基于TC35I的GSM無線數據采集系統的設計
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1 基于GSM的無線通信方案
基于TC35I的GSM無線數據采集系統為一個多點到一點的遠程無線數據通信和控制系統。系統由多個數據采集終端和單個監控中心組成，其數據監控中心由計算機、數據庫和通信接口組成，主要負責各種信息和數據的收發和處理、整理工作：一方面接收各個數據采集終端上傳的信息和數據，并根據具體要求把它們放入相應的數據庫；另一方面對各個數據采集終端發送相應的控制信息，從而達到對數據采集終端進行控制的目的。系統總體結構如圖1所示。
2 系統硬件設計
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定[5]。在TC35I模塊收到網絡發來的短消息時,能夠通過串口發送指示消息通知微處理器，系統的數據監控終端可以向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 系統軟件設計
本節主要闡述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，而監控中心的軟件采用VC2005編寫，在此不予闡述。本數據采集系統終端為了保證實時性采用了開源的μC/OSII實時操作系統，終端的軟件設計主要是實時操作系統的任務設計。
3.1 GSM功能模塊的AT指令編程
在ESTI(歐洲電信標準協會)定制的SMS/GPRS規范中，與短信消息收發有關的規范主要包括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。本系統采用PDU格式短信。PDU的發送協議格式如表2所示。
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