深入浅出VC++串口编程--短信应用开发
前面数次连载我们以较长的篇幅讲解了串口通信的硬件原理、DOS平台控制以及基于WIN32 API、控件和第三方类的串口编程。作为本系列文章的最后一次连载,本章将给出一个典型的应用实例:西门子短信服务模块TC35的串口控制。
1.短信控制终端
作为短信 (Short Message Service,SMS)一族,想必你有这样的体会:用手机编辑短信息十分不便、容易出错,而且修改费时,若能用计算机来收发短信则方便许多。注意,本文所说的用计算机收发短信并不是说通过"网易短信王"等方式在Internet上收发短信,而是直接用计算机控制运行了GSM通信系统的短信终端进行收发,因而其收发短信的原理与手机是本质相同的。
实际上,一大堆的垃圾短信也是采用这种短信终端发出来的!
我们来介绍一款GSM模块,它就是西门子公司的TC35,它由GSM基带处理器、电源专用集成电路、射频电路和闪速存储器等部分组成,负责处理GSM蜂窝设备中的音频、数据和信号,内嵌的软件部分执行应用接口和所有GSM协议栈的功能。TC35支持中文短信息,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为3.3~5.5V,可传输语音和数据信号,消耗功率在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。TC35的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300bit/s~115kbit/s,自动波特率为1.2k~115kbit/s。它支持文本和PDU格式的,可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
我们需要利用以TC35模块为主的硬件组成一个TC35终端设备,并与电脑通过RS-232C串口相连,并自行编制在PC上运行的短信息收发软件,就可以组成一个短信收发系统。TC35终端电路如下图所示:
|
TC35的控制主要包含如下几类指令:
(1)初始化指令
设置短消息发送格式AT+CMGF=1<CR>,设置1代表PDU模式,<CR>是回车符号,也就是0x0d,指令正确则模块返回<CRLF>OK<CRLF>,<CRLF>是回车换行符号。
(2)设置/读取短消息中心
短消息中心号码由移动运营商提供。
设置短消息中心的指令格式为:
AT+CSCA=″+8613800531500″(短消息中心)<CR>
设置正确则模块返回<CRLF>OK<CRLF>。
读取短消息服务中心则使用命令:
AT+CSCA=?<CR>
TC35模块应该返回:
<CRLF>+CSCA:″8613800531500″<CRLF>。
(3)设置短消息到达自动提示
设置短消息到达自动提示的指令格式为:
AT+CNMI=1,1,0,0,1<CR>
设置正确则TC35模块返回:
<CRLF>OK<CRLF>。
设置此命令可使模块在短消息到达后向串口发送指令:
<CRLF>+CMTI:″SM″,INDEX(信息存储位置)<CRLF>。
通过TC35发送短消息的方法为:
PC上的控制软件按照PDU的格式发送和接收数据,短消息的内容可以是中文或者其他字符。在PDU模式,如果发送短消息,则首先发送短消息数据的长度:
AT+CMGS=<length><CR>
等待TC35模块返回ASCII字符">",则可以将PDU数据输入,PDU数据以<Z>(也就是0x1a)作为结束符。短消息发送成功,模块返回:
<CRLF>OK<CRLF>
通过TC35接收短消息的方法为:
短消息到来后,串口上会接收到指令
<CRLF>+CMTI:″SM″,INDEX(信息存储位置)<CRLF>
PC上的控制软件通过读取PDU数据的AT命令
AT+CMGR=INDEX<CRLF>
将TC35模块中PDU格式的短消息内容读出。如果用+CMGL代替+CMGR,则可一次性读出全部短消息。
通过TC35删除短消息的方法为:
PC上的控制软件收到一条短消息并处理后,需要将其在SIM卡上删除,以防止SIM卡饱和。删除短消息的指令为:
AT+CMGD=INDEX<CR>
删除后模块返回
<CRLF>OK<CRLF>
2.程序实例
由于本文的宗旨在于讲解串口通信,因此,我们屏蔽图形用户界面的细节,制作一个简单的短信收发软件,它包含了控制短信终端的所有串口通信内容。实际上,一个理想的短信收发软件的界面应类似于Outlook或Foxmail,包含收件箱、发件箱、已发送短信箱等内容,但是这些东西都与我们要介绍的串口通信无关,因此,下面的软件界面虽"败絮其外",但仍可称得上"金玉其中":
关于界面上控件的描述如下:
BEGIN EDITTEXT IDC_SMSCONTENT_EDIT,39,61,242,38,ES_AUTOHSCROLL PUSHBUTTON "发送",IDC_SEND_BUTTON,316,80,45,18 GROUPBOX "接收短消息",IDC_STATIC,28,124,361,167 LTEXT "对方手机号",IDC_STATIC,41,35,42,11 EDITTEXT IDC_PHONENUM_EDIT,88,30,192,17,ES_AUTOHSCROLL PUSHBUTTON "清除",IDC_CLEAR_BUTTON,316,30,45,18 GROUPBOX "发送短消息",IDC_STATIC,29,19,361,95 LISTBOX IDC_RECVSMS_LIST,43,137,331,127,LBS_SORT | LBS_NOINTEGRALHEIGHT | WS_VSCROLL | WS_TABSTOP PUSHBUTTON "接收",IDC_RECV_BUTTON,77,269,55,16 PUSHBUTTON "清空",IDC_DELETEALL_BUTTON,273,268,45,14 END |
对话框类的消息映射为:
BEGIN_MESSAGE_MAP(CSMSControlDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CSMSControlDlg) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_CLEAR_BUTTON, OnClearButton) ON_BN_CLICKED(IDC_SEND_BUTTON, OnSendButton) ON_BN_CLICKED(IDC_RECV_BUTTON, OnRecvButton) ON_BN_CLICKED(IDC_DELETEALL_BUTTON, OnDeleteallButton) //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() |
感谢《通过串口收发短消息》一文的作者bhw98,他为我们编写了数个独立于操作系统平台的C函数,使得我们可以在应用程序中直接对这些函数进行调用。在本控制软件中,也对这些函数进行了充分利用。
下面是对本例程软件的主要数据结构和核心函数的介绍:
数据结构
// 用户信息编码方式 #define GSM_7BIT 0 #define GSM_8BIT 4 #define GSM_UCS2 8 // 短消息参数结构,编码/解码共用 // 其中,字符串以0结尾 typedef struct { char SCA[16]; // 短消息服务中心号码(SMSC地址) char TPA[16]; // 目标号码或回复号码(TP-DA或TP-RA) char TP_PID; // 用户信息协议标识(TP-PID) char TP_DCS; // 用户信息编码方式(TP-DCS) char TP_SCTS[16]; // 服务时间戳字符串(TP_SCTS), 接收时用到 char TP_UD[161]; // 原始用户信息(编码前或解码后的TP-UD) char index; // 短消息序号,在读取时用到 } SM_PARAM; |
发送短消息
发送按钮对应的函数为CSMSControlDlg::OnSendButton,它读取用户输出并根据目标电话号码和短信息内容形成SM_PARAM(源PDU参数)的内容,接着进行发送:
void CSMSControlDlg::OnSendButton() { // TODO: Add your control notification handler code here //获得用户输入 CString desPhoneNum; CString smsContent; GetDlgItemText(IDC_PHONENUM_EDIT,desPhoneNum); GetDlgItemText(IDC_SMSCONTENT_EDIT,smsContent); //填充SM_PARAM结构体内容 //发送短信息 |
其中调用的gsmSendMessage函数体现了串口通信的核心内容,它按照第1节阐述的GSM模块发送短消息的串口控制流程进行短信的发送:
BOOL gsmSendMessage(const SM_PARAM *pSrc // pSrc: 源PDU参数指针) { int nPduLength; // PDU串长度 unsigned char nSmscLength; // SMSC串长度 int nLength; // 串口收到的数据长度 char cmd[16]; // 命令串 char pdu[512]; // PDU串 char ans[128]; // 应答串 nPduLength = gsmEncodePdu(pSrc, pdu); // 根据PDU参数,编码PDU串 gsmString2Bytes(pdu, &nSmscLength, 2); // 取PDU串中的SMSC信息长度 // 命令中的长度,不包括SMSC信息长度,以数据字节计 WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 先输出命令串 nLength = ReadComm(ans, 128); // 读应答数据 nLength = ReadComm(ans, 128); // 读应答数据 |
读取短消息
点击"接收"按钮会通过gsmReadMessage函数的调用获得所有短消息,最后在列表控件中显示所有短信:
void CSMSControlDlg::OnRecvButton() { // TODO: Add your control notification handler code here SM_PARAM smParam[100];//短信缓冲区 int smsNum;//短信条数 smsNum = gsmReadMessage(smParam);//读取短信 //显示短信 |
其中调用的gsmReadMessage函数完成最核心的短信接收功能,它按照第1节阐述的GSM模块接收短消息的串口控制流程进行短信的接收:
// 参数:pMsg 短消息缓冲区,必须足够大 // 返回:短消息条数 int gsmReadMessage(SM_PARAM* pMsg) { int nLength; // 串口收到的数据长度 int nMsg; // 短消息计数值 char* ptr; // 内部用的数据指针 char cmd[16]; // 命令串 char ans[1024]; // 应答串 nMsg = 0; sprintf(cmd, "AT+CMGL/r"); // 生成命令,用+CMGL可一次性读出全部短消息 gsmDecodePdu(ptr, pMsg); // PDU串解码 |
删除短消息
我们可以在读取完所有短信息后调用gsmDeleteMessage函数在GSM模块上删除那些已经被接收到PC上的短信息,它按照第1节阐述的GSM模块删除短消息的串口控制流程进行短信的删除:
// index: 短消息序号,从1开始 BOOL gsmDeleteMessage(const int index) { int nLength; // 串口收到的数据长度 char cmd[16]; // 命令串 char ans[128]; // 应答串 sprintf(cmd, "AT+CMGD=%d/r", index); // 生成命令 // 输出命令串 // 读应答数据 // 根据能否找到"+CMS ERROR"决定成功与否 |
在PC控制软件的短信列表框中删除所有短消息的"清空"按钮函数为:
void CSMSControlDlg::OnDeleteallButton() { // TODO: Add your control notification handler code here m_recvlist.ResetContent(); } |
设置/读/写串口
在应用程序启动与退出及gsmSendMessage、gsmReadMessage和gsmDeleteMessage函数中广泛使用的串口相关函数用WIN32 API实现:
// 串口设备句柄 HANDLE hComm; // 打开串口 hComm = CreateFile(pPort, // 串口名称或设备路径 if (hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) GetCommState(hComm, &dcb); // 取DCB SetCommState(hComm, &dcb); // 设置DCB SetCommTimeouts(hComm, &timeouts); // 设置超时 // 关闭串口 // 写串口 // 读串口 |
编/解码GSM短消息
陷于本文的篇幅,这里只给出编解码函数的原型,具体请参看GSM标准及《通过串口收发短消息》一文。
// UCS2编码 返回: 目标编码串长度 int gsmEncodeUcs2(const char *pSrc, // 源字符串指针 unsigned char *pDst, // pDst: 目标编码串指针 int nSrcLength // nSrcLength: 源字符串长度 ); // UCS2解码 返回: 目标字符串长度 //可打印字符串转换为字节数据 返回: 目标数据长度 // 字节数据转换为可打印字符串 返回: 目标字符串长度 |
3.总结
串口编程的核心在于串口通信方式(发送、接收和握手)的控制,而具体的应用领域反而是次要的。掌握了根本的原理,就可以灵活地将其应用于任意领域,综合实例中的例子"短信控制终端"只是冰山一角。
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