帶USB接口的短信收發(fā)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，選用支持GSM網(wǎng)絡(luò)的模塊TC35i和帶有USB 接口的單片機(jī)開發(fā)而成。

　　1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要器件

　　本系統(tǒng)主要由短信收發(fā)模塊和兼有監(jiān)控實(shí)現(xiàn)USB接口雙重功能的單片機(jī)組成，即西門子公司的TC35i模塊和Cygnal 公司的C8051F320。系統(tǒng)框圖如圖1所示。本設(shè)計(jì)將TC35i終端與電腦相連 (通過USB接口,TC35i終端支持GSMU AT指令集),就可以通過自行編制的短信息收發(fā)軟件,利用PC的超級(jí)終端功能實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中英文點(diǎn)對點(diǎn)的雙向收發(fā),一次最多可以發(fā)送70個(gè)中文字符和160個(gè)英文字符。一旦消息被發(fā)送,那么發(fā)送人就會(huì)得到發(fā)送成功的通知。它還可以實(shí)現(xiàn)一次性群發(fā),最多可以發(fā)給10個(gè)用戶,并且有電話簿功能。該終端具有隨機(jī)收發(fā),實(shí)時(shí)接收,立即回復(fù),成本低等特性。

　　圖1 系統(tǒng)框圖

　　1.1 TC35i模塊的介紹

　　目前,國內(nèi)常用的GSM模塊有Waecome的WMO2、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列和西門子公司的TC35i，這些模塊各有所長。其中西門子公司的TC35i系列模塊性價(jià)比高，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。本設(shè)計(jì)就是選用西門子公司的TC35i。

　　TC35i 是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM 模塊,工作在EGSM900 和GSM1800 雙頻段,電源范圍為3.3～5.5 V ,可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號(hào), 功耗在EGSM900 (4 類) 和GSM1800 (1 類) 分別為2 W和1 W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。TC35i 的數(shù)據(jù)接口(CMOS 電平)通過AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300 b/s～115 kb/s , 自動(dòng)波特率為1.2 kb/s～115 kb/s。它支持Text和PDU 格式的SMS (Short Message Service,短消息),可通過AT 命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF 連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35i的核心，基帶處理器主要處理GSM 終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR 和EFR 語音信道編碼。

　　1.2 C8051F320的介紹

　　USB的特點(diǎn)是統(tǒng)一了周邊所有裝置的連接口，各種不同的插頭、插座都設(shè)計(jì)為統(tǒng)一規(guī)格，這就解決了哪一個(gè)裝置插頭要接在哪個(gè)連接口的問題。USB總線接口作為外設(shè)的通用接口，有其他接口無法比擬的優(yōu)勢。速度性能是USB技術(shù)的突出特點(diǎn)，它支持熱插拔，是真正的即插即用設(shè)備，支持雙向、同步傳輸，能保證某些需要連接數(shù)據(jù)流的設(shè)備需要。在進(jìn)行該USB設(shè)備開發(fā)之前，首先要根據(jù)具體使用要求選擇合適的USB控制器?，F(xiàn)在市場上供應(yīng)的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機(jī)(MCU)或純粹的USB接口芯片。筆者選用Cygnal公司的C8051F320芯片屬于前者。

　　Cygnal公司的C8051F系列單片機(jī)是集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)SoC。它具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，帶有USB收發(fā)器，完全遵循USB協(xié)議2.0，支持12 Mbps的全速傳輸或1.5 Mbps的低速傳輸，可時(shí)鐘恢復(fù)，不需額外的晶振(當(dāng)然根據(jù)設(shè)計(jì)習(xí)慣，也可以采用外部晶振)，提供有 8個(gè)端點(diǎn)(endpoint)，且每個(gè)端點(diǎn)的傳輸類型、傳輸方向均可自由配置。另外，它還集成有1 KB的USB SRAM和USB收發(fā)器，內(nèi)置的16 KB的Flash存儲(chǔ)器和256 B的內(nèi)部RAM，還可以訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，即XRAM。它還可以為固件提供足夠的存儲(chǔ)空間，不需要再擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。更重要的是C8051F320內(nèi)部包含有一個(gè)C2(Cygnal2-Wire)調(diào)試電路，通過2腳的C2接口使用開發(fā)套件，就可以進(jìn)行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試。另外，這2腳是公用的，它還有其他的功能，這樣設(shè)計(jì)PCB板就相對簡單些。

　　2 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用Cygnal C8051F320作為控制主芯片。Cygnal C8051F為兼容MCS-51內(nèi)核的單片機(jī),內(nèi)置8 KB Flash,擁有256字節(jié)RAM。由于內(nèi)置Flash,因此在電路設(shè)計(jì)上可以省去外接程序存儲(chǔ)器,縮小了PCB板的面積,也提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在這個(gè)GSM系統(tǒng)中,還有一些基本不變或者很少變化的量,比如子機(jī)的編號(hào)、號(hào)碼、短消息中心號(hào)碼等,這些數(shù)據(jù)可以作為常量直接寫入程序的Flash中。單片機(jī)通過串口和TC35i通信，單片機(jī)從TC35i接到外來的信息，并通過USB接口和PC機(jī)通信。