GSM通信模塊與單片機(jī)通信的區(qū)別在哪？應(yīng)用有哪些？

GSM模塊用于許多基于GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))技術(shù)的通信設(shè)備。它用于使用計(jì)算機(jī)與 GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。GSM 模塊只理解AT 指令，并能做出相應(yīng)的響應(yīng)。最基本的命令是“AT”，如果 GSM 響應(yīng) OK，那么它工作正常，否則它響應(yīng)“ERROR”。AT 指令有很多種，例如 ATA 接聽(tīng)電話(huà)，ATD 撥打電話(huà)，AT+CMGR 讀取信息，AT+CMGS 發(fā)送短信等。AT 指令后面應(yīng)該有回車(chē)，即 \r(十六進(jìn)制的 0D )，如“AT+CMGS\r”。我們可以使用這些命令來(lái)使用 GSM 模塊。

GSM 與 8051 接口

我們可以不使用 PC，而是使用單片機(jī)與 GSM 模塊進(jìn)行交互，在LCD上顯示 GSM 模塊的響應(yīng)。因此，我們將GSM 與 單片機(jī)(AT89S52) 連接。

GSM 與 8051 的連接非常簡(jiǎn)單，我們只需要從單片機(jī)發(fā)送 AT 命令并接收來(lái)自 GSM 的響應(yīng)并顯示在 LCD 上。我們可以使用單片機(jī)的串口與 GSM 通信，即使用 PIN 10(RXD)和 11(TXD)。

首先，我們需要將 LCD 連接到單片機(jī)，然后我們需要將GSM模塊連接單片機(jī)?，F(xiàn)在我們需要注意一下。首先，您需要檢查您的 GSM 模塊是否能夠在 TTL 邏輯下工作，或者它只能與 RS232 一起工作?；旧?，如果您的模塊板上有 RX 和 TX(帶 GND)引腳，那么它可以在 TTL 邏輯上工作。如果它沒(méi)有任何RX，TX引腳并且只有一個(gè)RS232端口(9針的串行端口)，那么您需要使用MAX232 IC將串行端口連接到微控制器。基本上MAX232用于將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 TTL 邏輯，因?yàn)槲⒖刂破髦荒茉?TTL 邏輯上工作。但如果GSM模塊有RX、TX引腳，則不需要使用MAX232或任何串口轉(zhuǎn)換器，可以直接將GSM的RX連接到8051的TX(PIN 11)，將GSM的TX連接到8051的RX(PIN 10) 。在我們的例子中，使用了 SIM900A 模塊，它有 RX、TX 引腳，所以我沒(méi)有使用 MAX232。

GSM 與 AT89S52單片機(jī)連接的電路圖如上圖所示。連接后，我們只需要編寫(xiě)程序?qū)?AT 命令發(fā)送到 GSM 并在 LCD 上接收其響應(yīng)。如上所述，AT 命令有很多，但本文的范圍只是測(cè)試GSM 與 8051 連接，因此我們將發(fā)送命令“AT”，后跟“\r”(十六進(jìn)制的 0D)。這會(huì)給我們一個(gè)“OK”的響應(yīng)。但是您可以以此擴(kuò)展此程序以使用 GSM 的其他功能。

GPRS模塊和GSM模塊的對(duì)比

GPRS模塊其實(shí)是GSM模塊的一種拓展，傳輸功能及分組數(shù)據(jù)承載是GPRS模塊后續(xù)發(fā)展出來(lái)的。GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)，GSM是全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，他們一個(gè)是電路交換，一個(gè)是分組交換屬于兩個(gè)不一樣的系統(tǒng)。

下面我們?cè)诰唧w分析一下GSM模塊和GPRS模塊的幾個(gè)不同點(diǎn)

1.計(jì)算方式的不同

GSM根據(jù)連接時(shí)間收費(fèi)。如果對(duì)視頻通話(huà)和互聯(lián)網(wǎng)接入沒(méi)有要求，7。成本比較。就成本而言，GSM模塊更合適。

2.傳輸距離不同。

GPRS模塊可以在一個(gè)數(shù)據(jù)包中傳輸1024字節(jié)，也可以傳輸更多數(shù)據(jù)。如果有自動(dòng)分包協(xié)議，就傳輸距離而言，傳輸數(shù)據(jù)的大小是不同的。

3.傳輸模式的不同。

GSM模塊傳輸相當(dāng)于2G頻段，包括主動(dòng)模式和被動(dòng)模式?？梢钥闯?，GPRS模塊的傳輸速度很快。

4所使用的環(huán)境場(chǎng)景不同。

在儀表數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用環(huán)境方面，GPSR模塊適用的應(yīng)用環(huán)境是單數(shù)據(jù)量大、頻率高的數(shù)據(jù)采集環(huán)境，GSM模塊適用于數(shù)據(jù)量小、采集間隔大的環(huán)境。

5.訪(fǎng)問(wèn)速度不同。

超過(guò)十倍的速度一直受到大多數(shù)人的青睞。GPRS不僅具有更快的接入速度，而且GSM需要10-30秒。與GSM的9.6kbps接入速度相比，“快”。

GPRS模塊與GSM模塊的區(qū)別。

6.信號(hào)的不同。

就網(wǎng)絡(luò)要求而言，GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)要求較低，一個(gè)網(wǎng)格信號(hào)發(fā)送信息沒(méi)有問(wèn)題。

前面講解的都是單片機(jī)自身的一些功能，并未涉及單片機(jī)與其它單片機(jī)或者計(jì)算機(jī)之間通信。那么單片機(jī)與其它設(shè)備之間又是怎么通信的呢?通常來(lái)講有兩種通信方式，即并行通信與串行通信。

兩個(gè)單片機(jī)之間的并口通信，以 8 位為例，直接將單片機(jī) 1 的 8 位 I/O 口 P0 與單片機(jī) 2 的 P1 相連接，在同步時(shí)鐘信號(hào)的作用進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。以單片機(jī) 1 向單片機(jī) 2 傳輸數(shù)據(jù) 0x7B 為例，單片機(jī) 1 只需將數(shù)據(jù) 0x7B 輸出到 P0 口上，單片機(jī) 2 在同步時(shí)鐘信號(hào)的步調(diào)下將 0x7B 直接讀取。此時(shí)同步時(shí)鐘信號(hào)的周期長(zhǎng)短將決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，周期越短，速度越快。并口通信的最大?yōu)點(diǎn)為速度快，一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以傳播一個(gè)字節(jié)，甚至多個(gè)字節(jié)，缺點(diǎn)為需要占用大量的 I/O 口資源，對(duì)于大多數(shù)資源緊張的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，這種方法是不可取的，而串行通信有效的解決了資源問(wèn)題。

STC89C52 系列單片機(jī)配置了串行方式通信接口，對(duì)應(yīng)單片機(jī)的管腳 P3.0/RxD，串行數(shù)據(jù)接收引腳、P3.1/TxD，串行數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。如上圖所示，單片機(jī) 1 的串行發(fā)送引腳 TxD 與單片機(jī) 2 的串行數(shù)據(jù)接收引腳 RxD 相連接，形成了一條單片機(jī) 1 發(fā)送、單片機(jī) 2 接收的數(shù)據(jù)通信鏈路。單片機(jī) 2 的 TxD 與單片機(jī) 1 的 RxD 連接，形成了一條單片機(jī) 2 發(fā)送、單片機(jī) 1 接收數(shù)據(jù)的通信鏈路。單片機(jī) 1 的 GND 與單片機(jī) 2 的 GND 相連接確保了兩個(gè)單片機(jī)在同一電源基準(zhǔn)下工作。接下來(lái)講解單片機(jī)串行通信的工作原理。

同樣以單片機(jī) 1 向單片機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 0x7B 為例，二進(jìn)制表示為 01111011，單片機(jī)依次 01111011 的最低位‘1’到最高位‘0’依次發(fā)送出去。發(fā)送 1 的時(shí)候?yàn)閷?TxD 拉高’一段時(shí)間’，發(fā)送 0 的時(shí)候?yàn)閷?TxD 拉低‘一段時(shí)間’，即發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候后，每發(fā)送一位都持續(xù)‘一段時(shí)間’，發(fā)送 0x7B 的從低位到高位的順序?yàn)椋?->1->0->1->1->1->1->0。“一段時(shí)間”的長(zhǎng)短決定了單片機(jī)的串口傳輸?shù)乃俣?，時(shí)間越短，傳輸速度越快。那么在同樣位傳輸速率的情況下，并行通信速度為串行通信的 8 倍，顯然串行通信以犧牲速度的方式換取了更多的資源，這就是時(shí)間換資源的概念。

上面講解的“一段時(shí)間”實(shí)際上為單片機(jī)串口傳輸 1 位數(shù)據(jù)所耗費(fèi)的時(shí)間，在應(yīng)用中我們常常把 1 秒傳輸多少位來(lái)衡量單片機(jī)串口傳輸速率，這就是波特率的概念。例如通信雙方約定波特率為：9600bps，即每秒傳輸 9600 位(bps：bit per second)。波特率在單片串口通信中為非常重要的參數(shù)指標(biāo)，通信雙方只有在約定共同的波特率下才能保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。

在單片機(jī)串口通信中，并沒(méi)有同步時(shí)鐘信號(hào)來(lái)統(tǒng)一數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，通過(guò)雙方約定的波特率來(lái)保證數(shù)據(jù)的通信。以單片機(jī) 1 向單片機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù)為例，假設(shè)雙方設(shè)定的波特率為 9600bps，那么單片機(jī) 2 是怎么知道單片機(jī) 1 什么時(shí)候給它發(fā)送數(shù)據(jù)，又是什么時(shí)候結(jié)束的呢?

這里我們引入兩個(gè)重要的概念，起始位和停止位。單片機(jī)在沒(méi)有進(jìn)行串口通信的情況下，數(shù)據(jù)發(fā)送引腳 TxD 為高電平，當(dāng)單片機(jī) 1 需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先通過(guò) TXD 發(fā)送一位“0”，即把單片機(jī) TxD 從高電平拉低，當(dāng)單片機(jī) 2 檢測(cè)到數(shù)據(jù)接收引腳 RxD 的低電平后便開(kāi)始接收數(shù)據(jù)了。那么這里單片機(jī) 1 發(fā)送的第一位“0”稱(chēng)為起止位。緊接著單片機(jī) 1 將 8 位數(shù)據(jù)依次發(fā)送出去，當(dāng) 8 位數(shù)據(jù)發(fā)送完后，單片機(jī)發(fā)送一位“1”，單片機(jī) 2 接收完 8 位數(shù)據(jù)后，又接收到一位“1”，便知道停止發(fā)送數(shù)據(jù)了，至此便完成了一次數(shù)據(jù)的傳輸。這里單片機(jī) 1 發(fā)送的最后一位“1”稱(chēng)之為停止位。根據(jù)上面的步驟，完成一次數(shù)據(jù)的傳輸，包括起始位、8 位數(shù)據(jù)、停止位，總共 10 位數(shù)據(jù)，如下圖所示。這里的 10 位數(shù)據(jù)稱(chēng)之為一幀數(shù)據(jù)。

下面講解一下單片機(jī)串口的工作原理。STC89C52系列單片機(jī)串口內(nèi)部模塊有兩個(gè)獨(dú)立的串行口緩沖寄存器(SBUF)，兩個(gè)寄存器均為8位，一個(gè)為發(fā)送SBUF，只能往里寫(xiě)數(shù)據(jù)、另一個(gè)為接收SBUF、只能讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機(jī)要通過(guò)串口往外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需要將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送SBUF中，通過(guò)TxD引腳將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，內(nèi)部硬件自動(dòng)置位TI,即TI=1，請(qǐng)求中斷處理。前面講過(guò)串口中斷是單片機(jī)中斷源的一種，產(chǎn)生中斷后，程序進(jìn)入串口中斷函數(shù)。同樣，當(dāng)單片機(jī)接收到一幀數(shù)據(jù)后，內(nèi)部硬件自動(dòng)置位RI，即RI=1，請(qǐng)求串口中斷處理，進(jìn)入串口中斷函數(shù)。讀取接收SBUF可獲得通過(guò)串口接收到的數(shù)據(jù)。

在單片機(jī)內(nèi)部編程中兩個(gè)寄存器共用 SBUF 這個(gè)名字，那么怎么區(qū)分是對(duì)發(fā)送還是接收 SBUF 進(jìn)行操作呢?由于這兩個(gè)寄存器一個(gè)只能讀、另一個(gè)只能寫(xiě)。當(dāng)程序中往 SBUF 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，則代表操作發(fā)送 SBUF，當(dāng)程序中讀取 SBUF 的數(shù)據(jù)時(shí)，則代表操作接收 SBUF。

通過(guò)上面的介紹，無(wú)論是接收到一幀數(shù)據(jù)，還是發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)，程序都會(huì)產(chǎn)生串口中斷，那么在串口中斷程序中是怎么區(qū)分來(lái)的是接收中斷還是發(fā)送中斷呢?在單片機(jī)串口中斷程序開(kāi)始的地方通過(guò)查詢(xún)中斷標(biāo)志位 TI、RI 哪個(gè)為 1 來(lái)判斷串口中斷的類(lèi)型。