家庭滅火系統(tǒng)中的短消息報警模塊設計

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，家庭火災在火災中的比例明顯增大，火災損失越來越大，家庭火災造成的人員傷亡已成為各國政府非常重視的工作之一。公安部最近也向全國各消防部隊下發(fā)了關于推廣家庭固定滅火系統(tǒng)的通知。為此，筆者通過大量的調(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，短信芯片技術已經(jīng)相對成熟，而且價格低廉，對固定滅火系統(tǒng)的成本增加幅度不大。此外，短信芯片體積較小，不會加大固定滅火系統(tǒng)的體積和重量，同時在實際設計中，也可把系統(tǒng)設計成組合分離式，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信號線和電源線，故在制定家庭固定滅火系統(tǒng)標準的時候，可以設計定義預留好短信通知模塊的接口標注。

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很大的方便，而且該技術成功后，其它適合短信通知的報警系統(tǒng)也可以使用，因此，市場應用較廣。

1? 系統(tǒng)設計

1.1系統(tǒng)設計目標

本系統(tǒng)設計的總體目標是在火災發(fā)生后能及時通知業(yè)主和物業(yè)，另外，物業(yè)也可以根據(jù)戶主授權，來通過短消息報警系統(tǒng)引爆其它滅火設備。本系統(tǒng)的主要性能指標如下：

◇可在火災發(fā)生后4秒內(nèi)通知業(yè)主和物業(yè)；

◇物業(yè)管理可通過計算機，同時引爆255個點的家用滅火系統(tǒng)；

◇可提供家用滅火系統(tǒng)級聯(lián)網(wǎng)絡功能，其最大網(wǎng)絡具有255個節(jié)點。

1.2短消息模塊的設計

GSM規(guī)范對通過該接口進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模式是各大手機生產(chǎn)商都實現(xiàn)了的短消息方式，十分具有通用性，所以，本設計實現(xiàn)的短信發(fā)送和接收都使用通用的PDU模式來完成。在發(fā)送短信時，其主要工作是把報警內(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，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，處理器則通過寫RS232串口來發(fā)送AT指令給SIM100-E，再由SIM100-E將響應傳回到串口，最后由處理器通過讀取串口數(shù)據(jù)來完成短消息的收發(fā)功能。



2系統(tǒng)軟件設計

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，必須先對短消息模塊進行初始化，以完成串口通信設置、GSM信號的檢測、短信中心號碼設置等。首先應將端口參數(shù)設置為：速率為9600、無奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位為8位、1位停止位、無流量控制。這樣。在檢測信號時，就可以通過向串口發(fā)送AT指令來進行測試。如果收到“OK”，則表明開發(fā)板和SIM100-E模塊連接良好(即有信號)。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串口來進行讀寫操作，這樣就一定要用到讀寫串口命令，下面是讀寫串口的兩個函數(shù)。

其中讀串口可將buff中長度為len的內(nèi)容寫到串口中，代碼如下：

int read_comm(char*buff，int len)；

而寫串口則可從串口中取得長度為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)；

上述兩個函數(shù)如果執(zhí)行成功返回0，否則返回-1。之后便可設置串口數(shù)據(jù)位databits、停止位stopbits和效驗位parity。本系統(tǒng)設置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，則應將其設置為PDU模式，其設置代碼如下：

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

模塊初始化結束后，則可進入待機狀態(tài)，這時，微處理器便可以通過串口向modem發(fā)出指令，并接收modem執(zhí)行指令返回的結果。

2.2? 短消息的發(fā)送

短消息的發(fā)送是在后臺進行的。當發(fā)送短消息的條件滿足時，系統(tǒng)將調(diào)用短信發(fā)送進程，并把對應數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的報警數(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]；∥短消息服務中心號碼(SMSC地址)
??? charTPA[16]；∥目標號碼或回復號碼(TP-DA或TP-RA)
??? char TP_PID；∥用戶信息協(xié)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
??? 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，在讀取時用到
}SMS；

上述程序所實現(xiàn)的函數(shù)是sendsms(dst_mb，sins_content)，dst_mb表示短消息要發(fā)送到的目標手機號碼，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，先向串口發(fā)送AT+CMGS=，等待無線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要發(fā)送的短消息的數(shù)據(jù)格式進行組裝并對短信內(nèi)容進行編碼。如要發(fā)送到手機號碼是13856965015，短信中心號碼是8613800551500，短信內(nèi)容是“Hello!”，則其數(shù)據(jù)格式編碼如表1所列。



下面詳細說明一下短消息發(fā)送流程。當運動檢測程序檢測到有運動目標出現(xiàn)后，系統(tǒng)便會調(diào)用短消息發(fā)送模塊。這時，程序先獲取要發(fā)送的短消息內(nèi)容和要發(fā)送到的手機號碼，然后設置短消息模式為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)送到的目標手機號碼
∥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)；∥設置短消息為PDU模式
strcpy(sms->SCA,smsc)；∥將短消息中心地址放到結構體sms中
strcpy(sms->TPA,dst_mb)；∥設置目標號碼
sms->TP_PID=0；∥GSM類型設置為點到點方式
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)轉換為字符串，如(0xC8，0x32，0x9B，0xFD，0x0E，0x01)"轉換成"C8329BFDOE01*／bytestostr (src，dst，len)；
／*正常順序的字符串轉換為量量顛倒的字符串，如果長度為奇數(shù)，補’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，而實際的計算機上使用的是GB-2312碼，因而存在一個轉換問題。而由于UTF-8和GB-2312編碼之間不存在一一對應的線性關系，因此，只能采用查表的方式進行轉換。???

事實上，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，英文字符象中文字符一樣要用兩個字符表示，所以，它和發(fā)送中文一樣，只能發(fā)送70個字符。

2.3? 短消息的接收

通過短信接收進程可定時查詢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)送的逆過程，其數(shù)據(jù)格式和發(fā)送短消息時相同。

接收短信時，系統(tǒng)首先判斷是否要接收短消息。當?shù)弥枰邮斩滔⒑螅捎肁T+CNMI=?來判斷是否有新的短消息，如果有，則用AT+CMGL=1來讀取短消息，并對讀取的每條短消息進行解碼。當讀取一條短信后，即可用AT+CMGD=index，來直接刪除，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

下面是這個函數(shù)里面的部分內(nèi)容：



3? 結束語

在實際設計中，可以將本系統(tǒng)設計成組合分離式，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信號線和電源線。即可在制定家庭固定滅火系統(tǒng)標準時設計定義預留好的短信通知模塊接口標注，從而實現(xiàn)火災短信報警功能。