通過串口收發短消息(下)

Q PDU的核心編碼方式已經清楚了，如何實現用AT命令收發短消息呢？

A 在上篇中，我們已經討論了7-bit, 8bit和UCS2這幾種PDU用戶信息的編碼方式，並且給出了實現代碼。現在，重點描述PDU全串的編碼和解碼過程，以及GSM 07.05的AT命令實現方法。這些是底層的核心代碼，為了保證代碼的可移植性，我們儘可能不用MFC的類，必要時用ANSI C標準庫函數。
首先，定義如下常量和結構：

// 用戶信息編碼方式    #define GSM_7BIT        0    #define GSM_8BIT        4    #define GSM_UCS2        8            // 短消息參數結構，編碼/解碼共用    // 其中，字元串以0結尾    typedef struct {        char SCA[16];       // 短消息服務中心號碼(SMSC地址)        char TPA[16];       // 目標號碼或回復號碼(TP-DA或TP-RA)        char TP_PID;        // 用戶信息協議標識(TP-PID)        char TP_DCS;        // 用戶信息編碼方式(TP-DCS)        char TP_SCTS[16];   // 服務時間戳字元串(TP_SCTS), 接收時用到        char TP_UD[161];    // 原始用戶信息(編碼前或解碼后的TP-UD)        char index;         // 短消息序號，在讀取時用到    } SM_PARAM;    

大家已經注意到PDU串中的號碼和時間，都是兩兩顛倒的字元串。利用下面兩個函數可進行正反變換：

// 正常順序的字元串轉換為兩兩顛倒的字元串，若長度為奇數，補'F'湊成偶數    // 如："8613851872468" --> "683158812764F8"    // pSrc: 源字元串指針    // pDst: 目標字元串指針    // nSrcLength: 源字元串長度    // 返回: 目標字元串長度    int gsmInvertNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength)    {        int nDstLength;   // 目標字元串長度        char ch;          // 用於保存一個字元                // 複製串長度        nDstLength = nSrcLength;                // 兩兩顛倒        for(int i=0; i<nSrcLength;i+=2)        {            ch = *pSrc++;        // 保存先出現的字元            *pDst++ = *pSrc++;   // 複製后出現的字元            *pDst++ = ch;        // 複製先出現的字元        }                // 源串長度是奇數嗎？        if(nSrcLength & 1)        {            *(pDst-2) = 'F';     // 補'F'            nDstLength++;        // 目標串長度加1        }                // 輸出字元串加個結束符        *pDst = '\0';                // 返回目標字元串長度        return nDstLength;    }            // 兩兩顛倒的字元串轉換為正常順序的字元串    // 如："683158812764F8" --> "8613851872468"    // pSrc: 源字元串指針    // pDst: 目標字元串指針    // nSrcLength: 源字元串長度    // 返回: 目標字元串長度    int gsmSerializeNumbers(const char* pSrc, char* pDst, int nSrcLength)    {        int nDstLength;   // 目標字元串長度        char ch;          // 用於保存一個字元                // 複製串長度        nDstLength = nSrcLength;                // 兩兩顛倒        for(int i=0; i<nSrcLength;i+=2)        {            ch = *pSrc++;        // 保存先出現的字元            *pDst++ = *pSrc++;   // 複製后出現的字元            *pDst++ = ch;        // 複製先出現的字元        }                // 最後的字元是'F'嗎？        if(*(pDst-1) == 'F')        {            pDst--;            nDstLength--;        // 目標字元串長度減1        }                // 輸出字元串加個結束符        *pDst = '\0';                // 返回目標字元串長度        return nDstLength;    }    

以下是PDU全串的編解碼模塊。為簡化編程，有些欄位用了固定值。

// PDU編碼，用於編製、發送短消息    // pSrc: 源PDU參數指針    // pDst: 目標PDU串指針    // 返回: 目標PDU串長度    int gsmEncodePdu(const SM_PARAM* pSrc, char* pDst)    {        int nLength;             // 內部用的串長度        int nDstLength;          // 目標PDU串長度        unsigned char buf[256];  // 內部用的緩衝區                // SMSC地址信息段        nLength = strlen(pSrc->SCA);    // SMSC地址字元串的長度            buf[0] = (char)((nLength & 1) == 0 ? nLength : nLength + 1) / 2 + 1;    // SMSC地址信息長度        buf[1] = 0x91;        // 固定: 用國際格式號碼        nDstLength = gsmBytes2String(buf, pDst, 2);        // 轉換2個位元組到目標PDU串        nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc->SCA, &pDst[nDstLength], nLength);    // 轉換SMSC到目標PDU串                // TPDU段基本參數、目標地址等        nLength = strlen(pSrc->TPA);    // TP-DA地址字元串的長度        buf[0] = 0x11;            // 是發送簡訊(TP-MTI=01)，TP-VP用相對格式(TP-VPF=10)        buf[1] = 0;               // TP-MR=0        buf[2] = (char)nLength;   // 目標地址數字個數(TP-DA地址字元串真實長度)        buf[3] = 0x91;            // 固定: 用國際格式號碼        nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], 4);  // 轉換4個位元組到目標PDU串        nDstLength += gsmInvertNumbers(pSrc->TPA, &pDst[nDstLength], nLength); // 轉換TP-DA到目標PDU串                // TPDU段協議標識、編碼方式、用戶信息等        nLength = strlen(pSrc->TP_UD);    // 用戶信息字元串的長度        buf[0] = pSrc->TP_PID;        // 協議標識(TP-PID)        buf[1] = pSrc->TP_DCS;        // 用戶信息編碼方式(TP-DCS)        buf[2] = 0;            // 有效期(TP-VP)為5分鐘        if(pSrc->TP_DCS == GSM_7BIT)            {            // 7-bit編碼方式            buf[3] = nLength;            // 編碼前長度            nLength = gsmEncode7bit(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength+1) + 4;    // 轉換TP-DA到目標PDU串        }        else if(pSrc->TP_DCS == GSM_UCS2)        {            // UCS2編碼方式            buf[3] = gsmEncodeUcs2(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength);    // 轉換TP-DA到目標PDU串            nLength = buf[3] + 4;        // nLength等於該段數據長度        }        else        {            // 8-bit編碼方式            buf[3] = gsmEncode8bit(pSrc->TP_UD, &buf[4], nLength);    // 轉換TP-DA到目標PDU串            nLength = buf[3] + 4;        // nLength等於該段數據長度        }        nDstLength += gsmBytes2String(buf, &pDst[nDstLength], nLength);        // 轉換該段數據到目標PDU串                // 返回目標字元串長度        return nDstLength;    }            // PDU解碼，用於接收、閱讀短消息    // pSrc: 源PDU串指針    // pDst: 目標PDU參數指針    // 返回: 用戶信息串長度    int gsmDecodePdu(const char* pSrc, SM_PARAM* pDst)    {        int nDstLength;          // 目標PDU串長度        unsigned char tmp;       // 內部用的臨時位元組變數        unsigned char buf[256];  // 內部用的緩衝區                // SMSC地址信息段        gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取長度        tmp = (tmp - 1) * 2;    // SMSC號碼串長度        pSrc += 4;              // 指針后移        gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->SCA, tmp);    // 轉換SMSC號碼到目標PDU串        pSrc += tmp;        // 指針后移                // TPDU段基本參數、回復地址等        gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取基本參數        pSrc += 2;        // 指針后移        if(tmp & 0x80)        {            // 包含回復地址，取回復地址信息            gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 取長度            if(tmp & 1) tmp += 1;    // 調整奇偶性            pSrc += 4;          // 指針后移            gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->TPA, tmp);    // 取TP-RA號碼            pSrc += tmp;        // 指針后移        }                // TPDU段協議標識、編碼方式、用戶信息等        gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst->TP_PID, 2);    // 取協議標識(TP-PID)        pSrc += 2;        // 指針后移        gsmString2Bytes(pSrc, (unsigned char*)&pDst->TP_DCS, 2);    // 取編碼方式(TP-DCS)        pSrc += 2;        // 指針后移        gsmSerializeNumbers(pSrc, pDst->TP_SCTS, 14);        // 服務時間戳字元串(TP_SCTS)         pSrc += 14;       // 指針后移        gsmString2Bytes(pSrc, &tmp, 2);    // 用戶信息長度(TP-UDL)        pSrc += 2;        // 指針后移        if(pDst->TP_DCS == GSM_7BIT)            {            // 7-bit解碼            nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp & 7 ? (int)tmp * 7 / 4 + 2 : (int)tmp * 7 / 4);  // 格式轉換            gsmDecode7bit(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 轉換到TP-DU            nDstLength = tmp;        }        else if(pDst->TP_DCS == GSM_UCS2)        {            // UCS2解碼            nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2);        // 格式轉換            nDstLength = gsmDecodeUcs2(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 轉換到TP-DU        }        else        {            // 8-bit解碼            nDstLength = gsmString2Bytes(pSrc, buf, tmp * 2);        // 格式轉換            nDstLength = gsmDecode8bit(buf, pDst->TP_UD, nDstLength);    // 轉換到TP-DU        }                // 返回目標字元串長度        return nDstLength;    }    

依照GSM 07.05，發送短消息用AT+CMGS命令，閱讀短消息用AT+CMGR命令，列出短消息用AT+CMGL命令，刪除短消息用AT+CMGD命令。但 AT+CMGL命令能夠讀出所有的短消息，所以我們用它實現閱讀短消息功能，而沒用AT+CMGR。下面是發送、讀取和刪除短消息的實現代碼：

// 發送短消息    // pSrc: 源PDU參數指針    BOOL gsmSendMessage(const SM_PARAM* pSrc)    {        int nPduLength;        // PDU串長度        unsigned char nSmscLength;    // SMSC串長度        int nLength;           // 串口收到的數據長度        char cmd[16];          // 命令串        char pdu[512];         // PDU串        char ans[128];         // 應答串                nPduLength = gsmEncodePdu(pSrc, pdu);    // 根據PDU參數，編碼PDU串        strcat(pdu, "\x01a");        // 以Ctrl-Z結束                gsmString2Bytes(pdu, &nSmscLength, 2);    // 取PDU串中的SMSC信息長度        nSmscLength++;        // 加上長度位元組本身                // 命令中的長度，不包括SMSC信息長度，以數據位元組計        sprintf(cmd, "AT+CMGS=%d\r", nPduLength / 2 - nSmscLength);    // 生成命令                WriteComm(cmd, strlen(cmd));    // 先輸出命令串                nLength = ReadComm(ans, 128);   // 讀應答數據                // 根據能否找到"\r\n> "決定成功與否        if(nLength == 4 && strncmp(ans, "\r\n> ", 4) == 0)        {            WriteComm(pdu, strlen(pdu));        // 得到肯定回答，繼續輸出PDU串                    nLength = ReadComm(ans, 128);       // 讀應答數據                    // 根據能否找到"+CMS ERROR"決定成功與否            if(nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0)            {                return TRUE;            }        }                return FALSE;    }            // 讀取短消息    // 用+CMGL代替+CMGR，可一次性讀出全部短消息    // pMsg: 短消息緩衝區，必須足夠大    // 返回: 短消息條數    int gsmReadMessage(SM_PARAM* pMsg)    {        int nLength;        // 串口收到的數據長度        int nMsg;           // 短消息計數值        char* ptr;          // 內部用的數據指針        char cmd[16];       // 命令串        char ans[1024];     // 應答串                nMsg = 0;        ptr = ans;                sprintf(cmd, "AT+CMGL\r");    // 生成命令                WriteComm(cmd, strlen(cmd));    // 輸出命令串        nLength = ReadComm(ans, 1024);    // 讀應答數據        // 根據能否找到"+CMS ERROR"決定成功與否        if(nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0)        {            // 循環讀取每一條短消息, 以"+CMGL:"開頭            while((ptr = strstr(ptr, "+CMGL:")) != NULL)            {                ptr += 6;        // 跳過"+CMGL:"                sscanf(ptr, "%d", &pMsg->index);    // 讀取序號                TRACE("  index=%d\n",pMsg->index);                        ptr = strstr(ptr, "\r\n");    // 找下一行                ptr += 2;        // 跳過"\r\n"                                    gsmDecodePdu(ptr, pMsg);    // PDU串解碼                pMsg++;        // 準備讀下一條短消息                nMsg++;        // 短消息計數加1            }        }                return nMsg;    }            // 刪除短消息    // index: 短消息序號，從1開始    BOOL gsmDeleteMessage(const int index)    {        int nLength;          // 串口收到的數據長度        char cmd[16];         // 命令串        char ans[128];        // 應答串                sprintf(cmd, "AT+CMGD=%d\r", index);    // 生成命令                // 輸出命令串        WriteComm(cmd, strlen(cmd));                // 讀應答數據        nLength = ReadComm(ans, 128);                // 根據能否找到"+CMS ERROR"決定成功與否        if(nLength > 0 && strncmp(ans, "+CMS ERROR", 10) != 0)        {            return TRUE;        }                return FALSE;    }    

以上發送AT命令過程中用到了WriteComm和ReadComm函數，它們是用來讀寫串口的，依賴於具體的操作系統。在Windows環境下，除了用MSComm控制項，以及某些現成的串口通信類之外，也可以簡單地調用一些Windows API用實現。以下是利用API實現的主要代碼，注意我們用的是超時控制的同步(阻塞)模式。

// 串口設備句柄    HANDLE hComm;            // 打開串口    // pPort: 串口名稱或設備路徑，可用"COM1"或"\\.\COM1"兩種方式，建議用後者    // nBaudRate: 波特率    // nParity: 奇偶校驗    // nByteSize: 數據位元組寬度    // nStopBits: 停止位    BOOL OpenComm(const char* pPort, int nBaudRate, int nParity, int nByteSize, int nStopBits)    {        DCB dcb;        // 串口控制塊        COMMTIMEOUTS timeouts = {    // 串口超時控制參數            100,        // 讀字元間隔超時時間: 100 ms            1,          // 讀操作時每字元的時間: 1 ms (n個字元總共為n ms)            500,        // 基本的(額外的)讀超時時間: 500 ms            1,          // 寫操作時每字元的時間: 1 ms (n個字元總共為n ms)            100};       // 基本的(額外的)寫超時時間: 100 ms                hComm = CreateFile(pPort,    // 串口名稱或設備路徑                GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,    // 讀寫方式                0,               // 共享方式：獨佔                NULL,            // 默認的安全描述符                OPEN_EXISTING,   // 創建方式                0,               // 不需設置文件屬性                NULL);           // 不需參照模板文件                if(hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) return FALSE;        // 打開串口失敗                GetCommState(hComm, &dcb);        // 取DCB                dcb.BaudRate = nBaudRate;        dcb.ByteSize = nByteSize;        dcb.Parity = nParity;        dcb.StopBits = nStopBits;                SetCommState(hComm, &dcb);        // 設置DCB                SetupComm(hComm, 4096, 1024);     // 設置輸入輸出緩衝區大小                SetCommTimeouts(hComm, &timeouts);    // 設置超時                return TRUE;    }            // 關閉串口    BOOL CloseComm()    {        return CloseHandle(hComm);    }            // 寫串口    // pData: 待寫的數據緩衝區指針    // nLength: 待寫的數據長度    void WriteComm(void* pData, int nLength)    {        DWORD dwNumWrite;    // 串口發出的數據長度                WriteFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumWrite, NULL);    }            // 讀串口    // pData: 待讀的數據緩衝區指針    // nLength: 待讀的最大數據長度    // 返回: 實際讀入的數據長度    int ReadComm(void* pData, int nLength)    {        DWORD dwNumRead;    // 串口收到的數據長度                ReadFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumRead, NULL);                return (int)dwNumRead;    }    

Q 在用AT命令同手機通信時，需要注意哪些問題？

A 任何一個AT命令發給手機，都可能返回成功或失敗。例如，用AT+CMGS命令發送短消息時，如果此時正好手機處于振鈴或通話狀態，就會返回一個"+ CMS ERROR"。所以，應當在發送命令后，檢測手機的響應，失敗后重發。而且，因為只有一個通信埠，發送和接收不可能同時進行。
如果串口通信用超時控制的同步(阻塞)模式，一般做法是專門將發送/接收處理封裝在一個工作子線程內。因為代碼較多，這裡就不詳細介紹了。所附的Demo中，包含了完整的子線程和發送/接收應用程序界面的源碼。

Q 以上AT命令，是不是所有廠家的手機都支持？

A ETSI GSM 07.05規範直到1998年才形成最終Release版本(Ver 7.0.1)，在這之前及之後一段時間內，不排除各廠商在DTE-DCE的短消息AT命令有所不同的可能性。我們用到的幾個PDU模式下的AT命令，是基本的命令，從原則上講，各廠家的手機以及GSM模塊應該都支持，但可能有細微差別。

Q 用戶信息(TP-UD)內除了一般意義上的短消息，還可以是圖片和聲音數據。關於手機鈴聲和圖片格式方面，有什麼規範嗎？

A 為統一手機鈴聲、圖片格式，Motorola和Ericsson, Siemens, Alcatel等共同開發了EMS(Enhanced Messaging Service)標準，並於2002年2月份公布。這些廠商格式相同。但另一手機巨頭Nokia未參加標準的制定，手機鈴聲、圖片格式與它們不同。所以沒有形成統一的規範。EMS其實並沒有超越GSM 07.05，只是TP-UD數據部分包含一定格式而已。各廠家的手機鈴聲、圖片格式資料，可以查閱相關網站。

Q 用戶信息(TP-UD)其實可以是任何的自定義數據，是嗎？

A 是的，儘管手機上會顯示亂碼。這種情況下，編碼方式已經沒有任何意義。但注意仍然要遵守規範。比如，若指定7-bit編碼方式，TP-UDL應等於實際數據長度的8/7(用進一法，而不是四捨五入)。在利用SMS進行點對點或多點對一點的數據通信的應用中，可以傳輸各種自定義數據，如GPS信息，環境監測信息，加密的個人信息，等等。
如果在傳輸自定義數據的同時還要收發普通短消息，最簡單的辦法是在數據前面額外加個識別標誌，比如"FFFF"，以區分自定義數據和普通短消息。