1、廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)報(bào)告 姓名： 班別： 學(xué)號(hào)： 成績： 基于STM32開發(fā)板的GSM接打電話、短信收發(fā)系統(tǒng)1、 前言這兩周的實(shí)訓(xùn)，學(xué)校邀請(qǐng)了信盈達(dá)公司的嵌入式工程師/項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)钣嗔鴣斫o我們專業(yè)的同學(xué)講授關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)時(shí)間比較倉促，我相信我們只是觸到冰山一角，然而這樣已經(jīng)給我們帶來驚喜，因?yàn)槲覀冎肋@一個(gè)領(lǐng)域還有更加廣闊的天地等待我們?nèi)ヌ剿骱桶肯?。本次?shí)訓(xùn)中我們學(xué)到了很多東西，最終完成了基于STM32開發(fā)板的GSM短信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。GSM短消息具有隨時(shí)在線價(jià)格便宜無需撥號(hào)覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，特別適用于需傳送小流量的數(shù)據(jù)的應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于油田、

2、氣象、港監(jiān)、水網(wǎng)水文、環(huán)保監(jiān)測、車輛船舶、移動(dòng)作業(yè)等場所。本系統(tǒng)利用嵌入式和GSM的低成本和移動(dòng)性的優(yōu)勢、無人參與的特點(diǎn)，展現(xiàn)了在移動(dòng)作業(yè)環(huán)境領(lǐng)域和分布式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的廣闊前景。通過這樣一次學(xué)習(xí)，讓我懂得了嵌入式的一些基本知識(shí)和拓展應(yīng)用，明白了嵌入式是需要硬軟件結(jié)合的，我們需要不斷深入學(xué)習(xí)，努力使自己掌握更多的知識(shí)儲(chǔ)備，才能做到靈活運(yùn)用。2、 模塊簡介1、GSM模塊全球移動(dòng)通信系統(tǒng)就是眾所周知的GSM，是目前運(yùn)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。全球擁有兩百多個(gè)國家和地區(qū)大概十幾億人正在使用GSM手機(jī)。GSM是數(shù)字式的的語音信道和信令，是第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)(2G)。短消息業(yè)務(wù)(SMS)是

3、數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上提供的一種基本無線業(yè)務(wù)，GSM短消息具有隨時(shí)在線價(jià)格便宜無需撥號(hào)覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，特別適用于需傳送小流量的數(shù)據(jù)的應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于油田、氣象、港監(jiān)、水網(wǎng)水文、環(huán)保監(jiān)測、車輛船舶、移動(dòng)作業(yè)等場所。GSM模塊是一種十分重要的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。隨著GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和成熟，短消息除了繼承了GSM覆蓋范圍廣、受環(huán)境影響小、安全、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)外又以其方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)使得利用率越來越高。短消息在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域存在巨大的應(yīng)用潛力。 2、STM32模塊STM32來自ARM公司的具有突破突破性的Cortex-M3內(nèi)核的32位閃存微控制器。該內(nèi)核是專門設(shè)計(jì)用于滿足集高性能、低功耗

4、、實(shí)時(shí)應(yīng)用、具有競爭性價(jià)格與一體的嵌入式領(lǐng)域的要求。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-0內(nèi)核。ARM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核有一流的外設(shè)、速度快、低功耗低、集成度高，具有復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等簡單的結(jié)構(gòu)和易用的工具。STM32有兩個(gè)系列增強(qiáng)型和基本型。STM32F103是增強(qiáng)型系列，工作在72兆赫茲，帶有片內(nèi)RAM和豐富的外設(shè)。STM32F101是基本型系列，工作在36兆赫茲。兩個(gè)系列的產(chǎn)品擁有相同的片內(nèi)閃存，在軟件和引腳封裝方面兼容，均可以用于顯示、聲音、存儲(chǔ)和高級(jí)控制，兼有低功耗和多種省電工作

5、模式，能夠優(yōu)化能夠優(yōu)化工業(yè)設(shè)備、物業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)等產(chǎn)品的性能。STM32的出現(xiàn)，給MCU用戶提供了全新的32位產(chǎn)品選項(xiàng)，結(jié)合了高性能、實(shí)時(shí)、低功耗、低電壓等特性，同時(shí)保持了高集成度和易于開發(fā)的優(yōu)勢，再加上豐富的外設(shè)和有競爭力的價(jià)格，得到市場上的高度的認(rèn)可。它在功能和運(yùn)算中做平衡，功能是第一位，運(yùn)算是第二位，其豐富的外設(shè)為我們實(shí)現(xiàn)功能提供了極大的方便，這使得它成為我們的第一選擇。 3.嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個(gè)面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必

6、須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。 嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和

7、執(zhí)行裝置組成，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對(duì)象，它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機(jī)上的一個(gè)微小型的電機(jī)，當(dāng)手機(jī)處于震動(dòng)接收狀態(tài)時(shí)打開；也可以很復(fù)雜，如SONY 智能機(jī)器狗，上面集成了多個(gè)微小型控制電機(jī)和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復(fù)雜的動(dòng)作和感受各種狀態(tài)信息。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1、研究的主要內(nèi)容和方法本次設(shè)計(jì)主要是通過Keil uVision編寫調(diào)試相關(guān)程序，以及AT指令、短信息編碼和譯碼過程的研究，設(shè)計(jì)出GSM接打電話、短信收發(fā)客戶端，再通過GSM 模塊實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與

8、GSM設(shè)備間的接打電話、短信收發(fā)。本文對(duì)本課題的研究工作分為以下幾個(gè)部分：(1)通過查閱與GSM接打電話、短信收發(fā)及相關(guān)AT指令，了解GSM接打電話、短信收發(fā)的實(shí)現(xiàn)過程。(2)掌握接打電話、短信息的編碼和解碼過程以及一些常用的AT指令。(3)使用Keil uVision作為開發(fā)工具設(shè)計(jì)一個(gè)GSM接打電話、短信收發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和手機(jī)間的短信收發(fā)。2、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容兩周的嵌入式系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)是由信盈達(dá)公司的工程師給我們培訓(xùn)的。兩周中我們學(xué)習(xí)了Keil的安裝和應(yīng)用，模塊介紹，Keil的編程學(xué)習(xí)等，實(shí)現(xiàn)了用上位機(jī)控制GSM模塊收發(fā)短信，打電話。通過兩個(gè)星期的接觸，工程師講課的嚴(yán)謹(jǐn)和負(fù)責(zé)的態(tài)度，專業(yè)的知識(shí)，耐

9、心的講解都給我留下了深刻的印象。嵌入式工程師/項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)钣嗔凶约旱囊惶捉虒W(xué)方法，很實(shí)用，我們也很受用，他給我們講解了關(guān)于編程軟件Keil4的安裝和應(yīng)用，因?yàn)槲覀冎坝眠^這個(gè)軟件，老師的講課增加了難度。由于我們安裝過程的細(xì)節(jié)疏漏，導(dǎo)致軟件無法運(yùn)行的情況很多。老師依舊耐心地給我們一步步引導(dǎo)，慢慢讓我們的學(xué)習(xí)走上正軌。在編程學(xué)習(xí)上，由于我們本身學(xué)習(xí)上的基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，老師們就修改了教案，用我們能夠理解的層次來重新講授課程內(nèi)容，這無疑給老師們?cè)黾恿撕艽蟮墓ぷ髁?，真的十分感謝老師們的費(fèi)心培訓(xùn)。老師給我們?cè)敿?xì)的介紹了STM32F103ZET6的用途以及它強(qiáng)大的功能，還有它的廣泛應(yīng)用，原來實(shí)現(xiàn)如此多的功

10、能竟是一片造價(jià)不高的芯片，這徹底改變了我對(duì)芯片功能與價(jià)格關(guān)系的認(rèn)知，普通的芯片也可以實(shí)現(xiàn)大功能。老師詳細(xì)介紹了GPIO口、時(shí)鐘和復(fù)位、中斷、輸入配置、USART復(fù)用功能、DMA通道、定時(shí)器TIMx等知識(shí)。3、 接打電話、短信收發(fā)客戶端設(shè)計(jì)思路 客戶端主要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與模塊的數(shù)據(jù)的傳輸。利用Keil編寫一個(gè)用于短信處理的工程界面，使用AT指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，并通過編碼和解碼的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)短信息的發(fā)送和接收。AT指令 AT即Attention，AT指令集是從TE或DTE向TA或DCE發(fā)送的。通過TA、TE發(fā)送AT指令來控制MS的功能，與GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。用戶可以通過AT指令進(jìn)行呼叫、短信、

11、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等方面的控制。AT指令集是調(diào)制解調(diào)器通信接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是調(diào)制解調(diào)器能夠識(shí)別并執(zhí)行的指令。AT指令集是從數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)）向終端適配器（短信貓）發(fā)送的。AT指令是手機(jī)上所使用的運(yùn)行指令。一般的GSM Modem（如手機(jī)）都支持GSM07.05 所定義的AT命令集的指令。當(dāng)MODEM處在命令狀態(tài)的時(shí)候, 從接收端機(jī)發(fā)送來的以AT開頭的指令，叫做AT指令，當(dāng)AT下達(dá)后，MODEM能自動(dòng)判斷發(fā)送端機(jī)的速率，也就是說通信波特率不依MODEM 的設(shè)定，可根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量來設(shè)置為19200bits或9600bits等?？赏ㄟ^AT指令控制GMS MODEM 連接Computer發(fā)送短信，并且要針

12、對(duì)短信終端設(shè)備兼容的編碼規(guī)范，處理收發(fā)的短信息的編碼和解碼，通過使用隊(duì)列技術(shù)來確保能夠進(jìn)行正常的并發(fā)訪問。GSM 接打電話步驟：發(fā)送 AT指令檢測模塊是否正常發(fā)送 AT+CPIN?檢測 SIM 卡是否在位發(fā)送 AT+CSQ 查詢信號(hào)質(zhì)量等級(jí)，2031 為宜發(fā)送 AT+CLIP=1 開啟來電顯示發(fā)送 ATD10086； 撥打電話；發(fā)送 ATH 可結(jié)束通話；在有來電時(shí)發(fā)送 ATA 可接聽來電短消息服務(wù)中常用的AT指令如表所示發(fā)英文短信：(假設(shè)給號(hào)碼為 13XXXXXXXXX發(fā)送： “123456”)的流程：發(fā)送 AT+CMGF=1， 設(shè)置為文本模式發(fā)送 AT+CSCS=“GSM”, 設(shè)置默認(rèn)的 G

13、SM 7 位缺省字符集；發(fā)送 AT+CMGS=，等待模塊返回“>”發(fā)送短信內(nèi)容： “123456”， 最后以十六進(jìn)制 0X1A 結(jié)束啟動(dòng)發(fā)送，如果發(fā)送成功會(huì)返回+CMGS: xx OK。GSM 發(fā)送中文短信步驟(假設(shè)給號(hào)碼為 13XXXXXXXXX發(fā)送：“信盈達(dá)歡迎你”)的流程：發(fā)送 AT+CMGF=1， 設(shè)置為文本模式；發(fā)送 AT+CSCS="UCS2"， 設(shè)置 TE 字符集為 UCS2；發(fā)送 AT+CSMP=17,0,2,25， 設(shè)置短消息文本模式參數(shù)；AT+CMGS=“0031003300320036003500340033003400

14、3500360039”，等待模塊返回“>”發(fā)送短信內(nèi)容：”4FE176C88FBE79D1628067099650516C53F86B228FCE60A8FF01”， 最后以十六進(jìn)制 0X1A 結(jié)束啟動(dòng)發(fā)送如果發(fā)送成功會(huì)返回+CMGS: xx OK。4、 主要程序?qū)崿F(xiàn)接打電話、收發(fā)短信，并用LCD屏顯示回饋狀態(tài)。主程序：#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_conf.h"#include "usart.h"#include "string.h"#include

15、"led.h"#include "key.h"#include "stdio.h"#include "delay.h"#include "lcd.h"#include "gsm.h"void delay(void)u32 i=1000000;while(i-);int main(void)u32 key_cont=0; u8 key,ack;u8 *p; SystemInit();led_init();key_init();delay_init(72);usart1_init

16、(9600); LCD_Init( );LCD_ShowString(10,100,200,16,16,""); /LED初始化while(NULL=send_ack("AT","OK",1000)LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"ERROR 1"); delay_ms(500);while(NULL=send_ack("AT+CPIN?","READY",1000)LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"E

17、RROR 2"); delay_ms(500);while(NULL=send_ack("AT+CLIP=1","OK",1000)LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"ERROR 3"); delay_ms(500);while(1)u8 i;p=send_ack("AT+CSQ","+CSQ:",1000);i=(*(p+6)-'0')*10;i+=(*(p+7)-'0');LCD_ShowNum(10,100,i,2,1

18、6); if(i>20)break;delay_ms(500);LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"up_key : calling");LCD_ShowString(10,120,200,16,16,"down_key: answer");LCD_ShowString(10,140,200,16,16,"left_key: rec message");LCD_ShowString(10,160,200,16,16,"left_key: send message"); while

19、(1)key_cont+;if(key_cont=10)key=key_scan();key_cont=0;if(UP_KEY_OK=key)LED1=!LED1;/打電話模式calling_mode();elseif(DOWN_KEY_OK=key)LED2=!LED2;/接電話模式elseif(LEFT_KEY_OK=key)LED3=!LED3;/收短信模式elseif(RIGHT_KEY_OK=key)LED4=!LED4;/發(fā)短信模式delay_ms(1); 打電話GSM程序：#include "stm32f10x.h"#include "usart.h

20、"#include "stdio.h"#include "string.h"#include "delay.h"#include "lcd.h"#include "key.h"#include "led.h"u8* send_ack(const char*comm,const char*ack,u16 timeout)u8 *p;rec_sta=0;printf("%srn",comm);while(timeout-)if(rec_sta=1)p

21、=strstr(const char*)rec_buf,(const char*)ack);rec_sta=0;if(p!=NULL)break;delay_ms(1);if(rec_num>0)rec_cont+;if(rec_cont>20)rec_sta=1;rec_cont=0;rec_bufrec_num='0'rec_num=0;if(timeout=0)return NULL;elsereturn p;void calling_mode(void)u8 key_cont,key;u8 *p;LCD_Clear(BLUE);LCD_ShowString(

22、10,100,200,16,16,"left_key : calling");LCD_ShowString(10,120,200,16,16,"right_key: BACK");LCD_ShowString(10,140,200,16,16,"down_key: ring up");while(1)key_cont+;if(key_cont=10)key=key_scan();key_cont=0;if(LEFT_KEY_OK=key)LED1=!LED1;p=send_ack("AT"

23、,"OK",2000);/打電話 if(p=NULL)/LCD屏幕顯示LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"ERROR 23"); elseLCD_ShowString(10,100,200,16,16,"calling.");elseif(RIGHT_KEY_OK=key)LED2=!LED2;send_ack("ATH","OK",1000);break;elseif(DOWN_KEY_OK=key)LED2=!LED2;while(NULL=send_ack("ATH","OK",1000)/掛電話LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"ERROR 24"); delay_ms(500);delay_ms(1);LCD_Clear(WHITE);LCD_ShowString(10,100,200,16,16,"up_key : calling");LCD_ShowString(10,120,200,16,16,"down_key: answer");LCD_ShowStr