跟着网络和现代通讯技能的不断发展，长途无线通讯技能经过多年的研讨与实践运用，现如今在工业操控范畴有了非常重要的方位，而且发挥着越来越大的作用。文中依据厂家的要求，规划的无线通讯模块，首要完结了短信与数据收发功用，而且做到了模块的安稳，掉线之后可以主动重连。
1 无线通讯模块全体规划方案
模块首要有电源部分、主控部分、通讯部分、数据传输部分4个部分组成。通讯模块选用SIM900A进行无线通讯。主控模块选用STM32作为主控芯片，来操控短信的收发与数据传输的顺利进行。长途终端可所以手机或许上位机的数据中心软件，经过处理之后，贮存下来，便利日后的查询。本模块具有低功耗，便利灵敏，操作简略而且安稳，掉线之后可以主动衔接，运转进程非常安稳，而且本钱较低。
2 无线通讯模块硬件规划
2.1 功用需求
本文规划的无线通讯模块，要求单12V电源输入，模块上电运转后有相应的指示灯来指示模块的运转状况。别的要求模块可以完结短信以及数据透传两大首要功用，在手机发送短信给模块之后，模块可以动作，并给出回应。最终要求在树立TCP链接时，依然可以收发短信。
图1 无线通讯模块结构图
2.2 电源部分
在主电路中，主控芯片STM32的作业电压为2.0～3.6 V，通讯芯片SIM900A的作业电压为3.1～4.6 V，为使模块各个部分正常作业，有必要对两者进行别离供电，电源供电电路如下：
图中V12外接12 V电源，经过%&&&&&%滤波后输入到LM2576，完结12 V到4 V的转化，R1、R2在线路中起到分压作用，D2灯亮起时，表明模块现已正常供电。LM2576是美国国家半导体公司出产的3 A电流输出降压开关型集成稳压电路，具有完善的维护电路，比较安稳。
图2 电源模块
2.3 主控芯片
主控模块选用STM32单片机作为微操控器，该芯片能作业于-40～105℃的温度规模，MAX3232芯片用于串行口的电平改换，完结操控器与通讯接口之间的通讯。串口1与电源电平转化芯片Max3223相连，USART1_TX(输出，所以在装备GPIO时，界说该口的方法为推拉输出，USART1_ RX为输入，界说为悬浮输入方法。串口2与SN65LBC184D通讯，完结数据的收发，USART2_RTS、USART2_RX为输入端口，方法界说为悬浮输入方法，USART2_CTS、USART2_TX为输出端口，方法界说为推拉输出。串口3用来操控SIM900A芯片，USART3_RTS、USART3_RX为输入端口，方法界说为悬浮输入，USART3_CTS、USART3_TX为输出端口，方法界说为推拉输出。
图3 主控芯片STM32
2.4 通讯芯片
通讯芯片选用SIMCom公司的新式紧凑型产品SIM900A，它归于双频GSM/GPRS模块，彻底选用SMT封装方法，功用安稳，外观精巧，性价比高，而且可以满意用户的多种需求。在完结断线主动重连功用时，涉及到DCD、RI两个引脚的运用。DCD引脚用来完结模数转化，当模块掉线时，会给DCD引脚一个高电平，当这个电平被DCD引脚检测到之后，模块便是采纳相应的动作，来从头衔接上线。RI引脚在模块上线之后，就一向坚持高电平，在有电话和短信进来的时分，RI管脚就会有一个低电平呈现，当RI引脚检测到这个低电平的时分，模块就会采纳相应动作，进入到短信或许电话方法。
图4 SIM900A通讯芯片
3 无线通讯模块软件规划
3.1 STM32的底层装备
为了完结STM32单片机与SIM900A模块之间的数据通讯，完结短信收发与数据传输两大功用。首要要树立开发渠道，在工程中参加需求用到的库函数以及装备文件，然后装备体系时钟、中止操控器、输入输出的GPIO以及相应的串口。在装备这些参数的时分，首要需求对照原理图进行编写，然后查看芯片用到哪些端口和这些端口的作用，这样才干确保无误。接下来就要对各个部分进行装备，以确保模块可以正常运转。
3.1.1 串口装备
开发环境树立好之后，就可以装备端口参数了。关于本模块，设置USART传输的比特率为9 600 b/s，字长为8 bit，1bit中止位，无查验方法。在对串口1、2、3初始化之后，翻开串口的中止呼应函数：USART_ITConfig(USART1，USART_IT_RXNE，ENABLE)(以串口1为例)，使能相应的串口：USART_Cmd(USART1，ENABLE)，这样串口的装备就基本完结了。
3.1.2 中止操控器的装备
首要装备优先级分组，设置先占优先级1位，从优先级3位。本模块界说了5个大局中止，别离为：两个RTC大局中止、USART1大局中止、USART2大局中止、USART3大局中止，别离对每一个中止装备优先级，使能串口再初始化即可。需求留意的是，PC15管脚作为EXTI15的外部中止输入管脚，当该管脚的电平为低电平的时分触发，模块进入短信方法，因而给这个中止一个比较高的优先级，所以界说该中止先占优先级1位，从优先级0位。在设置优先级的时分，有必要依据模块的运转状况，挑选最优的中止分组和优先级，才干确保程序运转时，可以快速的呼应中止。
3.2 无线通讯模块短信功用的完结
1)短信收发详细进程
短信功用的完结首要涉及到两个要害部分，一个是AT指令，另一个是串口的读写。AT指令是主控芯片STM32和SIM900A之间的通讯协议，完结对SIM900A的操控。短信的收发首要有两种方法，一种是文本方法，该方法只支撑英文内容，另一种是PDU方法。本模块在完结初始化之后，首要经过USART向SIM900A发送“AT+回车”指令来查看AT指令是否正常作业，假如回来OK，则表明可以进行接下来的短信功用。
SIM900A的短信功用首要分为两个部分，榜首：读取短消息。读取短消息的设置指令为：AT+CMGR，该指令收效后有两个回来值：index和mode，index便是接纳到的短信的编号，咱们将接纳到的index内容放在一个长度为30的buf中，再将buf写入到串口3中，然后再读取串口3中的内容，这样，短信的编号就获取完毕。获取了短信的编号之后，就能去获取短信的详细内容，而短信的内容则寄存在alpha中，它处于呼应的第三个方位，经过get_fw(at_string，phnum，19，2)可将短信的内容取出来，这样短信的内容就获取到了。第二：发送短消息。发送短消息的设置指令为：AT+CMGS，首要将发送短信的电话号码存入到一个buf中，将这个buf写入到串口3中，以此获取手机号码。而短信在发送的时分，短信内容之前会带一个“>”号，在程序规划时，只需检测到“>”号时，后边的内容也便是短信发送的内容，最终将短信的内容写到串口3即可。
2)相应的AT指令
3.3 短信指令的界说
本模块自界说了许多短消息指令来设置或许查询模块的参数，详细为：SIP：IP地址设置指令、SPT：端口号设置指令、DID：ID号设置指令、ACON：主动衔接指令、PRT：打印指令、LIVE：心跳操作指令、CSQ：信号强度查询指令。这些指令经过短信的方法来完结对模块的操作。
拿SIP来举例，它的完结进程为：首要把短信中的‘=’之前的字符取出来寄存在sms_cmd中，然后将sms_cmd与SIP、SIT、DID、ACON、PRT、LIVE、CSQ来比较，假如等于其间一个，则程序跳转到相应的部分来履行相应的操作。这儿，strcmp(sms_cmd，“SIP”)==0，程序跳转到SIP部分来履行IP部分的操作。然后，将‘=’之后的字符取出来寄存在sms_para中。经过字符串比较函数来判别它是‘?’仍是数字。假如是‘?’，则表明该短信指令是一个查询指令，就只需求用输出显现IP号给用户看。假如是数字，则表明该短信指令是一个设置指令，就需求从头设置某些参数值，来改动模块的运转进程。关于SIP，假如‘=’之后是数字，就表明该短信是用户用来设置模块的IP地址的。此刻，就要把当时的IP值赋给模块的IP值就可以了。最终输出显现IP地址设置成功，则SPT部分的操作就完结了。
4 无线通讯模块数据传输的完结
4.1 数据格局的界说
数据包的详细格局如下：
数据包头现已界说为S_PACKET_HEADER结构类型，link_id为DWORD类型，关于发送，填写方针link_id，关于接纳到的数据包，则为源link_id(由服务器主动转化填写)，完毕标志为0x01，数据Data则依据详细的指令而各不相同。
4.2 登陆、退出的协议进程
后台软件依据指定的服务器地址和端口号建议TCP衔接恳求，衔接成功后开端指令交互。作业进程描绘如下：
1)后台软件首要选用CMD_LOGIN指令，登陆到通讯服务器，在登陆成功之前，发送其他任何指令服务器都不处理。发送CMD_LOGIN：FORWARD给服务器，带着数据为S_TERMINAL。该指令的方针link_id设为0，表明发送给服务器，而不是给其他终端。
2)服务器在CMD_LOGIN：RESPONSE_OK中将其他在线模块的信息发送过来，从而在客户端运用程序构成在线模块列表。后台若收到CMD_LO GIN：;RESPONSE_FAILED回应，则失利。收到CMD_LOGIN：RESPONSE_OK回应，则成功，带着数据为S_TERMINAL。
3)后台软件守时发送CMD_KEEP_LIVE指令，以保持链路不被网络和服务器停止。每个在线设备有必要在必定的时刻距离内向服务器发送CMD_ KEEP_LIVE信息。服务器将对此作查看，若某设备在必定的时刻距离内没有发送CMD_KEEP_LIVE信息，则以为该设备现已“逝世”，服务器将
断开其衔接。
4)后台软件可对模块列表中的恣意模块进行操控。
5)后台软件退出时，用户设备应首要发送CMD_LOGOFF指令到服务器，告知服务器“我要退出”，该指令的方针link_id设为0。在发送CMD _LOGOFF：FORWARD给服务器时，不需求带着数据。
图5 登陆，推出的协议进程
4.3 数据传输详细进程
首要要界说树立TCP衔接与封闭TCP衔接的函数，涉及到的AT指令为AT+CIPSTART和AT+CIPCLOSE。树立TCP衔接时，先把AT+CIPSTART指令写到串口3中，然后该指令收效后，会回来一个“CONNECT”，之后只需检测到有回来值“CONNECT”，就表明TCP衔接现已树立成功。封闭TCP
衔接与树立TCP衔接相似，AT+CIPCLOSE指令收效后会回来一个“CLOSE OK”，只需检测到“CLOSE OK”，就表明TCP衔接现已封闭。
TCP衔接树立好今后，透传方法就现已被敞开，此刻就可以完结数据的发送与读取。
当用户要发送数据时，就有必要依据数据包的结构来发送数据，首要把包头写入到串口3中，假如有数据，则把数据内容和接纳目标同时写入到串口3中，这样数据的发送就完结了。
读取数据时，只需有数据过来，就一次一个字节，把数据寄存到user_string中，然后i++，再次接纳数据。
至于数据读取到什么时分完毕，本程序界说了3种完毕的状况：1)假如用户界说了数据的长度，就读取到最终一个字节才完毕。2)假如用户没有界说数据的长度，就在读取到回车符的时分完毕。3)假如遇到既没有已界说的数据包长度，又没有读取到回车符的状况时，就在数据寄存的长度超越user_string总长度的四分之三的时分完毕，或许在超越100毫秒没有数据发过来的时分完毕数据的读取。
4.4 相应的AT指令
5断线重连的处理
5.1 TCP链接的封闭和树立
TCP链接的树立涉及到的AT指令是at+cipstart，该指令有两个回来值，别离是模块的IP地址和端口号。首要将at+cipstart指令回来的当时模块的IP地址和端口号寄存到一个buf中，然后将这个buf写入到串口3中，假如之后可以读取到回来值“CONNECT”，就表明TCP链接现已树立好。
TCP链接的封闭涉及到的AT指令是at+cipclose，该指令没有回来值，可以直接将该指令写到串口3中，假如检测到“CLOSE OK”，就表明TCP链接现已被封闭。
5.2 DCD的检测
当TCP树立起来之后，DCD引脚的电压值便由高电平变为低电平，因而DCD引脚的电平状况可以用过来指示TCP的衔接状况。在程序中，本文设置时钟在检测DCD引脚的状况值，当该引脚的电平值由高电平变为低电平时，就表明模块模块现已掉线，然后模块就从头开端登陆，直到登陆上停止。
5.3 TCP链接下的短信收发
本文界说了一个大局中止，当有短信或许电话抵达模块时，RI引脚的电平便会由高电平变为低电平，此刻便会触发大局中止，模块当即转而处理短信收发或许数据传输。
6 测验作用
本模块在规划完结之后，在实验室安稳运转了2周时刻，没有呈现什么问题。然后又进行了特殊状况的测验，在模块断电后康复供电，数据中心断电后从头上电的状况下，都可以从头衔接上线，而且可以持续安稳运转。随后模块又被送到厂方运用，在被运用了3周之后，厂方反响模块运转状况杰出，没有掉线的状况。
7 定论
本文规划的无线通讯模块，是使用STM32来操控SIM900A芯片，来完结短消息的收发与数据的无线传输。本规划完结了无线通讯的硬件部分和软件部分的规划与完结。在屡次运转实验时，本模块没有呈现掉线以及发热等问题，非常安稳。本次规划本钱较低，运转安稳牢靠，运用规模非常广泛，使用SIM900A，降低了模块的本钱，使其愈加具有商业价值。
