需要注意的是：不同手机数据线内部电平转换芯片的供电方式是不同的，有的是通过手机直接供电；有的是通过窃取PC机串口某些引脚(通常为4、6、7、8引脚)的电流经内部整流滤波稳压后提供。判断的方法是将数据线一端插到手机数据口，测量另一端2脚与5脚之间的电压，如果有一7V左右的电压，则为前者，如果测不出电压，则为后者，对于后者则需要单片机为4、6、7、8引脚任意一引脚提供+5V电压即可，如图1中虚线所示。
2 软件接口技术及控制原理
单片机与手机的软件接口其实就是单片机通过与GSM短信息有关的AT指令控制手机的控制技术，如读取手机的短消息内容，删除短消息内容，列出手机中还未读的短消息等。关于AT指令的功能描述见参考文献[1，2]的文章内容，此处不再赘述。然而，执行一条指令，也并非某些资料中介绍得那么简单。事实上，指令的执行过程需要单片机与手机交互应答完成，每一次发送或接收的字节数有严格的规定，二者必须依据这些规定实现数据交换，否则，通信就是失败的。笔者经过对几种手机反复测试，总结出来一些规律，如表1所列。
对几个问题说明如下。
①所有AT指令的指令符号、常数、PDu数据包等都是以ASCII编码形式传送的，比如“A”的ASCII编码为41H，“T”的AscII编码为54H，数字“0，，的AsCⅡ编码为30H等。
②单片机控制手机工作，必须把手机的短信息工作模式设置为PDu格式，即通过指令AT+cMGF=O完成。
③单片机向手机发送每一条指令后，必须以回车符作为该条指令的结束，回车的ASCII编码为0DH。例如，单片机向手机发送“AT+CMGF=0”这条指令，其ASCII编码序列为“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一个字节0DH就是回车符，表示该条指令结束，如果没有这个回车符，手机将不识别这条指令。
④当手机接收到一条完整的AT指令后，手机并不立即执行这条指令，而是先把刚才接收到的AT指令的全部ASCII编码序列全部反发送出来(含0DH)，然后发送一个回车符和换行符的ASCII编码，即0DH和0AH，最后执行该条指令。
⑤手机向单片机传送短信息内容时，其PDu数据包的内容是以十六进制表示的数据，但并不是直接向单片机传递十六进制数据，而仍然是把每一位十六进制数以AscII编码来发送。这样，二个字节的十六进制数就变成4字节的ASCII码。但是，PDU数据包中的数据字节长度部分仍然是实际字节长度，而不是变成AscII码的字节长度，这在编程时应特别注意，否则，接收的数据就不完整。单片机接收到PDU数据包数据后，必须将其恢复成十六进制数据，其算法如下：设a为接收的ASCII码，b为转换后的十六进制数。如果a<39H，则b=a-30H；如果a>39H，则b=a-30H-07H，最后把前后两个数合并为一个字节。
⑥手机向单片机应答PDU数据包的字节数不包括前9字节数据(短信服务中心地址)，但向单片机传送PDU数据包时，包括这9个字节的数据。例如，如果手机应答的PDU数据长度为50，而实际向单片机传送的十六进制数据为59字节，ASCII码为2×59字节，所以，单片机必须按2×59字节接收PDU数据。
3 应用实例
笔者利用上述原理和接口技术开发了一个项目：高速公路显示导引系统。安装在高速公路上的LED显示屏实时显示前方路段车辆通行态势和天气气候情况，提醒并引导驾驶人员，正确驾驶。该系统的使用一定程度上消除了许多交通事故隐患，从而保障了道路的畅通和人民生命财产的安全。该系统由控制中心和若干个显示屏组成。控制中心实时将最新信息发送到各显示屏。构建控制中心与显示终端的通信链路，传统的方法要么铺设光缆用有线方式实现，要么构建专用无线网用无线方式实现。因为高速公路的特殊性，控制中心与显示终端之间的距离通常很远，两种方案都必须投入大量资金和巨大的施工工作量。如果采用GSM公众无线传输网络，控制中心以短信息的形式把显示信息发送到显示终端的技术方案，则具有投资小，施工方便，工作可靠，运行费用低等诸多优点。
在控制中心，微机编辑好短信息后通过手机这个载体发送出去。在显示终端，单片机通过读取手机的短信息把它显示到LED显示屏上。项目的核心技术是单片机与手机的接口和PDU数据包中的汉字信息编码。因为短信息中的汉字仅仅是一个编码，单片机应用系统将编码变为汉字点阵数据，必须配置汉字字库。按GSM07.05协议规定，短信息中的汉字编码为Unicode编码，如果构建一个Unicode编码的汉字字库，确实是一件繁琐的工作，因此，在设计单片机应用系统时，采用如下两点技术措施。
①单片机系统配置的字库为GB-2312编码的汉字库，即区位码汉字库，该汉字库在网上可免费下载，固化到Flash存储芯片中即可。当然这样做的前提是PDU数据包中的汉字编码必须为汉字内码而非Unicode编码。
②控制中心编辑PDU数据包数据时，采用自定义数据方式，其中，代表汉字的数据，直接取用汉字的机内码即可，免去了把机内码再转换为Unicode编码之苦。实践证明，这是可行的。
采用以上技术措施的优点，一是省去了两种编码的相互转换；二是保证了数据的保密性，非系统内用户无法接收，即使接收也无法显示。
该项目研制成功投入使用后，因显示终端只接收不发送，几乎没有运行成本。发送端(控制中心)可采用月租方式，也能把运行费用降低到最低限度。因此该项目得到用户满意的评价。
GSM（Global System for Mobile communication）系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短消息功能可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，能广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将得到迅速普及。
目前，人们设计的各类DTE设备基础上以微处理器为核心，带有RS232/RS485等通信接口，在物理层上很容易实现与GSM设置（如手机等）的连接。但对SMS协议的研究文献却较少，特别是用单片机控制手机的SMS（Short Message Service）收发的研究更少。笔者在用单片机设计基于GSM的SMS数据采集器时，对怎样用单片机控制手机收发短信息进行了探讨。
1 串口控制SMS的工作原理
单片机与手机一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式，通信速度可设定，通常为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时会对手机的通信质量产生影响。笔者经过实践设计的接口电平转换电路如图1。
GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心，经短消息服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短消息的信息量限制为160字节。
现在市场上大多数手机均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI（欧洲通信技术委员会）发布的，其中包含了对SMS的控制。利用GSM手机的串行接口，单片机向手机收发一系列的AT命令，就能达到控制手机收发SMS的目的。ETSI的GSM07.05中用于SMS收发控制的主要AT命令见表1。
表1 常用AT指令GSM07.05Function(功能)ATE0RESETAT+CSMS选择短信息服务AT+CPMS选择短信息内存AT+CMGF选择短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI显示新收到的短信息AT+CMGR读短信息AT+CMGS发送短信息AT+CMGL列出SIM卡中短信息AT+CMSS从SIM内存中发短信息AT+CMGW向SIM内存中写入待发短信息AT+CMGD删除SIM内存中的短信息AT+CSCB选择蜂窝广播信息
GSM手机通过异步通信接口实现对SMS的控制共有三种接入协议：Block Mode；基于AT命令的TextMode；基于AT命令的PDU Mode。PDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前，PDU Mode应用最为广泛，基本上全国所有的电信局都提供支持PDU Mode的短消息业务。有些地址则不支持Text Mode和Block Mode，这就限制了这两种接入协议的应用，而且PDU Mode已有取代Block Mode的趋势。为了保证系统具有广泛的适用性，本文采用PDU模式收发SMS。
PDU相当于一个数据包，它由构成消息（SMS）的信息组成。作为一种数据单元，它必须包含源/目的地址、保护（有效）时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。
当由移动终端发起时，PDU的格式为：
SMSCPDU类型MRDAPIDDCSVPUDLUD（0～140octed）
当以移动终端为目的时，PDU的格式为：
SMSCPDU类型OAPIDDCSSCTSUDLUD（0～140octed）
其中，SMSC为短消息业务中心地址，DA/OA为源/目的地址，PID为协议识别，DCS为数据编码，UDL为用户数据长度，UD为用户数据，VP为有效时间，MR指明是发出信息，SCTS指明短消息到达业务中心的时间。
2 PDU格式下短信息的接收
根据设置不同，手机将收到的短消息保存在缓存单元或存入SIM卡，单片机从手机中接收短消息实质上就是从SIM或缓存中读出信息。这主要利用AT+CMGR和AT+CMGL两条指令来完成，其工作过程见图2。
由于不同的厂商对AT指令集的解释代码和响应信息不一样，所以单片机首先要确认能否与手机建立起通信，一般用ATE指令完成此确认；然后用AT+CMGF指令选定短消息的数据格式；在收到手机的正确回答反以AT指令完成读出功能。一般用AT+CMGL读取以前的信息，在收到手机的RING（振铃）数据时，用AT+CMGR读取实时信息。
以下是笔者设计的物流数据采集系统中用到的接收SMS的一个实例，它说明了PDU模式的应用。单片机发送和接收（手机回答）均为ASCII码。所用手机为SIEMENS S3508i。
操作过程如下（{}内为注释）:
发送：ATE
手机回答：OK {已建立联接}
发送：AT+CMGF=0 {选用PDU格式}
手机回答：OK {允许选择PDU格式}
发送：AT+CMGL=2 {列出已有的短信息}
手机回答：+CMGL：1，2，，24{1表示信息个数，2表示未发信息，24表示信息总容量}
0D71683108370105F004000D81683179133208F
10000026080410033802632184CF682D
95E0DC2B36D3D170A0243106933D97A
0243106933D97A02451068B1983492608
OK
以上这组PDU格式的十六进制字符串，不但包含了短消息的内容，同时包含了发送者的手机号码、短信息中心号码、短消息发送时间等。
下面对信息内容进行分析：
0D：短信息中心地址（号码）长度。
91：短信息中心号码类型，91是TON/NPI。TON/NPI遵守International/E.164标准，指在号码前需加'+'号；此外还可直有其他数值，但91最常用。
683108370105F0：SMSC 短信息所使用的服务中心号码13807310500。它经过十六进制以字节为单位的高低半字节换位处理，号码是奇数的添F，构成一个HEX字节。
04：PDU类型，文件头字节。
0B：主叫号码长度。
81：主叫号码类型。
3179133208F1：0A主叫号码，也经过了处理，实际号码为13973123801。
00：PID，为协议标识。
00：DCS短信息编码类型是GSM Default Alphabet，即由7位ASCII码移位组成8位十六进制码（octet），其方法见表2。
1sthexB0A6A5A4A3A2A1A02ndhexC1C0B6B5B4B3B2B13rdhexD2D1
D0C6C5C4C3C24thhexE3E2E1E0D6
D5D4D35thhexF4F3F2F1F0E6E5E46thhexG5G
4G3G2G1G0F6F56thhexH6H5H4H3H2H1H0G6
02608041003380:SCTS短信息发送时间，02/06/08/14：00：33.08。
26：UDL经处理后的8位码（octet）短信息字节长度，它小于消息ASCII码的长度。
32184CF682D95E30DC2B36D3D170A024310693
3D97A0243106933D97A02451068B1983492608：
UD 编码后的PDU数据，短信息内容“2002/06/08/13：48ID102OKID10
3OK ID201FAIL”。
3 短信息的发送
与接收短信息一样，发送时也要先建立联接，传送一些初始化指令，然后发送短消息内容。下面是用SIEMENS S3508i发
送一个短信息的例子，内容为：“2002/06/08/13:48 ID102OK ID103OK ID201FAIL”。其
ASCII码为：“32030322F30362F30382F31333A34382049443130324F4B
2049443130334F4B2049443230314641494C20”。
发送：ATE {请求建立联接}
手机回答：OK {已建立联接}
发送：AT+CMGF=0 {选择PDU模式}
手机回答：OK
发送：AT+CSMS=0{检测手机是否支持SMS命令}
手机回答：OK
发送：AT+CMGS=52{发送短信息，52 octets（不包括最初9个短信息元字节）}
手机回答：>{允许上传数据，ASCII码是（$20H，$2EH）}
发送：0891683108701305F011000B81317913320
8F10000AA2632184CF682D95
E30DC2B36D3D170A0243106933D97A02431069
33D97A02451068B19834926081A
不计最初9个短消息信元字节，本短信息有52字节（104个字符）。AT+CMGS仅说明了SMSC信息内容的长度，在收到手机回答的>符号手才发送PDU数据串，并以（CTRL^Z）结束。
PDU数据串的内容说明如下：
08：短信息信元SMSC（短信息中心号码）的字节长度
91：短信息中心号码类型，91表明中心号码是国际通用电话号码。
683108701305F0：短信息中心号码：8613807310500。
11：PDU SMS发送的文件头字节。这里11指正常发送短信息。
00：信息类型。这里00指让手机自动加上主叫号码。
0B：被叫号码长度。
81：被叫号码类型。
3179133208F1：被叫号码13973123801。
00：协议标识。
00：短信息编码类型是GSM Default Alphabet。
AA：短信息被保留的时间为4天，其计算方法依照表3。
VP值短消息有效时间长度0～143（VP+1）×5分钟144～16712时+（VP-143）×30分168～1961天×（VP-166）197～2551周×（VP-192）
26：PDU格式短信息编码后字节长度。
32184CF682D95E30DC2B36D3D170A0243106
933D97A0243106933D
97A02451068B1983492608：编码后的PDU数据，短信息内容为“2002/06/08/13：
48ID102OKID103OK ID201FAIL”。
1A：ASCII码CTRL^Z：报文结束标志。
4 应用情况及常见主要问题的解决
笔者用MCS-51系列的单片机研制了一个手持式的数据采集产品，通过SIMEENS手机，利用GSM的SMS传输数据。经过在国内多个省市较大数量长期广泛的使用，性能良好，没有出现数据丢失的现象。证明上述设计用，性能良好，没有出现数据丢失的现象。证明上述设计是正确的。但在调试和试用阶段也遇到了如下问题：
（1）接口电平
手机的电缆接口电平一般是3V左右，单片机系统的工作电压一般为2.7～5.5V，范围较宽，为保证数据传输的正确，需在接口加电平限制电路，详见图1。
（2）部分城市无法使用
一些城市的SMS平台不允许使用缺省短消息服务中心号码的协议，只需在发送的PDU数据前面几个字节加上中心号码即可，详见本文发送实例。
（3）不能接收已正确发送的短消息
除GSM的SMS信道拥塞原因外，主要是PDU中PID字节的设置，使得收到的信息要存入SIM卡，而SIM卡已满，故不再接收信息。改变PID的设置即可。
（4）收不到开机前的短消息
主要是发送数据时，对短消息有效时间VP值设置不当造成的。
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