通過串口收發短消息(下)

作者：bhw98

下載本文示例源代碼

原文出處：http://www.kernelstudio.com/getitem.asp?id=14

Q PDU的核心編碼方式已經清楚了，如何實現用AT命令收發短消息呢？

A 在上篇中，我們已經討論了7bit, 8bit和UCS2這幾種PDU用戶信息的編碼方式，並且給出了實現代碼。現在，重點描述PDU全串的編碼和解碼過程，以及GSM 07.05的AT命令實現方法。這些是底層的核心代碼，爲了保證代碼的可移植性，我們儘可能不用MFC的類，必要時用ANSI C標準庫函數。

首先，定義如下常量和結構：

// 用戶信息編碼方式
#define GSM_7BIT 0
#define GSM_8BIT 4
#define GSM_UCS2 8

// 短消息參數結構，編碼/解碼共用
// 其中，字符串以 ' '/0 ' '結尾
typedef struct {
char SCA[16]; // 短消息服務中心號碼(SMSC地址)
char TPA[16]; // 目標號碼或回覆號碼(TP-DA或TP-RA)
char TP_PID; // 用戶信息協議標識(TP-PID)
char TP_DCS; // 用戶信息編碼方式(TP-DCS)
char TP_SCTS[16]; // 服務時間戳字符串(TP_SCTS), 接收時用到
char TP_UD[161]; // 原始用戶信息(編碼前或解碼後的TP-UD)
char index; // 短消息序號，在讀取時用到
} SM_PARAM;

大家已經注意到PDU串中的號碼和時間，都是兩兩顛倒的字符串。利用下面兩個函數可進行正反變換：
// 正常順序的字符串轉換爲兩兩顛倒的字符串，若長度爲奇數，補 ' 'F ' '湊成偶數
// 如： "8613851872468 " -- > "683158812764F8 "
// pSrc: 源字符串指針
// pDst: 目標字符串指針
// nSrcLength: 源字符串長度
// 返回: 目標字符串長度
int gsmInvertNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength)
{
int nDstLength; // 目標字符串長度
char ch; // 用於保存一個字符

// 複製串長度
nDstLength = nSrcLength;

// 兩兩顛倒
for (int i = 0; i < nSrcLength; i += 2)
{
ch = *pSrc++; // 保存先出現的字符
*pDst++ = *pSrc++; // 複製後出現的字符
*pDst++ = ch; // 複製先出現的字符
}

// 源串長度是奇數嗎？
if (nSrcLength & 1)
{
*(pDst-2) = ' 'F ' '; // 補 ' 'F ' '
nDstLength++; // 目標串長度加1
}

// 輸出字符串加個結束符
*pDst = ' '/0 ' ';

// 返回目標字符串長度
return nDstLength;
}

// 兩兩顛倒的字符串轉換爲正常順序的字符串
// 如： "683158812764F8 " -- > "8613851872468 "
// pSrc: 源字符串指針
// pDst: 目標字符串指針
// nSrcLength: 源字符串長度
// 返回: 目標字符串長度
int gsmSerializeNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength)
{
int nDstLength; // 目標字符串長度
char ch; // 用於保存一個字符

// 複製串長度
nDstLength = nSrcLength;

// 兩兩顛倒
for (int i = 0; i < nSrcLength; i += 2)
{
ch = *pSrc++; // 保存先出現的字符
*pDst++ = *pSrc++; // 複製後出現的字符
*pDst++ = ch; // 複製先出現的字符
}

// 最後的字符是 ' 'F ' '嗎？
if (*(pDst-1) == ' 'F ' ')
{
pDst--;
nDstLength--; // 目標字符串長度減1
}

// 輸出字符串加個結束符
*pDst = ' '/0 ' ';

// 返回目標字符串長度
return nDstLength;
}

以下是PDU全串的編解碼模塊。爲簡化編程，有些字段用了固定值。
// PDU編碼，用於編制、發送短消息
// pSrc: 源PDU參數指針
// pDst: 目標PDU串指針
// 返回: 目標PDU串長度
int gsmEncodePdu(const SM_PARAM* pSrc, char* pDst)
{
int nLength; // 內部用的串長度
int nDstLength; // 目標PDU串長度
unsigned char buf[256]; // 內部用的緩衝區

// SMSC地址信息段
nLength = strlen(pSrc- >SCA); // SMSC地址字符串的長度
buf[0] = (char)((nLength & 1) == 0 ? nLength : nLength + 1) / 2 + 1; // SMSC地址信息長度
buf[1] = 0x91; // 固定: 用國際格式號碼
nDstLength = gsmBytes2String(buf, pDst, 2); // 轉換2個字節到目標PDU串
nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc- >SCA, &pDst[nDstLength], nLength); // 轉換SMSC到目標PDU串

// TPDU段基本參數、目標地址等
nLength = strlen(pSrc- >TPA); // TP-DA地址字符串的長度
buf[0] = 0x11; // 是發送短信(TP-MTI=01)，TP-VP用相對格式(TP-VPF=10)
buf[1] = 0; // TP-MR=0
buf[2] = (char)nLength; // 目標地址數字個數(TP-DA地址字符串真實長度)
buf[3] = 0x91; // 固定: 用國際格式號碼
nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], 4); // 轉換4個字節到目標PDU串
nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc- >TPA, &pDst[nDstLength], nLength); // 轉換TP-DA到目標PDU串

// TPDU段協議標識、編碼方式、用戶信息等
nLength = strlen(pSrc- >TP_UD); // 用戶信息字符串的長度
buf[0] = pSrc- >TP_PID; // 協議標識(TP-PID)
buf[1] = pSrc- >TP_DCS; // 用戶信息編碼方式(TP-DCS)
buf[2] = 0; // 有效期(TP-VP)爲5分鐘
if (pSrc- >TP_DCS == GSM_7BIT)
{
// 7-bit編碼方式
buf[3] = nLength; // 編碼前長度
nLength = gsmEncode7bit(pSrc- >TP_UD, &buf[4], nLength+1) + 4; // 轉換TP-DA到目標PDU串
}
else if (pSrc- >TP_DCS == GSM_UCS2)
{
// UCS2編碼方式
buf[3] = gsmEncodeUcs2(pSrc- >TP_UD, &buf[4], nLength); // 轉換TP-DA到目標PDU串
nLength = buf[3] + 4; // nLength等於該段數據長度
}
else
{
// 8-bit編碼方式
buf[3] = gsmEncode8bit(pSrc- >TP_UD, &buf[4], nLength); // 轉換TP-DA到目標PDU串
nLength = buf[3] + 4; // nLength等於該段數據長度
}
nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], nLength); // 轉換該段數據到目標PDU串

// 返回目標字符串長度
return nDstLength;
}

// PDU解碼，用於接收、閱讀短消息
// pSrc: 源PDU串指針
// pDst: 目標PDU參數指針
// 返回: 用戶信息串長度
int gsmDecodePdu(const char* pSrc, SM_PARAM* pDst)
{
int nDstLength; // 目標PDU串長度
unsigned char tmp; // 內部用的臨時字節變量
unsigned char buf[256]; // 內部用的緩衝區

// SMSC地址信息段
gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2); // 取長度
tmp = (tmp - 1) * 2; // SMSC號碼串長度
pSrc += 4; // 指針後移
gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst- >SCA, tmp); // 轉換SMSC號碼到目標PDU串
pSrc += tmp; // 指針後移

// TPDU段基本參數、回覆地址等
gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2); // 取基本參數
pSrc += 2; // 指針後移
if (tmp & 0x80)
{
// 包含回覆地址，取回復地址信息
gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2); // 取長度
if (tmp & 1) tmp += 1; // 調整奇偶性
pSrc += 4; // 指針後移
gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst- >TPA, tmp); // 取TP-RA號碼
pSrc += tmp; // 指針後移
}

// TPDU段協議標識、編碼方式、用戶信息等
gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst- >TP_PID, 2); // 取協議標識(TP-PID)
pSrc += 2; // 指針後移
gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst- >TP_DCS, 2); // 取編碼方式(TP-DCS)
pSrc += 2; // 指針後移
gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst- >TP_SCTS, 14); // 服務時間戳字符串(TP_SCTS)
pSrc += 14; // 指針後移
gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2); // 用戶信息長度(TP-UDL)
pSrc += 2; // 指針後移
if (pDst- >TP_DCS == GSM_7BIT)
{
// 7-bit解碼
nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp & 7 ? (int)tmp * 7 / 4 + 2 : (int)tmp * 7 / 4); // 格式轉換
gsmDecode7bit(buf, pDst- >TP_UD, nDstLength); // 轉換到TP-DU
nDstLength = tmp;
}
else if (pDst- >TP_DCS == GSM_UCS2)
{
// UCS2解碼
nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2); // 格式轉換
nDstLength = gsmDecodeUcs2(buf, pDst- >TP_UD, nDstLength); // 轉換到TP-DU
}
else
{
// 8-bit解碼
nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2); // 格式轉換
nDstLength = gsmDecode8bit(buf, pDst- >TP_UD, nDstLength); // 轉換到TP-DU
}

// 返回目標字符串長度
return nDstLength;
}
依照GSM 07.05，發送短消息用AT+CMGS命令，閱讀短消息用AT+CMGR命令，列出短消息用AT+CMGL命令，刪除短消息用AT+CMGD命令。但AT+CMGL命令能夠讀出所有的短消息，所以我們用它實現閱讀短消息功能，而沒用AT+CMGR。下面是發送、讀取和刪除短消息的實現代碼：
// 發送短消息
// pSrc: 源PDU參數指針
BOOL gsmSendMessage(const SM_PARAM* pSrc)
{
int nPduLength; // PDU串長度
unsigned char nSmscLength; // SMSC串長度
int nLength; // 串口收到的數據長度
char cmd[16]; // 命令串
char pdu[512]; // PDU串
char ans[128]; // 應答串

nPduLength = gsmEncodePdu(pSrc, pdu); // 根據PDU參數，編碼PDU串
strcat(pdu, "/x01a "); // 以Ctrl-Z結束

gsmString2Bytes(pdu, &nSmscLength, 2); // 取PDU串中的SMSC信息長度
nSmscLength++; // 加上長度字節本身

// 命令中的長度，不包括SMSC信息長度，以數據字節計
sprintf(cmd, "AT+CMGS=%d/r ", nPduLength / 2 - nSmscLength); // 生成命令

WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 先輸出命令串

nLength = ReadComm(ans, 128); // 讀應答數據

// 根據能否找到 "/r/n > "決定成功與否
if (nLength == 4 && strncmp(ans, "/r/n > ", 4) == 0)
{
WriteComm(pdu, strlen(pdu)); // 得到肯定回答，繼續輸出PDU串

nLength = ReadComm(ans, 128); // 讀應答數據

// 根據能否找到 "+CMS ERROR "決定成功與否
if (nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR ", 10) != 0)
{
return TRUE;
}
}

return FALSE;
}

// 讀取短消息
// 用+CMGL代替+CMGR，可一次性讀出全部短消息
// pMsg: 短消息緩衝區，必須足夠大
// 返回: 短消息條數
int gsmReadMessage(SM_PARAM* pMsg)
{
int nLength; // 串口收到的數據長度
int nMsg; // 短消息計數值
char* ptr; // 內部用的數據指針
char cmd[16]; // 命令串
char ans[1024]; // 應答串

nMsg = 0;
ptr = ans;

sprintf(cmd, "AT+CMGL/r "); // 生成命令

WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 輸出命令串

nLength = ReadComm(ans, 1024); // 讀應答數據

// 根據能否找到 "+CMS ERROR "決定成功與否
if (nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR ", 10) != 0)
{
// 循環讀取每一條短消息, 以 "+CMGL: "開頭
while ((ptr = strstr(ptr, "+CMGL: ")) != NULL)
{
ptr += 6; // 跳過 "+CMGL: "
sscanf(ptr, "%d ", &pMsg- >index); // 讀取序號

ptr = strstr(ptr, "/r/n "); // 找下一行
ptr += 2; // 跳過 "/r/n "

gsmDecodePdu(ptr, pMsg); // PDU串解碼

pMsg++; // 準備讀下一條短消息
nMsg++; // 短消息計數加1
}
}

return nMsg;
}

// 刪除短消息
// index: 短消息序號，從1開始
BOOL gsmDeleteMessage(int index)
{
int nLength; // 串口收到的數據長度
char cmd[16]; // 命令串
char ans[128]; // 應答串

sprintf(cmd, "AT+CMGD=%d/r ", index); // 生成命令

// 輸出命令串
WriteComm(cmd, strlen(cmd));

// 讀應答數據
nLength = ReadComm(ans, 128);

// 根據能否找到 "+CMS ERROR "決定成功與否
if (nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR ", 10) != 0)
{
return TRUE;
}

return FALSE;
}

以上發送AT命令過程中用到了WriteComm和ReadComm函數，它們是用來讀寫串口的，依賴於具體的操作系統。在Windows環境下，除了用MSComm控件，以及某些現成的串口通信類之外，也可以簡單地調用一些Windows API用實現。以下是利用API實現的主要代碼，注意我們用的是超時控制的同步(阻塞)模式。
// 串口設備句柄
HANDLE hComm;

// 打開串口
// pPort: 串口名稱或設備路徑，可用 "COM1 "或 "//./COM1 "兩種方式，建議用後者
// nBaudRate: 波特率
// nParity: 奇偶校驗
// nByteSize: 數據字節寬度
// nStopBits: 停止位
BOOL OpenComm(const char* pPort, int nBaudRate, int nParity, int nByteSize, int nStopBits)
{
DCB dcb; // 串口控制塊
COMMTIMEOUTS timeouts = { // 串口超時控制參數
100, // 讀字符間隔超時時間: 100 ms
1, // 讀操作時每字符的時間: 1 ms (n個字符總共爲n ms)
500, // 基本的(額外的)讀超時時間: 500 ms
1, // 寫操作時每字符的時間: 1 ms (n個字符總共爲n ms)
100}; // 基本的(額外的)寫超時時間: 100 ms

hComm = CreateFile(pPort, // 串口名稱或設備路徑
GENERIC_READ ¦ GENERIC_WRITE, // 讀寫方式
0, // 共享方式：獨佔
NULL, // 默認的安全描述符
OPEN_EXISTING, // 創建方式
0, // 不需設置文件屬性
NULL); // 不需參照模板文件

if (hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) return FALSE; // 打開串口失敗

GetCommState(hComm, &dcb); // 取DCB

dcb.BaudRate = nBaudRate;
dcb.ByteSize = nByteSize;
dcb.Parity = nParity;
dcb.StopBits = nStopBits;

SetCommState(hComm, &dcb); // 設置DCB

SetupComm(hComm, 4096, 1024); // 設置輸入輸出緩衝區大小

SetCommTimeouts(hComm, &timeouts); // 設置超時

return TRUE;
}

// 關閉串口
BOOL CloseComm()
{
return CloseHandle(hComm);
}

// 寫串口
// pData: 待寫的數據緩衝區指針
// nLength: 待寫的數據長度
void WriteComm(void* pData, int nLength)
{
DWORD dwNumWrite; // 串口發出的數據長度

WriteFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumWrite, NULL);
}

// 讀串口
// pData: 待讀的數據緩衝區指針
// nLength: 待讀的最大數據長度
// 返回: 實際讀入的數據長度
int ReadComm(void* pData, int nLength)
{
DWORD dwNumRead; // 串口收到的數據長度

ReadFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumRead, NULL);

return (int)dwNumRead;
}

Q 在用AT命令同手機通信時，需要注意哪些問題？

A 任何一個AT命令發給手機，都可能返回成功或失敗。例如，用AT+CMGS命令發送短消息時，如果此時正好手機處於振鈴或通話狀態，就會返回一個 "+CMS ERROR "。所以，應當在發送命令後，檢測手機的響應，失敗後重發。而且，因爲只有一個通信端口，發送和接收不可能同時進行。

如果串口通信用超時控制的同步(阻塞)模式，一般做法是專門將發送/接收處理封裝在一個工作子線程內。因爲代碼較多，這裏就不詳細介紹了。所附的Demo中，包含了完整的子線程和發送/接收應用程序界面的源碼。

Q 以上AT命令，是不是所有廠家的手機都支持？

A ETSI GSM 07.05規範直到1998年才形成最終Release版本(Ver 7.0.1)，在這之前及之後一段時間內，不排除各廠商在DTE-DCE的短消息AT命令有所不同的可能性。我們用到的幾個PDU模式下的AT命令，是基本的命令，從原則上講，各廠家的手機以及GSM模塊應該都支持，但可能有細微差別。

Q 用戶信息(TP-UD)內除了一般意義上的短消息，還可以是圖片和聲音數據。關於手機鈴聲和圖片格式方面，有什麼規範嗎？

A 爲統一手機鈴聲、圖片格式，Motorola和Ericsson, Siemens, Alcatel等共同開發了EMS(Enhanced Messaging Service)標準，並於2002年2月份公佈。這些廠商格式相同。但另一手機巨頭Nokia未參加標準的制定，手機鈴聲、圖片格式與它們不同。所以沒有形成統一的規範。EMS其實並沒有超越GSM 07.05，只是TP-UD數據部分包含一定格式而已。各廠家的手機鈴聲、圖片格式資料，可以查閱相關網站。

Q 用戶信息(TP-UD)其實可以是任何的自定義數據，是嗎？

A 是的，儘管手機上會顯示亂碼。這種情況下，編碼方式已經沒有任何意義。但注意仍然要遵守規範。比如，若指定7-bit編碼方式，TP-UDL應等於實際數據長度的8/7(用進一法，而不是四捨五入)。在利用SMS進行點對點或多點對一點的數據通信的應用中，可以傳輸各種自定義數據，如GPS信息，環境監測信息，加密的個人信息，等等。

如果在傳輸自定義數據的同時還要收發普通短消息，最簡單的辦法是在數據前面額外加個識別標誌，比如 "FFFF "，以區分自定義數據和普通短消息。

相關資源:
ETSI官方網站：http://www.etsi.org
3GPP官方網站：http://www.3gpp.org

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