基于TC35I的GSM無線數據采集系統(tǒng)的設計

2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 終端數據采集部分設計
　 數據采集模塊最主要的功能就是將傳感器所采集到的模擬信號轉換成單片機可以處理的數字信號，然后將數據進行相應處理并等待發(fā)送。設計中為了使數據采集終端占用盡可能少的空間,采用了SoC單片機C8051F040。C8051F040單片機是由Silicon Lab公司生產的完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU，具有一個8位帶PGA和8通道采樣率500 kS/s的ADC和一個12位帶PGA和8通道采樣率100 kS/s的ADC[3]，本終端的數據采集部分即采用采樣率為500 kS/s的8通道C8051F040片上ADC和前置調理電路來實現。
2.2 GSM通信部分設計
2.2.1 GSM引擎模塊
系統(tǒng)中采用的GSM引擎模塊采用德國西門子公司的一款GSM模塊CT35I[4]，CT35I支持雙頻900 MHz和1 800 MHz，支持語音、數據、短消息和傳真服務，低功耗，是一款高度集成的GSM模塊。它為遠程測量與監(jiān)控提供了一個理想的解決方案。
GSM引擎模塊TC35I提供的命令接口符合GSM 07.05和GSM 07.07規(guī)范。GSM 07.07中定義的AT指令接口提供了一種移動平臺(MS)與數據終端(DTE)之間的通用接口，GSM 07.05對短信消息作了詳細的規(guī)定[5]。在TC35I模塊收到網絡發(fā)來的短消息時,能夠通過串口發(fā)送指示消息通知微處理器，系統(tǒng)的數據監(jiān)控終端可以向TC35I模塊傳送各種命令消息達到控制數據采集終端的目的。
2.2.2 GSM數據通信模塊
數據通信模塊主要功能：在監(jiān)控中心，實現GSM模塊TC35I與PC機的通信；在數據采集終端，實現GSM模塊TC35I與微處理器C8051F040的通信。串行接口是控制單元(PC機或微處理器C8051F040)與TC35I模塊進行連接的通道，同樣是利用AT指令控制TC35I模塊及進行數據傳輸的關鍵所在。
在監(jiān)控中心，以計算機為控制單元，配合MAX232接口芯片與TC35I進行通信。在數據采集終端，以單片機C8051F040為控制單元可以直接與TC35I進行通信。
3 系統(tǒng)軟件設計
本節(jié)主要闡述GSM功能模塊的AT指令編程、PDU短信格式和采集終端的軟件設計，而監(jiān)控中心的軟件采用VC2005編寫，在此不予闡述。本數據采集系統(tǒng)終端為了保證實時性采用了開源的μC/OSII實時操作系統(tǒng)，終端的軟件設計主要是實時操作系統(tǒng)的任務設計。
3.1 GSM功能模塊的AT指令編程
　 在ESTI(歐洲電信標準協(xié)會)定制的SMS/GPRS規(guī)范中，與短信消息收發(fā)有關的規(guī)范主要包括GSM 03.38、GSM 03.34和GSM 07.05。前兩者著重描述SMS的技術實現(含編碼方式)，后者則規(guī)定了SMS的DTE-DCE接口標準(AT指令集)[4]。TC35I模塊是采用AT指令集進行控制的，采用AT指令對其進行參數設置,實現數據的接收與發(fā)送，在GSM 07.05和GSM 07.07標準中對一些標準的AT指令作了詳細的規(guī)定。
　 對TC35I的初始化的AT指令流程順序為：進行AT指令測試、設定通信波特率、禁止TC35I指令回寫(防止通信混亂)、設定PDU格式、設定模塊工作方式。其對應的具體指令形式如表1所示。其中AT指令以ASCII碼形式給出。

3.2 PDU短信格式
短消息的發(fā)送可以采取兩種數據格式：文本格式和PDU格式。使用文本格式，應用程序需要一套預置編碼選項，而且應用效果不好。如果使用PDU格式，則支持任何編碼。本系統(tǒng)采用PDU格式短信。PDU的發(fā)送協(xié)議格式如表2所示。