家庭滅火系統(tǒng)中的短消息報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家庭火災(zāi)在火災(zāi)中的比例明顯增大，火災(zāi)損失越來(lái)越大，家庭火災(zāi)造成的人員傷亡已成為各國(guó)政府非常重視的工作之一。公安部最近也向全國(guó)各消防部隊(duì)下發(fā)了關(guān)于推廣家庭固定滅火系統(tǒng)的通知。為此，筆者通過(guò)大量的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，家庭固定滅火系統(tǒng)在功能上需增加短信芯片。

目前，短信芯片技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，而且價(jià)格低廉，對(duì)固定滅火系統(tǒng)的成本增加幅度不大。此外，短信芯片體積較小，不會(huì)加大固定滅火系統(tǒng)的體積和重量，同時(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)中，也可把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成組合分離式，讓用戶和廠商可以選擇是否需要短信芯片。由于短信芯片只需要脈沖啟動(dòng)信號(hào)線和電源線，故在制定家庭固定滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，可以設(shè)計(jì)定義預(yù)留好短信通知模塊的接口標(biāo)注。

由于家庭滅火系統(tǒng)既能滿足安全需要，也能滿足家庭隱私需要，它可給使用家庭帶來(lái)很大的方便，而且該技術(shù)成功后，其它適合短信通知的報(bào)警系統(tǒng)也可以使用，因此，市場(chǎng)應(yīng)用較廣。

1? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是在火災(zāi)發(fā)生后能及時(shí)通知業(yè)主和物業(yè)，另外，物業(yè)也可以根據(jù)戶主授權(quán)，來(lái)通過(guò)短消息報(bào)警系統(tǒng)引爆其它滅火設(shè)備。本系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)如下：

◇可在火災(zāi)發(fā)生后4秒內(nèi)通知業(yè)主和物業(yè)；

◇物業(yè)管理可通過(guò)計(jì)算機(jī)，同時(shí)引爆255個(gè)點(diǎn)的家用滅火系統(tǒng)；

◇可提供家用滅火系統(tǒng)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)功能，其最大網(wǎng)絡(luò)具有255個(gè)節(jié)點(diǎn)。

1.2短消息模塊的設(shè)計(jì)

GSM規(guī)范對(duì)通過(guò)該接口進(jìn)行短消息的傳輸功能定義了三種控制協(xié)議，即文本模式、塊模式和PDU模式。其中塊模式現(xiàn)在已基本不用；文本模式適合西文的傳輸；而如果短消息中既有西文也有中文，則適合用PDU模式。由于PDU模式是各大手機(jī)生產(chǎn)商都實(shí)現(xiàn)了的短消息方式，十分具有通用性，所以，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的短信發(fā)送和接收都使用通用的PDU模式來(lái)完成。在發(fā)送短信時(shí)，其主要工作是把報(bào)警內(nèi)容組裝成短消息的格式，即短消息編碼：而在接收短消息時(shí)，其主要工作是把短消息字符串還原成文本格式。

短消息模塊的硬件組成可由家用滅火系統(tǒng)報(bào)警接口、RS232串口線、SIM100-E GSM／GPRS和SIM卡組成。其系統(tǒng)終端組成框圖如圖1所示。程序利用串口通信控件并通過(guò)串口與SIM100-E終端通信，最終經(jīng)終端將短消息發(fā)送出去。SIM100-E GSM模塊與處理器之間的通信協(xié)議為AT指令，處理器則通過(guò)寫(xiě)RS232串口來(lái)發(fā)送AT指令給SIM100-E，再由SIM100-E將響應(yīng)傳回到串口，最后由處理器通過(guò)讀取串口數(shù)據(jù)來(lái)完成短消息的收發(fā)功能。



2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1短消息模塊的初始化

在使用短消息的收發(fā)功能之前，必須先對(duì)短消息模塊進(jìn)行初始化，以完成串口通信設(shè)置、GSM信號(hào)的檢測(cè)、短信中心號(hào)碼設(shè)置等。首先應(yīng)將端口參數(shù)設(shè)置為：速率為9600、無(wú)奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位為8位、1位停止位、無(wú)流量控制。這樣。在檢測(cè)信號(hào)時(shí)，就可以通過(guò)向串口發(fā)送AT指令來(lái)進(jìn)行測(cè)試。如果收到“OK”，則表明開(kāi)發(fā)板和SIM100-E模塊連接良好(即有信號(hào))。其短消息模塊的初始化流程如圖2所示。



本系統(tǒng)的短消息模塊可通過(guò)串口來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，這樣就一定要用到讀寫(xiě)串口命令，下面是讀寫(xiě)串口的兩個(gè)函數(shù)。

其中讀串口可將buff中長(zhǎng)度為len的內(nèi)容寫(xiě)到串口中，代碼如下：

int read_comm(char*buff，int len)；

而寫(xiě)串口則可從串口中取得長(zhǎng)度為len的內(nèi)容，并將其放到緩沖區(qū)buff中，其代碼如下：

int write_comm(char*buff，int len)；

上述兩個(gè)函數(shù)如果執(zhí)行成功返回0，否則返回-1。之后便可設(shè)置串口數(shù)據(jù)位databits、停止位stopbits和效驗(yàn)位parity。本系統(tǒng)設(shè)置databits為8位，stopbits為1位，parity位N。其代碼如下：

int set_Parity(int fd，int databits，int stopbits，int parity)
write_comm(“AT ”，3)??? ∥判斷和無(wú)線網(wǎng)卡是否連接上了
read_comm(ans，128)；
write_comm(“AT+CMGF=? ”，10)；∥判斷是否為PDU模式
read_comm (an8，128)；

如果不是PDU模式，則應(yīng)將其設(shè)置為PDU模式，其設(shè)置代碼如下：

write_comm(“AT+CMGF=0＼r”，10)；∥設(shè)置短消息為PDU模式

模塊初始化結(jié)束后，則可進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，這時(shí)，微處理器便可以通過(guò)串口向modem發(fā)出指令，并接收modem執(zhí)行指令返回的結(jié)果。

2.2? 短消息的發(fā)送

短消息的發(fā)送是在后臺(tái)進(jìn)行的。當(dāng)發(fā)送短消息的條件滿足時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用短信發(fā)送進(jìn)程，并把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的報(bào)警數(shù)據(jù)打包成PDU格式的短信發(fā)送出去。短消息數(shù)據(jù)格式如下：

? ??typedef struct{
? ??char SCA[16]；∥短消息服務(wù)中心號(hào)碼(SMSC地址)
??? charTPA[16]；∥目標(biāo)號(hào)碼或回復(fù)號(hào)碼(TP-DA或TP-RA)
??? char TP_PID；∥用戶信息協(xié)議標(biāo)識(shí)(TP-PID)
??? char TP_DCS；∥用戶信息編碼方式(TP-DCS)
??? char TP_SCTS[16]；∥服務(wù)時(shí)間戳字符串(TP_SCTS)，接收時(shí)用到
??? charTP_UD[161]；??? ∥原始用戶信息(編碼前或解碼后的TP-UD)
??? char index；∥短消息序號(hào)，在讀取時(shí)用到
}SMS；

上述程序所實(shí)現(xiàn)的函數(shù)是sendsms(dst_mb，sins_content)，dst_mb表示短消息要發(fā)送到的目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼，sms_content是短信的內(nèi)容，如果發(fā)送成功，則返回0，否則返回-1。

操作時(shí)，先向串口發(fā)送AT+CMGS=，等待無(wú)線modem返回ASCII字符“>”，如果返回“>”，則可輸入PDU數(shù)據(jù)，并以+作為結(jié)束符，表明短消息發(fā)送成功，此后模塊返回OK。

發(fā)送短信模塊的主要工作是對(duì)要發(fā)送的短消息的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行組裝并對(duì)短信內(nèi)容進(jìn)行編碼。如要發(fā)送到手機(jī)號(hào)碼是13856965015，短信中心號(hào)碼是8613800551500，短信內(nèi)容是“Hello!”，則其數(shù)據(jù)格式編碼如表1所列。



下面詳細(xì)說(shuō)明一下短消息發(fā)送流程。當(dāng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)程序檢測(cè)到有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)后，系統(tǒng)便會(huì)調(diào)用短消息發(fā)送模塊。這時(shí)，程序先獲取要發(fā)送的短消息內(nèi)容和要發(fā)送到的手機(jī)號(hào)碼，然后設(shè)置短消息模式為PDU模式，如果是英文短信則用英文的7-bit編碼方式，如果是中文或者是中、英混合短信，則用中文的UCS2編碼。然后將短消息發(fā)送出去。其發(fā)送流程代碼如下：

∥dst_mb表示短消息要發(fā)送到的目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼
∥sms_content是短信的內(nèi)容
∥如果發(fā)送成功則返回0，否則返回-1。
sendsms (char*dst_mb，char*sms_content)；
write_comm(“AT+CMGF=0 ”，10)；∥設(shè)置短消息為PDU模式
strcpy(sms->SCA,smsc)；∥將短消息中心地址放到結(jié)構(gòu)體sms中
strcpy(sms->TPA,dst_mb)；∥設(shè)置目標(biāo)號(hào)碼
sms->TP_PID=0；∥GSM類型設(shè)置為點(diǎn)到點(diǎn)方式
sms->TP_DCS=0；??? ∥7-bit編碼
strcpy(sms->TP_UD,sms_content)；
encode_pdu(src，pdu)；∥將源src編碼為pdu
／*將字節(jié)轉(zhuǎn)換為字符串，如(0xC8，0x32，0x9B，0xFD，0x0E，0x01)"轉(zhuǎn)換成"C8329BFDOE01*／bytestostr (src，dst，len)；
／*正常順序的字符串轉(zhuǎn)換為量量顛倒的字符串，如果長(zhǎng)度為奇數(shù)，補(bǔ)’F’湊成偶數(shù)，如：“8613851872468”-->“683158812764F8”*／invert(src，dst，len)；
encode7bit(src，dst，len)；／*pdu模式的7-bit編碼
encode8bit(src，dst，len)；／*pdu模式的8-bit編碼*／
encodeUCS2(src，dst，len)；／*pdu模式的UCS2編碼*／

這里值得一提的是中文短消息的編碼和解碼。GSM短消息中使用的是UTF-8編碼，而實(shí)際的計(jì)算機(jī)上使用的是GB-2312碼，因而存在一個(gè)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。而由于UTF-8和GB-2312編碼之間不存在一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系，因此，只能采用查表的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。???

事實(shí)上，以上的中文發(fā)送程序也能發(fā)送英文或者中英文混發(fā)。只是這樣發(fā)送英文時(shí)，英文字符象中文字符一樣要用兩個(gè)字符表示，所以，它和發(fā)送中文一樣，只能發(fā)送70個(gè)字符。

2.3? 短消息的接收

通過(guò)短信接收進(jìn)程可定時(shí)查詢SIM卡，如果有新的短信，則將新的短信讀入、解碼，然后刪除，這樣可以防止由于SIM卡中的短消息滿，而接收不到新的短消息。短信的接收是短信的發(fā)送的逆過(guò)程，其數(shù)據(jù)格式和發(fā)送短消息時(shí)相同。

接收短信時(shí)，系統(tǒng)首先判斷是否要接收短消息。當(dāng)?shù)弥枰邮斩滔⒑螅捎肁T+CNMI=?來(lái)判斷是否有新的短消息，如果有，則用AT+CMGL=1來(lái)讀取短消息，并對(duì)讀取的每條短消息進(jìn)行解碼。當(dāng)讀取一條短信后，即可用AT+CMGD=index，來(lái)直接刪除，然后再讀取下一條短消息。直到不再需要讀取短消息。其代碼為：

receivesms(SMS*temp)；∥讀取短信到緩存中

下面是這個(gè)函數(shù)里面的部分內(nèi)容：



3? 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以將本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成組合分離式，以使用戶和廠商可以選擇是否需要短信芯片。短信芯片只需要脈沖啟動(dòng)信號(hào)線和電源線。即可在制定家庭固定滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)設(shè)計(jì)定義預(yù)留好的短信通知模塊接口標(biāo)注，從而實(shí)現(xiàn)火災(zāi)短信報(bào)警功能。