基于WAVECOMQ2403A模块短信的设计与实现

第8卷第4期2009年11月淮阴师范学院学报(自然科学版)JO URNAL OF HUAIYIN TEACHERS CO LLEGE (NA TUR AL SCIENCE EDITIO N)Vol 8No 4Nov.2009基于WAVECOM Q2403A 模块短信终端的设计与实现金法华(淮阴师范学院计算机科学与技术学院,江苏淮安 223300)摘 要:在分析WAVEC OM Q2403A GSM 模块原理、特性以及外围电路接口的基础上,详细给出了短信终端的电源电路、SI M 卡电路、监控电路以及与PC 机的接口等电路的设计原理、方法及各单元电路图.关键词:短信息;Q2403A;GSM中图分类号:TP311 52 文献标识码:A 文章编号:1671 6876(2009)04 0293 04收稿日期:2009 09 10基金项目:淮安市科技支撑计划项目(HAG08014)作者简介:金法华(1957 ),男,江苏涟水人,讲师,主要从事单片机,嵌入式系统等研究.0 引言GSM 是基于时分多址技术、目前应用最为广泛的一种移动通信系统,现已建成覆盖全国的GSM 通信网,是我国公众通信的主要方式,主要提供数据、短信息、话音等多种业务.GSM 的短信息业务无需拨号连接,把要发送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用户,即使用户没开机短信息也不会丢失.GSM 短消息除可以传输文字信息以外,还可以传输各种监控数据,能广泛用于车辆定位导航、远程监控、无人值守的自动数据采集等方面.图1是基于GSM 短信息应用系统的一个实例(远程测控系统的示意图),短信终端连接到PC 机的COM 口,借助于GSM 网络和专用软件,接收来自远程单片机系统中传感器的测量数据,或者向远程单片机系统发送控制命令,控制执行器完成某种操作.在该系统中,短信终端是重要部件之一.图1 基于GSM 短信息的远程测控系统GSM 的短信息服务主要提供点对点或点对多点的服务.SMS 协议规定,一条短消息的长度不得超过140个字节,按照Text 模式,最多可以传送160个ASCII 字符(使用7 bits 编码),按照PDU 模式,最多可以传送70个Unicode(UCS2)文本信息.短信息所能承载的数据量虽然不大,但用于远程传输测量数据、控制命令等应该是足够的.1 总体结构GSM 模块是短信终端的核心部件,其质量好坏直接影响短信终端的性能,法国WAVECOM 公司的工业级GSM 模块Q2403A 支持E GSM900/GSM1800双频段,可以通过SMS 、C SD 或是GPRS 进行数据收发及处理语音通讯,其短消息功能完备,完全可以满足设计要求.除GSM 模块外,短信终端还必需包括电图2 短信终端结构框图源电路、SI M 卡电路、串行接口电路、监控电路等部件,图2为短信终端的结构框图.监控电路用于上电时启动Q2403A 模块以及监视其的工作情况,当发现Q2403A 通信异常时,对其进行重启操作,保证模块在无人值守的情况下连续稳定工作.Q2403A 的异步串行通信接口是TTL 电平,与PC 机COM 口的RS232C 电平不兼容,串行通信接口电路就是用于TTL 与RS232C 之间的电平转换.2 短信终端的设计2 1 Q2403A 模块的结构及性能Q2403A 模块内部主要由ARM9处理器、电源电路、射频电路、存储器、音频电路、SIM 卡电路等部分组成,通过60脚的通用接口,与外围电路连接.外围电路包括电源电路,监控电路,串行通信接口电路,SIM 卡座电路和天线等.图3 60脚连接器 图4 连接器插座的PCB 焊盘图Q2403A 的电源电压为3 6V,功耗在EGSM900(4类)为2W,在GSM1800(1类)为1W,其结构紧凑,外部尺寸仅为58 3 32 2 3 9m m,重量20g,可以很方便地嵌入我们的系统中.2 2 60脚连接器结构表1 Q2403A 的引脚名称与说明引脚编号信号名称说明3SIMCLK SIM 卡时钟5SIMRST SIM 卡复位6O N/~OFF 模块电源控制7SIMDA TA SIM 卡数据9SIMVCC SIM 卡电源11VDD 基带部分电源正14~R ST 模块复位32R X RS232接口(接收)39TX RS232接口(发送)55+VBA TT 57+VBA TT 58+VBA TT 射频部分电源正59+VBA TT 60+VBA TTQ2403A 的60脚连接器提供了电源、LCD 、键盘、话筒、耳机、SI M 卡、异步串行通信、SPI 总线等接口以及复位、重启等控制信号与外围电路的接口,如图3所示.模块与外围电路的PCB 板连接时,需要与之配套的插座,图4是插座在PCB 板上的焊盘图[1].连接器的60个引脚中,与本设计有关的引脚见表1,与设计无关的引脚空着不用.2 3 电源电路设计电源是GSM 终端设计的关键之一,由于在GSM/GPRS 的猝发任务期间,电源必须能够承受短时间内高峰值电流(2A),而纹波不得超过一定限额,所以,对电源的内阻及波纹有较高的要求.Q2403A 模块需要两种电源.一是VBATT,用来供应射频部分;二是VDD,用来供应基带部分.为了简化设计,我们将这两个部分连接在一起,使用3 6V 电源.电源部分采用美国国家半导体公司生产的3A 电流输出降压开关型集成稳压电路LM2576ADJ [2],它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1 23V),并具有完善的保护电路,包括电流限制及热关断294淮阴师范学院学报(自然科学版)第8卷电路等,利用该器件只需极少的外围元件便可构成高效稳压电路,电路原理图如图5所示.其中电感L1最好使用导磁率在10000高斯以上的磁鼓或环型磁芯和直径0 5m m 毫微米以上的铜线绕制.3 6V 直流输出(VCC)接Q2403A 的五个+VB ATT 脚,以减小电源电阻,地线与模块的金属屏蔽罩相连.电源电路布线时,尽量采用一点接地,以便尽可能降低干扰.2 4 串行通信接口电路设计为了能够将模块连接到计算机的C OM 口,需要使用TTL 到RS232C 的电平转换电路.电平转换电路与Q2403A 及DB9连接器连接的电路如图6所示,其中4个电容均为0 1 F,电路与PC 机连接时,DB9的2、3、5脚直接接PC 机C OM 口的2、3、5脚.PC 机通过C OM 口向Q2403A 发送AT 命令,控制其收发短信息,串行通信可选波特率为300到115200bps [3].图5 电源电路图 图6 电平转换电路图2 5 SIM 卡座电路设计SIM 卡座与Q2403A 的连接如图7所示,布线时要注意使SI M 卡座尽可能靠近模块60脚连接器.2 6 监控电路设计在Q2403A 模块通信期间,其射频电路是一个强大的干扰源,常常会导致模块内的微处理程序跑飞而死机.为此,我们用一个AVR ATtiny13单片机控制模块的打开与关闭,并监控模块的工作情况,一旦发现模块死机,立刻对模块进行重启操作.判断模块工作是否正常的依据是,用单片机的两个引脚同时监视PC 机与模块之间数据收发过程,当PC 机向模块发送完数据2s 内,模块未作出响应,则认为模块死机,便对模块进行重启.ATtiny13单片机内置电源管理和看门狗电路,不会出现死机现象.系统上电时,单片机也要对模块进行启动操作.启动模块的方法是,先将模块的ON/-OFF 脚置为低电平,保持500ms 后,再将该脚置高,模块就初始化并开始工作了,监控电路如图8所示.图7 SIM 卡座与Q2403A 的连接图 图8 监控电路原理图3 结论按照短信息收发系统对硬件平台的要求,及Q2403A 模块的特性,完成了系统的硬件设计,该系统硬件具有外围电路少、工作可靠性高等优点,经实际运行验证取得了满意的效果.就目前的测试结果而言,本短信终端具有较强的实用性,可应用于消息发布、环境监测、水文监测、农作物生长状况监测、交通管理、车辆跟踪定位、安防系统等许多领域.参考文献:[1] Wavecom.WISMO Quik Q2403series Product Specification [EB/OL].(2002 7 8)[2009 10 23].http://www.sends /295第4期金法华:基于WAVEC OM Q2403A 模块短信终端的设计与实现296淮阴师范学院学报(自然科学版)第8卷download/GPRS%20model%202D%20dev.pdf[2] National Semiconductor.LM2576/LM2576HV Series Simple Switche Data Sheet[EB/OL].(2004 08 15)[2009 11 25].h ttp:///ds/LM/LM2576.pdf[3] Maxim.Data Sheet of MAX232[EB/OL].(1999 11 20)[2009 11 23].http://datasheets.maxim /en/ds/DS232A.pdfThe Design and Implementation for SMS Terminal Based onModule of WAVECOM Q2403AJIN Fa hua(School of Computer Science and Technol ogy,Huaiyi n Normal Universi ty,Huaian Jiangsu223300,Chi na)Abstract: On the basis of the analysis of WAVEC OM Q2403A GSM module principle,characteristics and the ex ternal circuit interface,the paper give the design principle,method and circuit diagrams of power circuit,SIM card circuit monitoring circuit and interface circuit of PC of the SMS terminals in detail.Key words: short messages;Q2403A;GSM[责任编辑:李春红](上接第287页)[7] Chen T P,Wu X W.Characteris tics of activation function in sigma pi neural networks[J].Journal of Fudan Universi ty,1997,36(6):639 644.[8] 阎平凡.人工神经网络与模拟进化算法[M].北京:清华大学出版社,2002.[9] Lenze B.Note on a densi ty question for neural networks[J].Numerical Functional Analysis And Optimization,1994,15(7 8):909 913.[10] 李纯明,陈天平.Sigma pi神经网络中的逼近问题[J].科学通报,1996,41(8):683 684.[11] Cheney E W.Introduction of Approximation Theory[M].New York:McGraw Hill Book Co,1966.Simulation Study Based on Pi sigma Neural NetworkApproach to Fuzzy Modeling and ControlZ HOU Rong rong1,YAO Rong bin2,3,LI Sheng quan4(1.Department of Mathematics Physics,Taiz hou Teachers College,Taizhou Jiangsu225300,China)(2.Key Laboratory of Modern Acoustics,Minis try of Education Ins ti tution of Acous tics,Nanjing University,Nanji ng Jiangs u210008,China)(3.Physics and Elec tronic Engineeri ng Department of Li anyungang Teachers College,Lianyungang Jiangsu222006,China)(4.Aeronautical Science Key Lab for Smart Materials&Struc tures,Nanjing University of Aeronautics&As tronautics,Nanjing Jiangsu210016,Chi na)Abstract: A fuzzy neural network structure and study algorithms,based on T S fuzzy syste ms namely fuzzy pi sig ma neural network has been proposed.The neural network is used to enable improvement of fuzzy rules and modifi cation the membership functions.The fuzzy controller adopts one of the Zadeh s operators in order to make the BP algorithms been used.Simulation results are carried out to prove that this neural network is valid and feasible. Key words: pi sigma neural network;fuzzy modeling;T S model;nonlinear approximation;self study algorithm[责任编辑:李春红]。