基于STM32的SMS短消息收發(fā)系統(tǒng)

摘要：短消息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)提供的一種基本服務(wù)，已成為諸多領(lǐng)域遠(yuǎn)程控制的一種通信手段。討論一類通用的SMS短消息收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，主要內(nèi)容包含短消息調(diào)度和SMS短消息處理控制機(jī)制。特別對STM32微處理器下短消息收發(fā)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)過程與短消息處理狀態(tài)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)討論。通過對超時(shí)時(shí)間的控制和不同條件的切換，使得對短消息的收發(fā)處理動(dòng)作在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)顯示出并發(fā)特性。
關(guān)鍵詞：狀態(tài)機(jī)；STM32；SMS；短消息收發(fā)

短消息服務(wù)(Short Message Senice)作為GSM網(wǎng)絡(luò)提供給用戶的一種基本的數(shù)字業(yè)務(wù)，已成為諸多領(lǐng)域遠(yuǎn)程監(jiān)控的一種通信手段。在很多應(yīng)用場合中都通過PC機(jī)直接控制短消息收發(fā)模塊完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集或遠(yuǎn)程信息傳輸，但對于偏遠(yuǎn)地區(qū)、架設(shè)通信線路比較困難的地方，需要一種方便攜帶的設(shè)備控制短消息收發(fā)模塊。系統(tǒng)通過在STM32上完成對短消息模塊的控制，提出了一種嵌入式短消息收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。
本文討論一類通用的SMS短消息收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包含短消息調(diào)度和SMS短消息處理控制器的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，特別對STM32嵌入式微處理器下短消息收發(fā)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)過程和短消息處理狀態(tài)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)討論。在嵌入式系統(tǒng)中，時(shí)間和并行性(concurrency)是必不可少的。通過對超時(shí)時(shí)間的控制和不同條件的切換，使得對短消息的收發(fā)處理在較小時(shí)間段內(nèi)顯示出并發(fā)特性。能夠處理多條短消息同時(shí)控制的情況，具有良好的通用性。

1 系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)
SMS是GSM系統(tǒng)提供給廣大移動(dòng)用戶的一種雙向通信、具有一定的交互能力、占用GSM網(wǎng)絡(luò)的信令信道的數(shù)字業(yè)務(wù)。SMS提供了在GSM移動(dòng)站臺(tái)(MS)與一個(gè)短消息實(shí)體(SME)之間通過服務(wù)中心(SC)傳送短消息的方法。SC提供了在MS與SME之間消息傳送的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)播的功能。SMS采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，短消息被發(fā)送出去之后，不是直接地發(fā)送給接收方，而是先存儲(chǔ)在短消息服務(wù)中心，然后再由服務(wù)中心將其轉(zhuǎn)發(fā)給接收方。如果接收方當(dāng)時(shí)關(guān)機(jī)或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)，服務(wù)中心會(huì)自動(dòng)保存該短消息，捧隊(duì)并嘗試再次發(fā)送給接收方。由于短消息使用了服務(wù)中心的這種存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，因此SMS具有較高的可靠性。這也意味著GSM模塊收發(fā)SMS的響應(yīng)速度受運(yùn)營商服務(wù)中心的限制。因此，要提高響應(yīng)速度，需要一個(gè)持續(xù)在線的終端一直運(yùn)行。
系統(tǒng)在兩個(gè)短消息實(shí)體間增加本地SMSC(短消息服務(wù)中心)，通過SMSC完成短消息的解析并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作、控制、無線通信功能。確保GSM終端模塊持續(xù)運(yùn)行，以提高響應(yīng)速度。
系統(tǒng)由TC35i GSM模塊和運(yùn)行在STM32微處理器上的短消息處理控制機(jī)兩部分組成。TC35i負(fù)責(zé)短消息的收發(fā)。短消息處理控制機(jī)用來向GSM模塊發(fā)送或讀取TC35i收到的短消息，并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作和控制。二者之間通過RS232串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。用戶可以利用手機(jī)通過GSM網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)進(jìn)行交互完成控制功能。

2 STM32片上資源的分配和使用
STM32是意法半導(dǎo)體基于Cortex—M3的32位嵌入式處理器，Cortex—M3核性價(jià)比高，價(jià)格低，可以與8位51核單片機(jī)競爭。
處理器和GSM模塊之間通過RS232串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，TC35i集成了標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，通過MAX232芯片做電平轉(zhuǎn)換，與處理器USART接口進(jìn)行通信。因此處理器需要提供兩個(gè)串行通信接口，其中一個(gè)串口用于和GSM模塊進(jìn)行通信，另一個(gè)串口用于和上位機(jī)軟件交換數(shù)據(jù)或調(diào)試。在處理器選型時(shí)需要考慮這個(gè)問題，而STM32全系列微處理器均能滿足這個(gè)要求。系統(tǒng)選用的處理器型號(hào)為F103RBT6，該產(chǎn)品系列帶有128k片內(nèi)FLASH，20kRAM，無需外擴(kuò)存儲(chǔ)器即可以滿足系統(tǒng)對于多條控制短消息同時(shí)處理耗費(fèi)內(nèi)存空間的需要。STM32F103RB帶有3個(gè)USART接口，可以滿足系統(tǒng)對串口資源的需求。芯片帶有4個(gè)獨(dú)立定時(shí)器，1個(gè)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，系統(tǒng)只用到其中2路：1路用于產(chǎn)生較準(zhǔn)確的系統(tǒng)延時(shí)，用于一般延時(shí)定時(shí)和狀態(tài)切換超時(shí)判斷。一路用于通過定時(shí)輪詢方式讀取短消息。GSM模塊短消息收發(fā)和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測通過USART的中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)。

3 SMS短消息控制狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)
由于系統(tǒng)旨在完成一類通用的SMS短消息控制機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，因此在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)從邏輯上將SMS提供方和使用方剝離，將發(fā)送子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng)分離。這通過兩個(gè)全局隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，發(fā)送隊(duì)列和接收隊(duì)列。
定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型：

作為短消息的基本數(shù)據(jù)單元。
并定義SMS_PDU類型的隊(duì)列，分別作為發(fā)送隊(duì)列和接收隊(duì)列，即，SMS_PDU類型的結(jié)構(gòu)體數(shù)組。如下：
SMS_PDU m_QuerySend[MAX_SMS_SEND]；
SMS_PDU m_QueryRecv[MAX_SMS_RECV]；
以上定義均為全局隊(duì)列。對全局變量的操作會(huì)涉及到并發(fā)和多線程訪問技術(shù)，本系統(tǒng)考慮到實(shí)時(shí)性采用前后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式，通過STM32多路定時(shí)和中斷功能來完成多線程的模擬，主程序調(diào)用一個(gè)無限循環(huán)的控制器處理函數(shù)，在控制器循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)完成相應(yīng)的功能。同時(shí)中斷系統(tǒng)作為前臺(tái)，遇到外部觸發(fā)條件則立即構(gòu)造短消息并加入到輸出隊(duì)列中。