基于嵌入式Linux的短信收发系统设计方案

1. 引言

全球移动通信系统GSM是我国范围最广、通信能力最强的移动通信业务，而其中的短消息功能由于其使用方便、价格低廉、可靠性高而得到广泛应用。嵌入式Linux也是目前得到广泛应用的技术，功能强大和资源丰富是其最大的优势。本文在嵌入式Linux系统中利用GSM模块实现短信的收发，对不方便架设通信线的偏远地区，提供了数据采集的新手段。同时嵌入式系统体积小巧，Linux操作系统资源开放，所以本系统经过二次开发，可方便地构成移动数据采集系统，用于远程数据采集、监控。

2. 短信收发原理

短信服务业务SMS（Short Message Service）是GSM系统提供给用户的一种数字业务。它与话音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务。涉及SMS管理的协议如图1所示。

图1 SMS管理的协议

图中SME为短信实体， SMSC为短信服务中心，SMCGWMS为SMS网关，HLR是归属位置寄存器，用于永久储存管理用户和服务记录的数据库，MSC为移动交换中心，VLR为访问位置寄存器，含有用户临时信息的数据库，交换中心服务访问用户时需要这些信息。

短消息模块的接入方式支持两种模式：基于AT指令的TEXT模式和基于AT指令的PDU模式，它指的是短信息数据的编码格式，文本模式只支持7-bit编码，只能发送纯英文和数字信息，而PDU模式支持7-bit编码、8-bit编码和UCS-2编码，其中后者可进行Unicode编码，如中文，所以本系统采用PDU模式。

GSM模块采用标准AT指令集通信，其中本系统用到的AT指令如表1所示。

3. GSM短信数据格式分析

3.1 发送短信PDU字符串

由于短信模式选择的是PDU格式，因此对PDU的编码和转码就变得很重要。中文短信息的实现需要将GB2312的中文编码转换为代码页为CP936的Unicode编码，PDU发送字符串数据格式中主要由短信中心地址、文件头字节、信息类型、目的地址、协议标识、数据编码方案、有效期、用户数据长度和用户数据组成。例如：设置PDU格式的编码为08 91 68 31 08 20 01 05 F0 11 00 0D 91 68 31 21 43 65 87 F9 00 08 00 04 4F 60 59 7DH，这组代码的含义如下所示：

08H：短信服务中心地址信息的长度，共8个八位字节（包括91） ；

91H：短信服务中心地址格式，用国际格式号码，在前面加‘+’ ；

68 31 08 20 01 05 F0H：短信服务中心地址，8613800210500，补‘F’凑成偶数个；

11H：基本参数，协议数据单元类型，表示发送，TP-VP用相对格式；

00H ：信息参考，00H表示参考本身号码；

0DH ：对方手机号数字个数，共13个十进制数 ；

91H ：对方手机号，用国际格式号码，在前面加‘+’ ；

68 31 21 43 65 87 F9H：对方手机号（TP-DA），8613123456789，补‘F’凑成偶数个；

00H：协议标识（TP-PID）， 是普通GSM类型，点到点方式；

08H：用户信息编码方式（TP-DCS），主要用其1个字节的第2和第3位表示编码方式，08H表示为UCS-2编码，最多发140个字符；04H为8-bit编码，最多发140个字符；00H为7-bit编码，最多发160个字符；

00H：有效期（TP-VP），5分钟；

04H：短信长度（TP-UDL），实际长度4个字节；

4F 60 59 7DH：用户信息（TP-UD），"你好"的Unicode编码 。

3.2 短信接收PDU字符串

接收方PDU字符串的含义和发送方不同，同样以"你好"为例，接收方的PDU字符串为：08 91 68 31 08 20 01 05 F0 24 0D 91 68 31 67 24 47 63 F0 00 08 70 50 91 31 21 25 23 04 4F 60 59 7DH，其含义如下：

08 91 68 31 08 20 01 05 F0H：短信服务中心，分析同发送相同；

24H：协议数据单元类型基本参数（TP-MTI/VFP） ，发送，TP-VP用相对格式；

0DH：对方手机号数字个数；

91H：对方手机号（TON/NPI），用国际格式号码（在前面加‘+’）；

68 31 67 24 47 63 F0H ：对方手机号（TP-DA），8613764274360，补‘F’凑成偶数个；

00H：协议标识（TP-PID） ，是普通GSM类型，点到点方式；

08H：用户信息编码方式（TP-DCS） ，分析同发送方；

70 50 91 31 21 25H：短信息发送时间（SCTS），07年05月19日13时12分52秒；

23H：发送时间对应的时区；

04H：短信长度（TP-UDL），实际长度4个字节；

4F 60 59 7DH：用户信息（TP-UD） ，"你好"的Unicode编码。

4. 系统组成

4.1 硬件组成

系统由嵌入式Linux系统和西门子MC35模块通过串行接口三线制连接而构成， MC35模块通过串口1与嵌入式系统相连，嵌入式系统配置包括50MHz 主频的MPC860 32位处理器，16M SDRAM内存，2个RS232，操作系统采用嵌入式Linux for Po