通过串口收发短消息(下)

 

Q PDU的核心编码方式已经清楚了，如何实现用AT命令收发短消息呢？

A 在上篇中，我们已经讨论了7-bit, 8bit和UCS2这几种PDU用户信息的编码方式，并且给出了实现代码。现在，重点描述PDU全串的编码和解码过程，以及GSM 07.05的AT命令实现方法。这些是底层的核心代码，为了保证代码的可移植性，我们尽可能不用MFC的类，必要时用ANSI C标准库函数。
首先，定义如下常量和结构：

// 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;

大家已经注意到PDU串中的号码和时间，都是两两颠倒的字符串。利用下面两个函数可进行正反变换：

// 正常顺序的字符串转换为两两颠倒的字符串，若长度为奇数，补'F'凑成偶数// 如："8613851872468" --> "683158812764F8"// pSrc: 源字符串指针// pDst: 目标字符串指针// nSrcLength: 源字符串长度// 返回: 目标字符串长度int gsmInvertNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength){    int nDstLength;   // 目标字符串长度    char ch;          // 用于保存一个字符        // 复制串长度    nDstLength = nSrcLength;        // 两两颠倒    for(int i=0; i<nSrcLength;i+=2)    {        ch = *pSrc++;        // 保存先出现的字符        *pDst++ = *pSrc++;   // 复制后出现的字符        *pDst++ = ch;        // 复制先出现的字符    }        // 源串长度是奇数吗？    if(nSrcLength & 1)    {        *(pDst-2) = 'F';     // 补'F'        nDstLength++;        // 目标串长度加1    }        // 输出字符串加个结束符    *pDst = '/0';        // 返回目标字符串长度    return nDstLength;}    // 两两颠倒的字符串转换为正常顺序的字符串// 如："683158812764F8" --> "8613851872468"// pSrc: 源字符串指针// pDst: 目标字符串指针// nSrcLength: 源字符串长度// 返回: 目标字符串长度int gsmSerializeNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength){    int nDstLength;   // 目标字符串长度    char ch;          // 用于保存一个字符        // 复制串长度    nDstLength = nSrcLength;        // 两两颠倒    for(int i=0; i<nSrcLength;i+=2)    {        ch = *pSrc++;        // 保存先出现的字符        *pDst++ = *pSrc++;   // 复制后出现的字符        *pDst++ = ch;        // 复制先出现的字符    }        // 最后的字符是'F'吗？    if(*(pDst-1) == 'F')    {        pDst--;        nDstLength--;        // 目标字符串长度减1    }        // 输出字符串加个结束符    *pDst = '/0';        // 返回目标字符串长度    return nDstLength;}

以下是PDU全串的编解码模块。为简化编程，有些字段用了固定值。

// PDU编码，用于编制、发送短消息// pSrc: 源PDU参数指针// pDst: 目标PDU串指针// 返回: 目标PDU串长度int gsmEncodePdu(const SM_PARAM* pSrc, char* pDst){    int nLength;             // 内部用的串长度    int nDstLength;          // 目标PDU串长度    unsigned char buf[256];  // 内部用的缓冲区        // SMSC地址信息段    nLength = strlen(pSrc->SCA);    // SMSC地址字符串的长度        buf[0] = (char)((nLength & 1) == 0 ? nLength : nLength + 1) / 2 + 1;    // SMSC地址信息长度    buf[1] = 0x91;        // 固定: 用国际格式号码    nDstLength = gsmBytes2String(buf, pDst, 2);        // 转换2个字节到目标PDU串    nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc->SCA, &pDst[nDstLength], nLength);    // 转换SMSC到目标PDU串        // TPDU段基本参数、目标地址等    nLength = strlen(pSrc->TPA);    // TP-DA地址字符串的长度    buf[0] = 0x11;            // 是发送短信(TP-MTI=01)，TP-VP用相对格式(TP-VPF=10)    buf[1] = 0;               // TP-MR=0    buf[2] = (char)nLength;   // 目标地址数字个数(TP-DA地址字符串真实长度)    buf[3] = 0x91;            // 固定: 用国际格式号码    nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], 4);  // 转换4个字节到目标PDU串    nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc->TPA, &pDst[nDstLength], nLength); // 转换TP-DA到目标PDU串        // TPDU段协议标识、编码方式、用户信息等    nLength = strlen(pSrc->TP_UD);    // 用户信息字符串的长度    buf[0] = pSrc->TP_PID;        // 协议标识(TP-PID)    buf[1] = pSrc->TP_DCS;        // 用户信息编码方式(TP-DCS)    buf[2] = 0;            // 有效期(TP-VP)为5分钟    if(pSrc->TP_DCS == GSM_7BIT)        {        // 7-bit编码方式        buf[3] = nLength;            // 编码前长度        nLength = gsmEncode7bit(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength+1) + 4;    // 转换TP-DA到目标PDU串    }    else if(pSrc->TP_DCS == GSM_UCS2)    {        // UCS2编码方式        buf[3] = gsmEncodeUcs2(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength);    // 转换TP-DA到目标PDU串        nLength = buf[3] + 4;        // nLength等于该段数据长度    }    else    {        // 8-bit编码方式        buf[3] = gsmEncode8bit(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength);    // 转换TP-DA到目标PDU串        nLength = buf[3] + 4;        // nLength等于该段数据长度    }    nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], nLength);        // 转换该段数据到目标PDU串        // 返回目标字符串长度    return nDstLength;}    // PDU解码，用于接收、阅读短消息// pSrc: 源PDU串指针// pDst: 目标PDU参数指针// 返回: 用户信息串长度int gsmDecodePdu(const char* pSrc, SM_PARAM* pDst){    int nDstLength;          // 目标PDU串长度    unsigned char tmp;       // 内部用的临时字节变量    unsigned char buf[256];  // 内部用的缓冲区        // SMSC地址信息段    gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取长度    tmp = (tmp - 1) * 2;    // SMSC号码串长度    pSrc += 4;              // 指针后移    gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->SCA, tmp);    // 转换SMSC号码到目标PDU串    pSrc += tmp;        // 指针后移        // TPDU段基本参数、回复地址等    gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取基本参数    pSrc += 2;        // 指针后移    if(tmp & 0x80)    {        // 包含回复地址，取回复地址信息        gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取长度        if(tmp & 1) tmp += 1;    // 调整奇偶性        pSrc += 4;          // 指针后移        gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->TPA, tmp);    // 取TP-RA号码        pSrc += tmp;        // 指针后移    }        // TPDU段协议标识、编码方式、用户信息等    gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst->TP_PID, 2);    // 取协议标识(TP-PID)    pSrc += 2;        // 指针后移    gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst->TP_DCS, 2);    // 取编码方式(TP-DCS)    pSrc += 2;        // 指针后移    gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->TP_SCTS, 14);        // 服务时间戳字符串(TP_SCTS)     pSrc += 14;       // 指针后移    gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 用户信息长度(TP-UDL)    pSrc += 2;        // 指针后移    if(pDst->TP_DCS == GSM_7BIT)        {        // 7-bit解码        nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp & 7 ? (int)tmp * 7 / 4 + 2 : (int)tmp * 7 / 4);  // 格式转换        gsmDecode7bit(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 转换到TP-DU        nDstLength = tmp;    }    else if(pDst->TP_DCS == GSM_UCS2)    {        // UCS2解码        nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2);        // 格式转换        nDstLength = gsmDecodeUcs2(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 转换到TP-DU    }    else    {        // 8-bit解码        nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2);        // 格式转换        nDstLength = gsmDecode8bit(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 转换到TP-DU    }        // 返回目标字符串长度    return nDstLength;}

依照GSM 07.05，发送短消息用AT+CMGS命令，阅读短消息用AT+CMGR命令，列出短消息用AT+CMGL命令，删除短消息用AT+CMGD命令。但AT+CMGL命令能够读出所有的短消息，所以我们用它实现阅读短消息功能，而没用AT+CMGR。下面是发送、读取和删除短消息的实现代码：

// 发送短消息// pSrc: 源PDU参数指针BOOL gsmSendMessage(const SM_PARAM* pSrc){    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// 用+CMGL代替+CMGR，可一次性读出全部短消息// 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        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            TRACE("  index=%d/n",pMsg->index);                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// 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;}

以上发送AT命令过程中用到了WriteComm和ReadComm函数，它们是用来读写串口的，依赖于具体的操作系统。在Windows环境下，除了用MSComm控件，以及某些现成的串口通信类之外，也可以简单地调用一些Windows API用实现。以下是利用API实现的主要代码，注意我们用的是超时控制的同步(阻塞)模式。

// 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;}

Q 在用AT命令同手机通信时，需要注意哪些问题？

A 任何一个AT命令发给手机，都可能返回成功或失败。例如，用AT+CMGS命令发送短消息时，如果此时正好手机处于振铃或通话状态，就会返回一个"+CMS ERROR"。所以，应当在发送命令后，检测手机的响应，失败后重发。而且，因为只有一个通信端口，发送和接收不可能同时进行。
如果串口通信用超时控制的同步(阻塞)模式，一般做法是专门将发送/接收处理封装在一个工作子线程内。因为代码较多，这里就不详细介绍了。所附的Demo中，包含了完整的子线程和发送/接收应用程序界面的源码。

Q 以上AT命令，是不是所有厂家的手机都支持？

A ETSI GSM 07.05规范直到1998年才形成最终Release版本(Ver 7.0.1)，在这之前及之后一段时间内，不排除各厂商在DTE-DCE的短消息AT命令有所不同的可能性。我们用到的几个PDU模式下的AT命令，是基本的命令，从原则上讲，各厂家的手机以及GSM模块应该都支持，但可能有细微差别。

Q 用户信息(TP-UD)内除了一般意义上的短消息，还可以是图片和声音数据。关于手机铃声和图片格式方面，有什么规范吗？

A 为统一手机铃声、图片格式，Motorola和Ericsson, Siemens, Alcatel等共同开发了EMS(Enhanced Messaging Service)标准，并于2002年2月份公布。这些厂商格式相同。但另一手机巨头Nokia未参加标准的制定，手机铃声、图片格式与它们不同。所以没有形成统一的规范。EMS其实并没有超越GSM 07.05，只是TP-UD数据部分包含一定格式而已。各厂家的手机铃声、图片格式资料，可以查阅相关网站。

Q 用户信息(TP-UD)其实可以是任何的自定义数据，是吗？

A 是的，尽管手机上会显示乱码。这种情况下，编码方式已经没有任何意义。但注意仍然要遵守规范。比如，若指定7-bit编码方式，TP-UDL应等于实际数据长度的8/7(用进一法，而不是四舍五入)。在利用SMS进行点对点或多点对一点的数据通信的应用中，可以传输各种自定义数据，如GPS信息，环境监测信息，加密的个人信息，等等。
如果在传输自定义数据的同时还要收发普通短消息，最简单的办法是在数据前面额外加个识别标志，比如"FFFF"，以区分自定义数据和普通短消息。