基于STM32的SMS短消息收發(fā)系統

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)域遠程控制的一種通信手段。討論一類(lèi)通用的SMS短消息收發(fā)系統的實(shí)現方法，主要內容包含短消息調度和SMS短消息處理控制機制。特別對STM32微處理器下短消息收發(fā)調度的實(shí)現過(guò)程與短消息處理狀態(tài)機進(jìn)行了詳細討論。通過(guò)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)間段內顯示出并發(fā)特性。
關(guān)鍵詞：狀態(tài)機；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(hù)的一種基本的數字業(yè)務(wù)，已成為諸多領(lǐng)域遠程監控的一種通信手段。在很多應用場(chǎng)合中都通過(guò)PC機直接控制短消息收發(fā)模塊完成系統的數據采集或遠程信息傳輸，但對于偏遠地區、架設通信線(xiàn)路比較困難的地方，需要一種方便攜帶的設備控制短消息收發(fā)模塊。系統通過(guò)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)系統的實(shí)現方法。
本文討論一類(lèi)通用的SMS短消息收發(fā)系統的實(shí)現方法，包含短消息調度和SMS短消息處理控制器的實(shí)現機制，特別對STM32嵌入式微處理器下短消息收發(fā)調度的實(shí)現過(guò)程和短消息處理狀態(tài)機進(jìn)行了詳細討論。在嵌入式系統中，時(shí)間和并行性(concurrency)是必不可少的。通過(guò)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 系統的功能與結構
SMS是GSM系統提供給廣大移動(dòng)用戶(hù)的一種雙向通信、具有一定的交互能力、占用GSM網(wǎng)絡(luò )的信令信道的數字業(yè)務(wù)。SMS提供了在GSM移動(dòng)站臺(MS)與一個(gè)短消息實(shí)體(SME)之間通過(guò)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)系和轉播的功能。SMS采用存儲轉發(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，而是先存儲在短消息服務(wù)中心，然后再由服務(wù)中心將其轉發(fā)給接收方。如果接收方當時(shí)關(guān)機或不在服務(wù)區內，服務(wù)中心會(huì )自動(dòng)保存該短消息，捧隊并嘗試再次發(fā)送給接收方。由于短消息使用了服務(wù)中心的這種存儲和轉發(fā)機制，因此SMS具有較高的可靠性。這也意味著(zhù)GSM模塊收發(fā)SMS的響應速度受運營(yíng)商服務(wù)中心的限制。因此，要提高響應速度，需要一個(gè)持續在線(xiàn)的終端一直運行。
系統在兩個(gè)短消息實(shí)體間增加本地SMSC(短消息服務(wù)中心)，通過(guò)SMSC完成短消息的解析并執行相應的動(dòng)作、控制、無(wú)線(xiàn)通信功能。確保GSM終端模塊持續運行，以提高響應速度。
系統由TC35i GSM模塊和運行在STM32微處理器上的短消息處理控制機兩部分組成。TC35i負責短消息的收發(fā)。短消息處理控制機用來(lái)向GSM模塊發(fā)送或讀取TC35i收到的短消息，并執行相應的動(dòng)作和控制。二者之間通過(guò)RS232串口實(shí)現數據交換。用戶(hù)可以利用手機通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )和系統進(jìn)行交互完成控制功能。

2 STM32片上資源的分配和使用
STM32是意法半導體基于Cortex—M3的32位嵌入式處理器，Cortex—M3核性?xún)r(jià)比高，價(jià)格低，可以與8位51核單片機競爭。
處理器和GSM模塊之間通過(guò)RS232串口實(shí)現數據交換，TC35i集成了標準的RS232接口，通過(guò)MAX232芯片做電平轉換，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)串口用于和上位機軟件交換數據或調試。在處理器選型時(shí)需要考慮這個(gè)問(wèn)題，而STM32全系列微處理器均能滿(mǎn)足這個(gè)要求。系統選用的處理器型號為F103RBT6，該產(chǎn)品系列帶有128k片內FLASH，20kRAM，無(wú)需外擴存儲器即可以滿(mǎn)足系統對于多條控制短消息同時(shí)處理耗費內存空間的需要。STM32F103RB帶有3個(gè)USART接口，可以滿(mǎn)足系統對串口資源的需求。芯片帶有4個(gè)獨立定時(shí)器，1個(gè)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，系統只用到其中2路：1路用于產(chǎn)生較準確的系統延時(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(guò)定時(shí)輪詢(xún)方式讀取短消息。GSM模塊短消息收發(fā)和運行狀態(tài)的監測通過(guò)USART的中斷處理程序實(shí)現。

3 SMS短消息控制狀態(tài)機的實(shí)現
由于系統旨在完成一類(lèi)通用的SMS短消息控制機實(shí)現方法，因此在系統實(shí)現時(shí)從邏輯上將SMS提供方和使用方剝離，將發(fā)送子系統和接收子系統分離。這通過(guò)兩個(gè)全局隊列實(shí)現，發(fā)送隊列和接收隊列。
定義一個(gè)結構體類(lèi)型：

作為短消息的基本數據單元。
并定義SMS_PDU類(lèi)型的隊列，分別作為發(fā)送隊列和接收隊列，即，SMS_PDU類(lèi)型的結構體數組。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列。對全局變量的操作會(huì )涉及到并發(fā)和多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，本系統考慮到實(shí)時(shí)性采用前后臺系統實(shí)現方式，通過(guò)STM32多路定時(shí)和中斷功能來(lái)完成多線(xiàn)程的模擬，主程序調用一個(gè)無(wú)限循環(huán)的控制器處理函數，在控制器循環(huán)中調用相應的驅動(dòng)函數完成相應的功能。同時(shí)中斷系統作為前臺，遇到外部觸發(fā)條件則立即構造短消息并加入到輸出隊列中。