高。70%指令的執(zhí)行時(shí)間為1或2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期,只有4條指令的執(zhí)行時(shí)間大于4個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。CIP-51工作在最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率25MHz時(shí),峰值速度達(dá)到25MIPS。

　　該系列的MCU具有標(biāo)準(zhǔn)8051端口(0、1、2和3)和4個(gè)附加的端口(4、5、6和7),因此共64個(gè)I/O口。每個(gè)I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標(biāo)準(zhǔn)8051中固定的“弱上拉”可以被總體禁止。這為低功耗應(yīng)用提供了進(jìn)一步節(jié)電的能力。最獨(dú)特的改進(jìn)是引入了數(shù)字交叉開關(guān)。這是一個(gè)大的數(shù)字開關(guān)網(wǎng)絡(luò),允許將內(nèi)部數(shù)字資源映射到P0、P1、P2和P3的端口I/O引腳。與具有標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用數(shù)字I/O的微控制器不同,這種結(jié)構(gòu)可以支持所有的功能組合。

　　可以通過設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器,將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào),配置為出現(xiàn)在端口的I/O引腳。這一特性允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用選擇通用I/O和所需數(shù)字資源的組合。

4 硬件設(shè)計(jì)

　　TC35i外圍電路如圖3