深入浅出串口编程（6）――综合实例

深入浅出串口编程（6）

[align=center]――综合实例[/b][/b][/align][align=center] [/b]宋宝华[/b] [email]21cnbao@21cn.com[/email][/b][/b][/align]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.[/b]短信控制终端[/b]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：[align=center][/align] 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.[/b]程序实例[/b][/b]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”：[align=center][/align]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,273,268,45,14END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_MAPEND_MESSAGE_MAP()感谢《通过串口收发短消息》一文的作者bhw98（主页：http://www.csdn.net/develop/author/netauthor/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[/b][/b]// 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[/b]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 SM_PARAM smParam; smParam = CreateSMPARAMStruct(desPhoneNum,smsContent); //发送短信息 gsmSendMessage(smParam);}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 strcat(pdu, "\x01a"); // 以Ctrl-Z结束 gsmString2Bytes(pdu, &nSmscLength, 2); // 取PDU串中的SMSC信息长度 nSmscLength++; // 加上长度字节本身 // 命令中的长度，不包括SMSC信息长度，以数据字节计 sprintf(cmd, "AT+CMGS=%d\r", nPduLength / 2-nSmscLength); // 生成命令 WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 先输出命令串 nLength = ReadComm(ans, 128); // 读应答数据 // 根据能否找到"\r\n> "决定成功与否 if (nLength == 4 && strncmp(ans, "\r\n> ", 4) == 0) { WriteComm(pdu, strlen(pdu)); // 得到肯定回答，继续输出PDU串 nLength = ReadComm(ans, 128); // 读应答数据 // 根据能否找到"+CMS ERROR"决定成功与否 if (nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0) { return TRUE; } } return FALSE;}读取短消息[/b]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 for(int i=0;i<smsNum;i++) { m_recvlist.AddString(CString(smsNum[i].TPA)+smsNum[i].TP_UD); } }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; ptr = ans; sprintf(cmd, "AT+CMGL\r"); // 生成命令，用+CMGL可一次性读出全部短消息 WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 输出命令串 nLength = ReadComm(ans, 1024); // 读应答数据 // 根据能否找到"+CMS ERROR"决定成功与否 if(nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0) { // 循环读取每一条短消息, 以"+CMGL:"开头 while((ptr = strstr(ptr, "+CMGL:")) != NULL) { ptr += 6; // 跳过"+CMGL:" sscanf(ptr, "%d", &pMsg->index); // 读取序号 ptr = strstr(ptr, "\r\n"); // 找下一行 ptr += 2; // 跳过"\r\n" gsmDecodePdu(ptr, pMsg); // PDU串解码 pMsg++; // 准备读下一条短消息 nMsg++; // 短消息计数加1 } } return nMsg;}删除短消息[/b]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 WriteComm(cmd, strlen(cmd)); // 读应答数据 nLength = ReadComm(ans, 128); // 根据能否找到"+CMS ERROR"决定成功与否 if (nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0) { return TRUE; } return FALSE;}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/[/b]读/[/b]写串口[/b]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// pPort: 串口名称或设备路径，可用"COM1"或"\\.\COM1"两种方式，建议用后者// nBaudRate: 波特率// nParity: 奇偶校验// nByteSize: 数据字节宽度// nStopBits: 停止位BOOL OpenComm(const char *pPort, int nBaudRate, int nParity, int nByteSize, int nStopBits){ DCB dcb; // 串口控制块 COMMTIMEOUTS timeouts = { // 串口超时控制参数 100, // 读字符间隔超时时间: 100 ms 1, // 读操作时每字符的时间: 1 ms (n个字符总共为n ms) 500, // 基本的(额外的)读超时时间: 500 ms 1, // 写操作时每字符的时间: 1 ms (n个字符总共为n ms) 100 }; // 基本的(额外的)写超时时间: 100 ms hComm = CreateFile(pPort, // 串口名称或设备路径 GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 读写方式 0, // 共享方式：独占 NULL, // 默认的安全描述符 OPEN_EXISTING, // 创建方式 0, // 不需设置文件属性 NULL); // 不需参照模板文件 if (hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) return FALSE; // 打开串口失败 GetCommState(hComm, &dcb); // 取DCB dcb.BaudRate = nBaudRate; dcb.ByteSize = nByteSize; dcb.Parity = nParity; dcb.StopBits = nStopBits; SetCommState(hComm, &dcb); // 设置DCB SetupComm(hComm, 4096, 1024); // 设置输入输出缓冲区大小 SetCommTimeouts(hComm, &timeouts); // 设置超时 return TRUE;} // 关闭串口BOOL CloseComm(){ return CloseHandle(hComm);} // 写串口// pData: 待写的数据缓冲区指针// nLength: 待写的数据长度void WriteComm(void *pData, int nLength){ DWORD dwNumWrite; // 串口发出的数据长度 WriteFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumWrite, NULL);} // 读串口// pData: 待读的数据缓冲区指针// nLength: 待读的最大数据长度// 返回: 实际读入的数据长度int ReadComm(void *pData, int nLength){ DWORD dwNumRead; // 串口收到的数据长度 ReadFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumRead, NULL); return (int)dwNumRead;}编/[/b]解码GSM[/b]短消息[/b]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int gsmDecodeUcs2(const unsigned char *pSrc, //源编码串指针char *pDst, // pDst: 目标字符串指针int nSrcLength // nSrcLength: 源编码串长度); //可打印字符串转换为字节数据 返回: 目标数据长度//如："C8329BFD0E01" --> {0xC8, 0x32, 0x9B, 0xFD, 0x0E, 0x01}int gsmString2Bytes(const char *pSrc, // pSrc: 源字符串指针unsigned char *pDst, // pDst: 目标数据指针int nSrcLength // nSrcLength: 源字符串长度); // 字节数据转换为可打印字符串 返回: 目标字符串长度// 如：{0xC8, 0x32, 0x9B, 0xFD, 0x0E, 0x01} --> "C8329BFD0E01"int gsmBytes2String(const unsigned char *pSrc, // pSrc: 源数据指针char *pDst, // pDst: 目标字符串指针int nSrcLength // nSrcLength: 源数据长度);3.[/b]总结[/b][/b]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。