基于STC單片機與GPRS的圖文LED屏
1 序言
GPRS(General Packet Radio Service,通用分組無線業(yè)務(wù))的出現(xiàn)充分利用了現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò),不僅適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。它使移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一,它利用“分組交換”(Packet Switch)的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式,可高效地利用現(xiàn)有的無線電頻譜,為用戶提供最快達到ll5kb/s數(shù)據(jù)傳輸率的服務(wù)。鑒于當前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,短消息的迅速普及,使得用手機控制LED顯示廣告、新聞等公眾信息成為了可能。用SMS控制車載小屏顯示的技術(shù)非常多,但能顯示小圖片的卻寥寥無幾,本文針對這種情況設(shè)計了一種可顯示漢字和一些簡單圖片的車載小屏廣告發(fā)布軟硬件設(shè)計系統(tǒng)。
2 硬件設(shè)計系統(tǒng)
圖1 硬件設(shè)計框圖
2.1 GPRS 模塊
本模塊采用的是SIMCOM 的SIM300,外還需要手機卡座,當然還要有手機卡,此手機卡是為收短信而設(shè)置的。該模塊的功能是通過天線接收手機發(fā)過來的短信,并且通過串口與單片機保持聯(lián)系,看是否有讀短信的AT命令,等單片機讀短信成功,再完成單片機刪除短信的AT命令。
2.2 單片機模塊
該模塊的主要芯片是STC89C58RD+單片機,該單片機處理速度快且RAM足夠大。其主要優(yōu)勢是:時鐘頻率可達80 MHz;內(nèi)部含有32 KB 的閃存、1 280 B 的RAM、8 K的EEPROM;IAP/ ISP 程序下載機制,大大降低設(shè)備開發(fā)成本和使用成本,并使硬件加密做到無懈可擊;具有4 級8 個中斷源,提供2 個額外的外部中斷機制和4 個I/ O 口資源。這些特點大大簡化了本系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計。
單片機的主要功能是持續(xù)將已有的屏顯示數(shù)據(jù)送LED屏,同時通過串口發(fā)AT指令監(jiān)視GPRS 模塊是否有新消息,一旦有,便進入串口中斷,對數(shù)據(jù)進行處理。而外部FLASH主要存的是一些常用漢字和一些符號的字模,單片機處理好文字信息后,將通過它獲得漢字字模,以便屏顯。
2.3 LED屏
終端顯示設(shè)備LED屏主要控制芯片是74HC595,還有雙向驅(qū)動芯片74LS245以及一些輔助的電流放大芯片。此屏可以顯示12個16*16的漢字。
3 軟件設(shè)計部分
軟件設(shè)計部分可謂是整個系統(tǒng)的指揮中心,有了這部分的設(shè)計才能完成AT命令讀刪信息、信息解碼、控制屏幕實時顯示數(shù)據(jù)。
3.1 AT命令
使用的主要是與SMS有關(guān)的指令:
(1)AT命令讀收到的新消息:at +cmgr=1 回車;
(2)刪除已讀完的消息:at+cmgd=1 回車。
3.2 SMS及漢字、圖片的解碼方式
SMS:文本短信服務(wù)。短消息的內(nèi)容可以是文本、數(shù)字或二進制非文本數(shù)據(jù),但每個SMS容量平均有140 字節(jié),一般不超過60個漢字。 如果用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)內(nèi),短消息可存儲在短消息中心,待用戶開機后就可以自動收到。發(fā)送和接收SMS信息有三種方式:Block Mode ,Text Mode和PDU Mode。Block Mode已是昔日黃花。Text Mode是純文本方式,國內(nèi)手機一般不支持,主要用于歐美地區(qū)。本文所有收到的短信都是PDU Mode。
3.21 PDU Mode
PDU模式是發(fā)送或接收手機短消息最常用的一種方法,它把短消息正文經(jīng)過十六進制編碼后傳送。它可以發(fā)送最多160個字符,當使用7-bits編碼的時候。8-bit編碼(最多140個字符)通常無法直接通過手機顯示;通常被用來作為數(shù)據(jù)消息,例如:smart messaging中的圖片和鈴聲)和OTA WAP設(shè)置。16-bit信息(最多70個字符)被用來顯示Unicode(UCS2)文本信息,可以被大多數(shù)的手機所顯示。
本系統(tǒng)的文本信息采用的是Unicode(UCS2)方式,而小圖片信息采用的是7-bits編碼方式。由于信息來自手機,所以只介紹收到信息后,單片機的解碼過程。
3.22 漢字的解碼過程
外部FLASH儲存的是用matlab工具將Unicode(UCS2)碼與國標碼一一對應(yīng)后的常用漢字和字符的字模,所以單片機的解碼過程也就是尋找相應(yīng)字模的過程。當出現(xiàn)需要處理的情況時,單片機通過串口把手機模塊收到信息完全讀過來,因為此信息有一段消息頭:包括對方手機號、客服中心號碼、時間等等。而顯示屏顯示的時候只需要消息的主題內(nèi)容,所以單片機處理消息時把屏號做為第一個字節(jié)處理將漢字對應(yīng)的Unicode碼轉(zhuǎn)化成十進制的數(shù)字,然后分離出區(qū)號和位號去尋找字模,然后按相應(yīng)的順序存在單片機的內(nèi)部ram里,方便取數(shù)據(jù)送屏??梢杂脠D 2描述。
圖2 Unicode(UCS2)碼解碼簡圖
3.23圖片的解碼過程
考慮到圖片信息的數(shù)據(jù)量較大,一個16*16的圖片的就有32個字節(jié),用手機發(fā)送時采用的是7bit的編碼方式,這樣可節(jié)省一半的內(nèi)存空間,單片機讀和對信息進行取舍同文字信息。關(guān)鍵是這部分的解碼。在這部分解碼時首先要弄清楚7bit的編碼原理。
編碼的過程比較容易理解:將源串每8個字符分為一組進行編碼,在組內(nèi)字符間壓縮,但每組之間是沒有什么聯(lián)系的。每一組內(nèi),首先將各個字符轉(zhuǎn)換為7位的標準二進制ASCII碼,然后要將后面字符的低位逐位調(diào)整到前面,補齊前面的差別。以發(fā)送一個16*16的圖片為例編碼后就有28個字節(jié),但單片機讀取的是56個字節(jié),這是因為手機發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中是把一個字節(jié)視為為二個字節(jié)進行發(fā)送的。當單片機負責解碼時,采取的處理方法是將每七個字節(jié)分為一組,處理為八個字節(jié),再將這八個字節(jié)變換成相應(yīng)的數(shù)字進行兩兩合并,也就是還原原來圖片的32個字節(jié),這部分的程序如下:
for(j=0;jccount;j=j+7)
{ h=j/7*4; a=gsm[j]0x80;
chartemp1=gsm[j]0x7f;
if(chartemp1'A') chartemp1=chartemp1-48;
else chartemp1=chartemp1-55;
b=gsm[j+1]0xc0;
chartemp3=((gsm[j+1]0x3f)1)|(a>>7);
if(chartemp3'A') chartemp3=chartemp3-48;
else chartemp3=chartemp3-55;
cun[h]=(chartemp14)|chartemp3;
c=gsm[j+2]0xe0;
chartemp5=((gsm[j+2]0x1f)2)|(b>>6); if(chartemp5'A') chartemp5=chartemp5-48;
else chartemp5=chartemp5-55;
d=gsm[j+3]0xf0; chartemp7=((gsm[j+3]0x0f)3)|(c>>5);
if(chartemp7'A') chartemp7=chartemp7-48;
else chartemp7=chartemp7-55; cun[h+1]=(chartemp54)|chartemp7; e=gsm[j+4]0xf8; chartemp9=((gsm[j+4]0x07)4)|(d>>4);
if(chartemp9'A') chartemp9=chartemp9-48;
else chartemp9=chartemp9-55;
f=gsm[j+5]0xfc;
chartemp11=((gsm[j+5]0x03)5)|(e>>3);
if(chartemp11'A') chartemp11=chartemp11-48;
else chartemp11=chartemp11-55;
cun[h+2]=(chartemp94)|chartemp11;
g=gsm[j+6]0xfe;
chartemp13=((gsm[j+6]0x01)6)|(f>>2);
if(chartemp13'A') chartemp13=chartemp13-48;
else chartemp13=chartemp13-55;
g=g>>1;
if(g'A') g=g-48;
else g=g-55;
cun[h+3]=(chartemp134)|g;}
3.3 與屏有關(guān)的軟件設(shè)計
這些函數(shù)包括往內(nèi)部ram寫數(shù)據(jù)的writeyipin() 函數(shù),送臨時儲存區(qū)的讀數(shù)據(jù)函數(shù),行掃描列掃描函數(shù),送行列數(shù)據(jù)函數(shù),同時還有一些延時函數(shù)。值得一提的是writeyipin() 函數(shù),在寫數(shù)據(jù)時,因為采用的條屏是可顯示12個16*16的圖片,所以按照一個字行列的顯示順序存儲,這樣以來讀數(shù)據(jù)送屏時不必做其他的處理,節(jié)省了時間和資源。
綜上所述軟件的流程圖如圖3所示。
圖3 軟件主要流程圖
4結(jié)束語
本系統(tǒng)運行穩(wěn)定,能清晰準確的顯示漢字與圖片信息,且成本較低,可用于車載小屏廣告信息的發(fā)布,也可用于偏遠地區(qū)的政策宣傳。
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