nghiên cứu thiết kế hệ thống an ninh trạm atm ứng dụng công nghệ gsm trong mạng gsm

CÁC TỪ VIẾT TẮT GSM Global System for Mobile Communications Mạng thông tin di ñộng toàn cầu SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn CDMA Code Division Multiple Access ða t

MỤC LỤC MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ðẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI 2

1.1 GIỚI THIỆU ðỀ TÀI 2

1.2 Ý NGHĨA CỦA ðỀ TÀI 2

1.3 MỤC ðÍCH ðỀ TÀI 3

1.4 SƠ ðỒ KHỐI 4

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ SMS TRONG GSM GIỚI THIỆU MODEM GSM SIM300CZ VÀ TẬP LỆNH AT 5

2.1 GIỚI THIỆU 5

2.2 TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN SMS 6

2.2.1 GIỚI THIỆU VỀ SMS 6

2.2.2 SỰ TIỆN LỢI CỦA VIỆC SỬ DỤNG TIN NHẮN SMS 6

2.2.3 TIN NHẮN SMS CHUỖI / TIN NHẮN SMS DÀI 8

2.2.4 SMS CENTRE 8

2.2.5 TIN NHẮN SMS QUỐC TẾ 9

2.3 GIỚI THIỆU MODEM SIM300CZ, TẬP LỆNH AT 9

2.3.1 GIỚI THIỆU MODEM SIM300CZ 10

2.3.2 ðẶC ðIỂM CỦA MODEM SIM300CZ 11

2.3.3 KHẢO SÁT SƠ ðỒ CHÂN VÀ CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN 13

2.3.4 KHẢO SÁT TẬP LỆNH AT CỦA MODEM SIM300CZ 15

2.3.4.1 Các lệnh khởi tạo Modem GSM SIM 300CZ 16

2.3.4.2 Các lệnh xử lý cuộc gọi 17

2.3.4.3 Các lệnh về SMS 17

2.3.4.4 Các lệnh về GPRS 20

2.3.4.5 Một số lệnh khác 20

2.3.4.6 Các lệnh kiểm tra ban ñầu 21

2.4 KẾT LUẬN 22

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ VI ðIỀU KHIỂN PSoC 23

3.1 MỞ ðẦU 23

3.2 GIỚI THIỆU VỀ VI ðIỀU KHIỂN PSoC 23

3.2.1 NHỮNG TÍNH NĂNG CHÍNH CỦA PsoC 24

3.2.2 Tổng quan hệ thống : 25

3.2.3 CPU: 26

3.2.4 CÁC THANH GHI TRONG CỦA CPU: 27

3.2.5 KHỐI TẠO TẦN SỐ DAO ðỘNG 28

3.2.6 TIÊU THỤ CÔNG SUẤT CỦA MICROCONTROLLER 29

3.2.8 VÀO RA TƯƠNG TỰ 32

3.2.9 VÀO/RA SỐ 34

3.2.10 TRUY CẬP CÁC KHỐI SỐ LẬP TRÌNH ðƯỢC: 35

3.2.11 CÁC ðƯỜNG TÍN HIỆU VÀO DÙNG CHUNG (GIL) 35

3.2.12 CÁC KHỐI SỐ LẬP TRÌNH ðƯỢC 36

3.3 KẾT LUẬN 39

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 40

4.1 GIỚI THIỆU 40

4.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 40

4.3 PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN CÁC LOẠI CẢM BIẾN 40

4.3.1 PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ðỘ 41

4.3.2 CẢM BIẾN CHUYỂN ðỘNG – PIR 48

4.3.2.1 Khái niệm 48

4.3.2.2 Cấu trúc của một cảm biến chuyển ñộng – PIR 48

4.3.2.3 Nguyên lý làm việc của cảm biến chuyển ñộng – PIR 49

4.4 KẾT LUẬN 49

5.1 GIỚI THIỆU 50

5.2 SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 50

5.2.1 MODULE ðIỀU KHIỂN 50

5.2.1.1 Khối nguồn 50

5.2.1.2 Khối giao tiếp Modem SIM 300CZ và máy tính 51

5.2.1.3 Khối vi ñiều khiển 52

5.2.1.4 Khối cảm biến và hiển thị 53

5.2.1.5 Khối công suất 54

5.3 SƠ ðỒ MẠCH IN 56

5.3.1 SƠ ðỒ MẠCH IN MODULE ðIỀU KHIỂN 56

5.3.2 SƠ ðỒ MẠCH IN MODULE GIAO TIẾP NGƯỜI DÙNG BẰNG MODEM GSM SIM 300CZ 57

5.4 SƠ ðỒ THUẬT TOÁN 58

5.5 KẾT QUẢ ðỒ ÁN 59

5.6 KẾT LUẬN 61

LỜI CAM ðOAN

Tôi là Lê Ngọc Thắng - tác giả của luận văn “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH TRẠM ATM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GSM TRONG MẠNG GSM” Tôi xin cam ñoan mình ñã thực hiện hiện luận văn một các nghiêm túc, toàn bộ nội dung luận văn cũng như kết quả nghiên cứu là do tôi thực hiện ðồng thời, việc tham khảo các tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn tuân thủ theo ñúng yêu cầu và không sao chép của bất kỳ một luận văn nào trước ñó

Người thực hiện

Lê Ngọc Thắng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển thiết bị từ xa bằng tin nhắn SMS 4

Hình 2.1 Modem SIM300CZ 11

Hình 2.2 Sơ ñồ chân của Modem SIM300CZ 13

Hình 3.1: Kiến trúc vi ñiểu khiển PSoC 25

Hình 3.2: Kiến trúc CPU của PSoC 27

Hình 3.3: Sơ ñồ cấu tạo khối tạo dao ñộng 28

Hình 3.4: Chế ñộ Sleep mode 30

Hình 3.5 : Mạch XRES 31

Hình 3.6: Khối vào/ra số 32

Hình 3.7: Srong mode 33

Hình 3.8: Analog Hi-Z mode 34

Hình 3.10: Các khối số lập trình 35

Hình 3.11: Các ñường tín hiệu vào dùng chung 36

Hình 3.12: Ghép nối Mux với GIO và GIE 36

Hình 3.14: Chân tính hiệu vào RI và ra RO 37

Hình 3.15: Mạch thực hiện các phép toán logic AND, OR, XOR 38

Hình 3.16: Mạch ñiều khiển các tín hiệu ra 39

Hình 4.1 Cấu tạo của Thermocouples 41

Hình 4.2 cặp nhiệt ñiện 42

Hình 4.3 Cấu tạo của nhiệt ñiện trở RTD 42

Hình 4.4 Cảm biến dạng NTD 43

Hình 4.5 Cấu tạo Thermistor 44

Hình 4.6 thermistor 44

Hình 4.7 Cấu tạo của cảm biến bán dẫn 45

Hình 4 8 46

IC cảm biến nhiệt LM35 Cảm biến nhiệt dạng Diode 46

Hình 4.9 IC cảm biến nhiệt DS18B20 46

Hình 4.10 cảm biến nhiệt bức xạ 47

Hình 4.11 hỏa kế 47

Hình 4.12 Bộ cảm biến chuyển ñộng – PIR 48

Hình 4.13 Nguyên lý phát hiện chuyển ñộng ngang của nguồn thân nhiệt 49

Hình 5.1 Sơ ñồ nguyên lý khối nguồn 50

Hình 5.2 Sơ ñồ nguyên lý khối giao tiếp Modem GSM và máy tính 51

Hình 5.3 Sơ ñồ nguyên lý khối vi ñiều khiển 52

Hình 5.4 Sơ ñồ nguyên lý khối hiển thị và cảm biến 53

Hình 5.5 Sơ ñồ nguyên lý khối công suất 54

Hình 5.6 Sơ ñồ nguyên lý module giao tiếp người dùng bằng Modem SIM 300CZ 55

Hình 5.7 Sơ ñồ mạch in Module ñiều khiển 56

Hình 5.8 Sơ ñồ mạch in Module giao tiếp người dùng bằng Modem SIM 300CZ 57

Hình 5.9 Sơ ñồ thuật toán 58

Hình 5.10 Mạch thật Module giao tiếp người dùng bằng Modem SIM 300CZ 59

Hình 5.11 Mạch thật Module ñiều khiển 60

Hình 5.12 Hoạt ñộng của hệ thống 60

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Trạng thái các chân của cổng vào /ra số 33

Bảng 3.2: Chức năng của khối số lập trình 37

CÁC TỪ VIẾT TẮT GSM Global System for Mobile

Communications

Mạng thông tin di ñộng toàn cầu

SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn

CDMA Code Division Multiple Access ða truy nhập phân chia theo mã

TDMA Time Division Multiple Access ða truy nhập phân chia theo thời gian

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây

SMSC Short Message Service Center Trung tâm tin nhắn

SIM Subscriber Identity Modules Module nhận dạng tin nhắn

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến chung

PAP Password Authentication Protocol Giao thức xác thực bằng mật khẩu

PPP Point-to-Point Protocol Giao thức kết nối ñiểm tới ñiểm

TCP Transmission Control Protocol Giao thức ñiều khiển truyền vận

CSD Circuit Switched Data Chuyển mạch dữ liệu

USSD Unstructured Supplementary Service

Data

Dữ liệu dịch vụ bổ sung phi cấu trúc

DTE Data Terminal Equipment Thiết bị ñầu cuối dữ liệu

CPU Central Processing Unit Khối xử lý trung tâm

ISR Interrupt Service Routine Trình phục vụ ngắt

MỞ ðẦU

Thế giới trong ba thập kỷ qua ñã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ góp phần to lớn thúc ñẩy sự phát triển của kinh tế, văn hóa xã hội Trong ñó công nghệ ðiện tử - Viễn thông và ñiều khiển tự ñộng luôn ở vị trí những công nghệ hàng ñầu góp phần thúc ñẩu sự phát triển của khoa học kỹ thuật và ñời sống, chính vì vậy những sản phẩm, dịch vụ và giải pháp kỹ thuật ñược ứng dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới và Việt Nam

Ứng dụng tự ñộng ñiều khiển và giúp cho nhiều công nghệ phát triển trong ñó

có công nghệ Ngân hàng Trong nhiều giải pháp của công nghệ ngân hàng thì hệ thống máy rút tiền tự ñộng ATM ñã ñem lại tiện ích rộng rãi cho xã hội Trước tình trạng tội phạm tấn công vào hệ thống ATM, ñể nâng cao ñộ tin cạy và an ninh an toàn của hệ thống giao dịch ATM việc xây dựng hệ thống kiểm soát và cảnh báo từ xa tự ñộng các máy ATM là rất cần thiết Vì vậy tôi ñã chọn ñề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp

là: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH TRẠM ATM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GSM TRONG MẠNG GSM”

Luận văn gồm năm chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về ñề tài

Chương 2: Khái quát về công nghệ SMS trong mạng GSM – Giới thiệu Modem GSM SIM300CZ và tập lệnh AT

Chương 3: Tổng quan về vi ñiều khiển PSoC

Chương 4: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

Chương 5: Thiết kế và thi công mạch

ðể thực hiện ñề tài luận văn tôi ñã lựa chọn phương pháp tham khảo tài liệu, tư liệu, trao ñổi ý kiến với các chuyên gia trong lĩnh vực có liên quan (kỹ thuật truyền số liệu, kỹ thuật vi xử lý, công nghệ vận hành thiết bị ATM, lập trình vi xử lý) ñồng thời cộng tác với nhóm ñồng nghiệp ñể thực hiện giải pháp mạch thực tế

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoàng ñã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn ñồng nghiệp ñã tận tình trợ giúp trong quá trình viết phầm mềm và thi công mạch thực tế

Hà Nội, tháng 10 năm 2011

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ðỀ TÀI

Như chúng ta ñã biết,trong thời gian gần ñây, tình trạng phá, cắt trộm các trạm ATM ngày càng trở nên phố biến tại Việt Nam và thủ ñoạn của các ñối tượng gây án hiện nay rất tinh vi, có trường hợp kẻ gian dùng máy hàn xì cắt ñứt buồng máy ATM Các vụ việc trên không những gây thiệt hại lớn về tiền, tài sản của các ngân hàng, tạo tâm lý lo lắng cho người sử dụng ATM, mà còn ảnh hưởng ñến tình hình an ninh trật

tự Sau hàng loạt vụ việc mới xảy ra, nhiều ngân hàng ñã có biện pháp tăng cường lắp ñặt các thiết bị báo ñộng cho máy ATM, tăng cường hệ thống chiếu sáng ban ñêm, cũng như lực lượng bảo vệ thường xuyên tiến hành theo dõi, kiểm tra Tuy nhiên những biện pháp này ñôi khi cũng không phát huy ñược nhiều tác dụng

Từ những yêu cầu thực tế, những ñòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng

với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di ñộng nên tôi ñã chọn ñề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH TRẠM ATM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GSM TRONG MẠNG GSM” nhằm ñáp ứng ñược nhu giám sát ñiều khiển từ

xa bằng ñiện thoại di ñộng và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện ñại của nước nhà

1.2 Ý NGHĨA CỦA ðỀ TÀI

Ngày nay ñi cùng sự phát triển của xã hội hiện ñại, thẻ ATM ñã trở nên quen thuộc và thông dụng với người dân Việt Nam ðến nay, số ñông người dân sống ở các thành phố lớn ñã quen dần với việc sử dụng ATM ñể cất giữ khoản tiền thu nhập hàng tháng Với thẻ ATM mọi người ñã có thể dễ dàng thực hiện việc rút tiền, gửi tiền cho người khác ngay trên máy ATM Số lượng các trạm rút tiền tự ñộng ATM ñược các ngân hàng ñầu tư ngày càng nhiều ñể ñáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân Tuy nhiên trong thời gian gần ñây tình trạng cắt trộm, ñục phá các trạm ATM diễn ra thường xuyên không những ảnh hưởng tới tài chính, uy tín của ngân hàng mà còn ảnh hưởng tới tình hình an ninh trật tự xã hội

Từ những nhu cầu thực tế ñó, tôi muốn ñưa ra giải pháp thiết kế một hệ thống giám sát, ñiều khiển an ninh cho các trạm ATM thông qua tin nhắn SMS, ñề tài lấy cơ

sở là tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị Việc sử dụng tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị có những thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ ñộng cao (nghĩa là ở chỗ nào có phủ sóng mạng ñiện thoại di ñộng ta cũng có thể ñiều khiển thiết bị ñược) Ngoài ra, sản phẩm của ñề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều ñối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp

1.3 MỤC ðÍCH ðỀ TÀI

ðề tài ñược nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục ñích áp dụng những kiến

thức ñã ñược học trong nhà trường ñể “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH TRẠM ATM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GSM TRONG MẠNG GSM”

Hệ thống tích hợp module ñiều khiển giám sát trung tâm và module báo ñộng (cảnh báo) cùng các module tiện ích khác Với module báo ñộng, hệ thống sử dụng cảm biến chuyển ñộng và cảm biến nhiệt ñể gửi thông tin dữ liệu về bộ xử lí trung tâm khi có tác ñộng của ñối tượng bên ngoài (có tác ñộng bất hợp pháp) Qua xử lí, dữ liệu sẽ ñược gửi về thiết bị ñầu cuối (mobile) của bộ phận an ninh ñể báo cho biết có tác ñộng của ñối tượng bên ngoài (có tác ñộng bất hợp pháp) Module ñiều khiển giám sát có chức năng ñiều khiển và giám sát

1.4 SƠ đỒ KHỐI

Hình 1.1 Sơ ựồ khối hệ thống ựiều khiển thiết bị từ xa bằng tin nhắn SMS

Chức năng của từng khối:

Khối Modem SIM 300CZ: nhận tin nhắn từ ựiện thoại người dùng gửi tới khối

xử lý trung tâm và gửi tắn hiệu trở lại

Khối nguồn: cung cấp nguồn hoạt ựộng cho toàn bộ hệ thống Gồm nguồn

ngoài và pin

Khối công suất: đóng rơ le bật tắt các thiết cảnh báo tại chỗ (còi, ựèn)

Khối xử lý trung tâm: xử lý bản tin nhận từ/gửi tới modem GSM từ ựó ựưa ra

hoạt ựộng thắch hợp cho các khối khác

Khối cảm biến: phát hiện khi có người lạ ựột nhập, nhiệt, hoặc khóiẦ

Khối giao tiếp bàn phắm màn hình LCD: giúp người dùng có thể thao tác trực

tiếp trên hệ thống mà không cần nhắn tin SMS

CHƯƠNG 2

KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ SMS TRONG GSM GIỚI THIỆU MODEM GSM SIM300CZ VÀ TẬP LỆNH AT

2.1 GIỚI THIỆU

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, ñặc biệt

là khoa học công nghệ ðiện tử - Tin học, ñã cho phép con người thỏa mãn các nhu cầu trao ñổi thông tin Song song với sự phát triển ñó là sự phát triển của các loại hình thông tin khác như dịch vụ truyền số liệu, thông tin di ñộng, nhắn tin, ñiện thoại thẻ, Internet… ñã giải quyết ñược nhu cầu thông tin toàn cầu

Trong cuộc sống hằng ngày hiện nay, thông tin di ñộng ñóng vai trò quan trọng

và dường như không thể thiếu Nó quyết ñịnh nhiều mặt hoạt ñộng của xã hội giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật

ña dạng phong phú Sự ñòi hỏi của khách hàng về việc sử dụng dịch vụ viễn thông càng ngày càng cao cả về số lượng và chất lượng làm cho hướng phát triển ngày càng ñược ñề cập nhằm ñáp ứng nhu cầu ña dạng của khách hàng “mọi lúc, mọi nơi” mà họ cần

Ý tưởng của ñề tài luận văn cũng dựa trên nhu cầu của người dùng Việc sử dụng ñiện thoại di ñộng trở nên phổ biến ñã mang ñến một hướng phát triển của mạng viễn thông là ñiều khiển và giám sát các thiết bị từ xa chỉ bằng tin nhắn SMS

Trong chương 2 này, tôi sẽ giới thiệu về Modem GSM SIM300CZ và tập lệnh

AT là thiết bị giao tiếp với dịch vụ mạng – thiết bị trung gian ñể nhận tín hiệu tin nhắn SMS ñiều khiển từ ñiện thoại người dùng hay gửi tin nhắn báo trở lại cho người dùng

Như ñã nói ở trên về tên ñầy ñủ của SMS là Short Message Service, cụm từ ñó cho thấy dữ liệu có thể ñược lưu giữ bởi một tin nhắn SMS là rất giới hạn Một tin nhắn SMS có thể chứa tối ña là 140 byte (1120 bit) dữ liệu Vì vậy, một tin nhắn SMS chỉ chứa:

160 kí tự nếu như sử dụng mã hóa kí tự 7 bit (mã hóa kí tự 7 bit thì phù hợp với

mã hóa các kí tự latin chẳng hạn như các kí tự alphabet của tiếng Anh)

70 kí tự nếu như sử dụng mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 (các tin nhắn SMS không chứa các kí tự latin như kí tự chữ Trung Quốc phải sử dụng mã hóa kí tự 16 bit)

Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau Nó có thể hoạt ñộng tốt với nhiều ngôn ngữ có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm cả Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các dữ liệu dạng binary Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác… tới một ñiện thoại khác

Một trong những ưu ñiểm nổi trội của SMS ñó là nó ñược hỗ trợ bởi các ñiện thoại có sử dụng GSM hoàn toàn Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ ñược cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang Wireless Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không ñược hỗ trợ trên nhiều dòng ñiện thoại

2.2.2 SỰ TIỆN LỢI CỦA VIỆC SỬ DỤNG TIN NHẮN SMS

Các tin nhắn SMS có thể ñược gửi và ñọc tại bất kỳ thời ñiểm nào:

Ngày nay, hầu hết mọi người ñều có ñiện thoại di ñộng của riêng mình và mang

nó theo người dường như cả ngày Với một ñiện thoại di ñộng, bạn có thể gửi và ñọc

các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn ñang ở trong văn phòng hay trên xe Bus hay ở nhà…

Tin nhắn SMS có thể ñược gửi tới các ñiện thoại tắt nguồn:

Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào ñó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS ñến bạn của bạn thậm chí khi người ñó tắt nguồn máy ñiện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn ñó Hệ thống SMS của mạng ñiện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn rồi sau ñó gửi

nó tới người bạn của bạn khi ñiện thoại của họ mở nguồn

Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác:

Việc ñọc và viết các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào Trong khi ñó, bạn phải chạy ra ngoài khỏi rạp hát, thư viện… ñể thực hiện một cuộc ñiện thoại hay trả lời một cuộc gọi Bạn không cần phải làm như vậy nếu như tin nhắn SMS ñược sử dụng

Các ñiện thoại di ñộng và chúng có thể ñược thay ñổi giữa các sóng mang Wireless khác nhau:

Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành Tất cả các ñiện thoại mobile ngày nay ñều có hỗ trợ ñó Bạn không chỉ có thể trao ñổi các tin nhắn SMS ñối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng sóng mang Wireless, mà ñồng thời bạn cũng có thể trao ñổi nó với người sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác

SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó:

Tin nhắn SMS ñược hỗ trợ 100% bởi các ñiện thoại có sử dụng công nghệ GSM Xây dựng các ứng dụng Wireless trên nền công nghệ SMS sẽ phát huy tối ña những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng

Ngoài ra, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text Nó có thể ñược sử dụng ñể gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa…

Tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến

2.2.3 TIN NHẮN SMS CHUỖI / TIN NHẮN SMS DÀI

Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mang một lượng giới hạn các dữ liệu ðể khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là SMS chuỗi (hay SMS dài) ñã ra ñời Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh

Cơ cấu hoạt ñộng cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: ñiện thoại di ñộng của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau ñó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMS ñơn Khi các tin nhắn SMS này ñã ñược gửi tới ñích hoàn toàn thì nó sẽ ñược kết hợp lại với nhau trên máy di ñộng của người nhận

Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít ñược hỗ trợ so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng Wireless

2.2.4 SMS CENTRE

Một SMS Centre (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt ñộng liên quan tới SMS của một mạng Wireless Khi một tin nhắn SMS ñược gửi ñi từ một ñiện thoại di ñộng thì trước tiên nó sẽ ñược gửi tới một trung tâm SMS Sau ñó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới ñích (người nhận) Một tin nhắn SMS có thể phải ñi qua nhiều hơn một thực thể mạng (Netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi ñi tới ñích thực sự của nó Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và ñiều chỉnh quá trình này cho ñúng với chu trình của

nó Nếu như máy ñiện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này Và khi máy ñiện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận

Thường thì một SMSC sẽ hoạt ñộng một cách chuyên dụng ñể lưu thông SMS của một mạng Wireless Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lí SMSC của riêng

nó và vị trí của chúng bên trong hệ thống mạng Wireless Tuy nhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng Wireless

Bạn phải biết ñịa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng Wireless ñể sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên ñiện thoại của bạn ðiển hình một ñịa chỉ SMSC là một số ñiện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế Một ñiện

thoại nên có một menu chọn lựa ñể cấu hình ñịa chỉ SMSC Thông thường thì ñịa chỉ ñược ñiều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng Wireless ðiều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay ñổi nào

2.2.5 TIN NHẮN SMS QUỐC TẾ

Các tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành ñược chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành trong nước và tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành quốc tế với nhau

Thường thì chi phí ñể gửi một tin nhắn SMS quốc tế cao hơn so với gửi trong nước Và chi phí ñể gửi một tin nhắn SMS nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia, ít hơn chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế

Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng Wireless cục bộ hay thậm chí quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu

2.3 GIỚI THIỆU MODEM SIM300CZ, TẬP LỆNH AT

Khái niệm Modem GSM

Một modem GSM là một modem Wireless, nó làm việc cùng với một mạng Wireless GSM Một modem Wireless thì cũng hoạt ñộng giống như một modem hữu tuyến ðiểm khác nhau chính ở ñây là modem hữu tuyến thì truyền và nhận dữ liệu thông qua một ñường dây ñiện thoại cố ñịnh trong khi ñó một modem Wireless thì gửi

và nhận dữ liệu thông qua sóng Radio

Một modem GSM có thể là một thiết bị mở rộng bên ngoài hay một PC Card/PCMCIA Card ðiển hình là một modem GSM rời bên ngoài ñược kết nối với một máy tính thông qua một cáp nối tiếp hay một cáp USB Một modem GSM hợp chuẩn với một PC Card/PCMCIA Card ñược thiết kế cho việc sử dụng với môt máy tính laptop Nó ñược gắn vào một trong những khe cắm PC Card/PCMCIA Card của một máy tính laptop

Giống như một ñiện thoại di ñộng GSM, một modem GSM yêu cầu một thẻ SIM với một sóng mang Wireless ñể hoạt ñộng

Như ựã ựề cập trong mục hướng dẫn về SMS, các máy tắnh sử dụng lệnh AT ựể ựiều khiển modem Cả hai modem GSM và modem hữu tuyến ựều có hỗ trợ một bộ các lệnh AT chuẩn chung Vì thế bạn có thể sử dụng modem GSM hay modem hữu tuyến ựều ựược

Bổ trợ cho các lệnh AT chuẩn, các modem GSM còn hỗ trợ một bộ lệnh AT mở rộng Những lệnh AT mở rộng này ựược ựịnh nghĩa trong các chuẩn của GSM

2.3.1 GIỚI THIỆU MODEM SIM300CZ

Các modem ựược sử dụng từ những ngày ựầu của sự ra ựời máy tắnh Modem ựược hình thành từ modulator và demodulator định nghĩa ựặc trưng này cũng giúp ta hình dung ựược phần nào về thiết bị này sẽ làm gì Dữ liệu số ựến từ một DTE, thiết bị

dữ liệu ựầu cuối ựược ựiều chế theo cách mà nó có thể ựược truyền dữ liệu qua các ựường dây truyền dẫn Ở một mặt khác của ựường dây, một modem khác thứ hai ựiều chế dữ liệu ựến, xúc tiến và duy trì nó

Các modem thế hệ trước chỉ tương thắch cho việc gửi nhận dữ liệu để thiết lập một kết nối thì thiết bị thứ hai như một dialer ựược cần ựến đôi khi kết nối cũng ựược thiết lập bằng tay bằng cách quay số ựiện thoại tương ứng và một khi modem ựược bật thì kết nối coi như ựược thực thi Các máy tắnh loại nhỏ ở các năm 70 thâm nhập vào thị trường là các gia ựình, lúc ựó vấn ựề chi phắ và sự thiếu hụt về kiến thức kỹ thuật trở thành một vấn ựề nan giải

Giống như một ựiện thoại di ựộng GSM, một modem GSM yêu cầu một thẻ SIM với một mạng Wireless ựể hoạt ựộng

Modem SIM300CZ là một trong những loại modem GSM Nhưng Modem SIM300CZ ựược nâng cao hơn, có tốc ựộ truyền dữ liệu nhanh hơn Nó sử dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt ựộng ở các băng tần 900Mhz, 1800 Mhz và 1900Mhz

2.3.2 ðẶC ðIỂM CỦA MODEM SIM300CZ

GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps

GPRS dữ liệu Up lên: Max 42.8 kbps

SIM300CZ hỗ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP

SIM300CZ tích hợp giao thức TCP/IP

Toàn bộ chế ñộ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80)

Loại bỏ tiếng dội

Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối

Cổng nối tiếp: 7 cổng nối tiếp (ghép nối)

Cổng kết nối có thể sử dụng với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tới mudule ñiều khiển

Cổng nối tiếp có thể sử dụng chức năng giao tiếp

Hỗ trợ tốc ñộ truyền 1200 bps tới 115200 bps

Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD

Cổng hiệu chỉnh lỗi chỉ sử dụng sửa lỗi

SIM Application Toolkit

Hỗ trợ SAT loại GSM 11, 14 bản 99

ðồng hồ thời gian thực

MIC1P 54MIC1N 56MIC2P 58MIC2N 60SPK1P 53SPK1N 55SPK2P 57SPK2N 59

Hình 2.2 Sơ ñồ chân của Modem SIM300CZ

Chân 1, 3, 5, 7, 9: Năm chân ñể kết nối tới nguồn cung cấp, nguồn cung cấp của SIM300CZ là nguồn ñơn VDAT là 3,4V – 4,5V

Chân 2, 4, 6, 8, 10: Chân Mass

Chân 11 (VCHG): ðiện thế vào cho mạch nạp dùng cho hệ thống phát hiện ra

bộ sạc pin

Chân 12 (ADC): Chân vào của bộ chuyển ñổi tín hiệu tương tự sang số

Chân 13 (TEMP_BAT): Báo sạc pin

Chân 14 (VRTC): Dòng cấp cho chân RTC khi không có pin trong hệ thống

Chân 15 (VCC_EXT): Nguồn 2.93V từ mạch ngoài Bằng cách ño chân này ta

có thể biết Modem ñang bật hay tắt Khi ñiện áp thấp thì Modem tắt Ngược lại ñiện áp cao là Modem ñang bật

Chân 16 (NETLIGHT): ðầu ra dùng ñể chỉ báo mạng kết nối ñược Modem Chân 17 (PWRKEY): Chân này dùng ñể ñiều khiển Modem bật/tắt

Chân 18, 20, 22, 24, 26 (KBC): Bàn phím

Chân 19 (STATUS): Báo tình trạng công việc

Chân 21, 35 (GPIO): Các cổng vào/ra

Chân 23 (BUZZER): ðầu ra chuông

Chân 25 (SIM_VCC): Nguồn cung cấp cho thẻ SIM

Chân 27 (SIM_RST): Chân Reset cho mạch SIM

Chân 28, 30, 32, 34, 36 (KBR): Chân kết nối với bàn phím

Chân 29 (SIM_DATA): ðầu ra dữ liệu chân SIM

Chân 31 (SIM_CLK): Chân Clock của SIM

Chân 33 (SIM_PRESENCE): Chân dò tìm mạng

Chân 37 (DCD): Dò tìm sóng mang

Chân 38 (DISP_CS), chân 40 (DISP_CLK), chân 42 (DISP_DATA), chân 44 (DISP_D/C), chân 46 (DISP RST): Giao tiếp với màn hình LCD

Chân 39 (DTR): Chân ñầu cuối dữ liệu Báo ñầu cuối dữ liệu sẵn sàng

Chân 41 (RXD): Chân nhận dữ liệu

Chân 43 (TXD): Chân truyền dữ liệu

Chân 45 (RTS): Yêu cầu gửi, hoạt ñộng khi modem gửi dữ liệu (chuyển sang trạng thái hoạt ñộng khi sẵn sàng gửi dữ liệu)

Chân 47 (CTS): Xóa ñể gửi, hoạt ñộng khi modem nhận dữ liệu (báo cho thiết

bị truyền ñã sẵn sàng nhận dữ liệu)

Chân 49 (RI): Báo chuông cho biết là thiết bị thu ñang nhận tín hiệu rung chuông

Chân 48 (DBG RXD): ðầu ra dùng ñể ñiều chỉnh trong nhận dữ liệu

Chân 50 (DBG TXD): ðầu ra dùng ñể ñiều chỉnh trong truyền dữ liệu

Chân 51, 51 (AGND): Chân mass

Chân 53 (SPK1P), 55 (SPK1N): Chân Output, kết nối Speaker

Chân 54 (MIC1P), 56 (MIC1N): Chân Input, kết nối Microphone

Chân 57 (SPK2P), 59 ( SPK2N): Chân Output, kết nối Speaker

Chân 58 (MIC2P), 60 (MIC2N): Chân Input, phụ trợ kết nối Microphone

2.3.4 KHẢO SÁT TẬP LỆNH AT CỦA MODEM SIM300CZ

Các modem ựược sử dụng ựể kết nối dữ liệu Dữ liệu số thì ựến từ một DTE, thiết bị dữ liệu ựầu cuối ựược ựiều chế theo cách mà nó có thể ựược truyền dữ liệu qua các ựường dây truyền dẫn

Chuẩn RS232 mô tả một kênh truyền thông với bộ kết nối 25 chân hoặc 9 chân,

nó ựược thiết kế ựể thực thi quá trình truyền các lệnh ựến modem ựược kết nối với nó Thao tác này bao gồm cả các lệnh quay một số ựiện thoại nào ựó Thế nên nhất thiết phải có một phương pháp ựược thiết lập nhằm sử dụng kênh dữ liệu hiện tại ựể không chỉ truyền dữ liệu từ một ựiểm ựầu cuối này tới một ựiểm ựầu cuối khác mà nó còn nhắm tới modem duy nhất Dennis Hayes ựã ựưa ra giải pháp cho vấn ựề này trong năm 1977 Modem thông minh (Smartmodem) của ông sử dụng chuẩn truyền thông RS232 ựơn giản kết nối tới một máy tắnh ựể truyền cả câu lệnh và dữ liệu Bởi vì mỗi lệnh bắt ựầu với chữ AT trong chữ Attention nên ngôn ngữ ựiều khiển ựược ựịnh nghĩa bởi Hayes nhanh chóng ựược biết ựến với tên là bộ lệnh Hayes AT Chắnh vì sự ựơn giản và khả năng thực thi với chi phắ thấp của nó, bộ lệnh Hayes AT nhanh chóng ựược sử dụng phổ biến trong các modem của các nhà sản xuất khác nhau Khi chức năng và ựộ tắch hợp của các modem ngày càng tăng cùng thời gian, nên làm cho ngôn ngữ lệnh Hayes AT càng phức tạp Vì thế mỗi nhà sản xuất modem ựã nhanh chóng sử dụng quy tắc riêng cho loại Modem của mình trên nền tảng tập lệnh AT này Ngày nay

bộ lệnh AT bao gồm cả các lệnh về dữ liệu, fax, voice và các truyền thông SMS

Các lệnh AT là các hướng dẫn ựược sử dụng ựể ựiều khiển một modem AT là một cách viết gọn của chữ Attention Mỗi dòng lệnh của nó bắt ựầu với ỘATỢ hay ỘatỢ

đó là lý do tại sao các lệnh modem ựược gọi là các lệnh AT Nhiều lệnh của nó ựược

sử dụng ựể ựiều khiển các modem quay số sử dụng dây nối (wired dial-up modems),

chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hook control) và ATO (Return To Online Data State), ngoài ra tập lệnh AT còn hỗ trợ các modem GSM/GPRS và ñiện thoại di ñộng

Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các ñiện thoại di ñộng còn ñược hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT ñặc biệt ñối với công nghệ GSM

Nó bao gồm các lệnh liên quan tới SMS như AT+CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS (gửi tin nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) và AT+CMGR (ñọc tin nhắn SMS)

Với các lệnh AT mở rộng này, chúng ta có thể thực hiên một số thao tác sau: ðọc, viết, xóa tin nhắn

Gửi tin nhắn SMS

Kiểm tra chiều dài tín hiệu

Kiểm tra trạng thái sạc pin và mức sạc của pin

ðọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ

Số tin nhắn SMS có thể ñược thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rất thấp, nó chỉ khoảng từ 6 ñến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút

2.3.4.1 Các lệnh khởi tạo Modem GSM SIM 300CZ

Lệnh AT<cr>

Nếu lệnh thực hiện ñược thì trả về:

Ok

và bắt ñầu thực hiện các lệnh tiếp theo

Nếu lệnh không thực hiện ñược thì trả về dạng:

+CMS ERROR <err>

Lệnh AT+CMGF=[<mode>] <cr> lệnh chọn chế ñộ nhắn tin

Nếu lệnh thực hiện ñược thì trả về:

Ok

<mode> : 0 dạng dữ liệu PDU

1 dạng dữ liệu kiểu text Nếu lệnh không thực hiện ñược thì trả về dạng:

+CMS ERROR <err>

Lệnh AT&W[<n>]

Nếu lệnh thực hiện ñược thì trả về:

Ok

và lưu cấu hình cho GSM Module SIM300CZ

Nếu lệnh không thực hiện ñược thì trả về dạng:

Ví dụ: khi có số ñiện thoại nào ñó gọi ñến số ñiện thoại ñược gắn trên modem SIM300CZ, ta muốn nhấc máy ñể kết nối thì gõ lệnh ATA <cr>

Lệnh bỏ cuộc gọi: ATH<cr>

Ví dụ: khi có số ñiện thoại nào ñó gọi ñến số ñiện thoại ñược gắn trên modem

SIM300CZ, ta không muốn nhấc máy mà từ chối cuộc gọi thì gõ lệnh ATH<cr>

2.3.4.3 Các lệnh về SMS

Lệnh Xóa tin nhắn: AT+CMGD

Ví dụ: muốn xóa một tin nhắn nào ñó ñược lưu trên SIM thì ta thực hiện lệnh

sau

<index>: số nguyên, ñó là vị trí ngăn nhớ chứa tin nhắn cần ñọc

<mode>: 1 ñọc và thay ñổi trạng thái của tin nhắn sau khi ñọc

ðối với tin nhắn SMS-SUBMIT:

+CMGR:<stat>,<da>,[<alpha>][,<toda>,<fo>,<pid>,<dcs>,[<vp>],<sca>,<tosca>,<length>]<CR><LF><data>

ðối với tin nhắn SMS-STATUS-REPORTs:

+CMS ERROR: <err>

Lệnh gửi tin nhắn SMS: AT+CMGS

Nếu gửi tin nhắn dưới dạng text:

(+CMGF=1):

+CMGS=<da>[,<toda>]<CR> text is entered <ctrl-Z/ESC>

Nếu gửi tin nhắn dạng PDU:

(+CMGF=0):

+CMGS=<length><CR> PDU is given <ctrl-Z/ESC>

Nếu lệnh ñược thực hiện thành công thì dữ liệu trả về:

Dạng text : +CMGS: <mr>

OK Dạng PDU : +CMGS: <mr>

OK

Nếu lệnh bị lỗi:

+CMS ERROR: <err>

Lệnh viết tin nhắn rồi lưu vào ngăn nhớ: AT+CMGW

Nếu viết tin nhắn dưới dạng text:

AT+CMGW=[<oa/da>[,<tooa/toda>[,<stat>]]]<CR>text is entered Z/ESC> <ESC>

<ctrl-Lệnh ñược thực hiện ñúng thì dữ liệu trả về dạng:

+CMGW: <index>

OK

Lệnh sai:

+CMS ERROR: <err>

Nếu viết tin nhắn dưới dạng PDU:

AT+CMGW=<length>[,<stat>]<CR> PDU is given <ctrl-Z/ESC>

Lệnh gửi tin nhắn từ một ngăn nhớ nào ñó:

AT+CMSS=<index>[,<da>[,<toda>]]

Nếu lệnh ñược thực hiện thành công dữ liệu trả về dạng:

+CMS ERROR: <err>

2.3.4.4 Các lệnh về GPRS

AT+CGATT: Lệnh gán hay tách thiết bị khỏi GPRS

AT+CGDCONT: ðịnh nghĩa dạng PDP

AT+CGQMIN: Chất lượng dich vụ ở mức thấp nhất

AT+CGQREQ: Chất lượng dich vụ

AT+CGDATA: Trạng thái dữ liệu vào

AT+CGREG: Tình trạng ñăng ký của mạng

AT+CGCOUNT: ðếm gói dữ liệu vào

2.3.4.5 Một số lệnh khác

Lệnh nghỉ: AT+CFUN

Ví dụ: muốn tắt hết chức năng liên quan ñến truyền nhận sóng RF và các chức

năng liên quan ñến SIM thì gõ lệnh:

AT+CFUN=0 <cr>

OK Lệnh chuyển từ chế ñộ nghỉ sang chế ñộ hoạt ñộng bình thường: AT+CFUN

Ví dụ: SIM ñang ở chế ñộ nghỉ ta muốn chuyển sang chế ñộ hoạt ñộng bình

thường thì gõ lệnh:

AT+CFUN=1 <cr>

OK Lệnh Reset mode

ATZ <cr>

OK

Lệnh tắt chế ñộ echo

ATE0 <cr>

2.3.4.6 Các lệnh kiểm tra ban ñầu

Lấy thông tin cơ bản về ñiện thoại di ñộng hay modem GSM/GPRS Ví dụ như tên của nhà sản xuất (AT+CGMI), số model (AT+CGMM), số IMEI (International Mobile Equipment Identity) (AT+CGSN) và phiên bản phần mềm (AT+CGMR)

Lấy các thông tin cơ bản về SIM Card Thí dụ, MSISDN (AT+CNUM) và số IMS (International Mobile Subscriber Identity) (AT+CIMI)

Lấy thông tin trạng thái hiện tại của ñiện thoại di ñộng hay modem GSM/GPRS Ví dụ như trạng thái hoạt ñộng của ñiện thoại (AT+CPAS), trạng thái ñăng kí mạng mobile (AT+CREG), chiều dài sóng radio (AT+CSQ), mức sạc pin và trạng thái sạc pin (AT+CBC)

ðọc (AT+CPBR), viết (AT+CPBW) hay tìm kiếm (AT+CPBF) các mục về danh bạ ñiện thoại (phonebook)

Thực thi các nhiệm vụ liên quan tới an toàn, chẳng hạn như mở hay ñóng các khóa chức năng (AT+CLCK), kiểm tra xem một chức năng ñược khóa hay chưa (AT+CLCK) và thay ñổi Password (AT+CPWD)

ðiều khiển hoạt ñộng của các mã kết quả/các thông báo lỗi của các lệnh AT Ví

dụ, bạn có thể ñiều khiển cho phép hay không cho phép kích hoạt hiển thị thông báo lỗi (AT+CMEE) và các thông báo lỗi nên ñược hiển thị theo dạng số hay theo dạng dòng chữ (AT+CMEE=1 hay AT+CMEE=2)

Thiết lập hay thay ñổi cấu hình của ñiện thoại di dộng hay modem GSM/GPRS

Ví dụ, thay ñổi mạng GSM (AT+COPS), loại dịch vụ của bộ truyền tin (AT+CBST),

các thông số protocol liên kết với radio (AT+CRLP), ñịa chỉ trung tâm SMS (AT+CSCA) và khu vực lưu trữ các tin nhắn SMS (AT+CPMS)

Lưu và phục hồi các cấu hình của ñiện thoại di ñộng hay modem GSM/GPRS

Ví dụ, lưu (AT+COPS) và phục hồi (AT+CRES) các thiết lập liên quan tới tin nhắn SMS chẳng hạn như ñịa chỉ trung tâm tin nhắn SMS

Modem GSM SIM300CZ là thiết bị giao tiếp với dịch vụ mạng - thiết bị trung gian ñể nhận tín hiệu tin nhắn SMS ñiều khiển từ ñiện thoại người dùng hay gửi tin nhắn báo trở lại cho người dùng Việc xử lý hay sự trao ñổi ñó do một trung tâm xử lý

mà tôi lựa chọn là vi ñiều khiển PSoC sẽ ñược trình bày trong chương sau

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ VI ðIỀU KHIỂN PSoC 3.1 MỞ ðẦU

Ngày nay, trong các thiết bị kỹ thuật hiện ñại, hầu như chúng ta ñều bắt gặp những ứng dụng từ cơ bản ñến chuyên sâu các loại vi xử lý, vi ñiều khiển Qua ñó chúng ta có thể thấy tầm quan trọng của việc học tập, nghiên cứu lĩnh vực ñầy mới mẻ

và thú vị này Với việc nắm vững các kiến thức cơ bản về vi ñiều khiển, ta có thể phát triển các ứng dụng thực tế với chi phí nghiên cứu, sản xuất cũng như bảo trì tối thiểu

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại vi ñiều khiển Vì vậy, việc lựa chọn một loại vi ñiều khiển cũng cần phải cân nhắc với khuôn khổ của ñề tài, tôi ñã nghiên cứu và chọn dùng loại vi ñiều khiển PsoC ( Programmable System on Chip) Trong chương 3 này, tôi sẽ trình bày kiến thức tổng quan và chú trọng những kiến thức phục

vụ trực tiếp cho ñề tài

3.2 GIỚI THIỆU VỀ VI ðIỀU KHIỂN PSoC

Khi phát triển các ứng dụng phức tạp, chúng ta thường cần thêm các khối ngoại

vi như bộ khuếch ñại thuật toán, các bộ lọc, các bộ ñịnh thời, mạch logic số, các khối chuyển ñổi AD-DA v.v… Việc thiết lập thêm các khối ngoại vi là một việc khó khăn, các thành phần mới sẽ chiếm thêm diện tích, yêu cầu phải ñược xem xét cẩn thận trong quá trình thiết kế bản mạch in (PCB), tăng công suất tiêu thụ … Tất cả các yếu tố này

ảnh hưởng ñáng kể ñến giá thành và thời gian phát triển một dự án

Sự xuất hiện của PsoC ñã giúp cho giấc mơ của các nhà thiết kế trở thành hiện thực, thiết lập các dự án chỉ trên 1 chip

PsoC (Programmable System on Chip) giới thiệu một số khái niệm hoàn toàn mới cho các ứng dụng vi ñiều khiển So với các vi ñiều khiển 8-bit tiêu chuẩn, các chíp PsoC có thêm các khối tương tự và số lập trình có khả năng lập trình ñược Chúng cho phép việc thiết lập một số lượng lớn các ngoại vi Các khối số chứa một số các khối số nhỏ hơn có khả năng lập trình ñược có thể ñược cấu hình cho các ứng dụng khác nhau Các khối analog ñược sử dụng cho việc phát triển các thành phần analog như các

bộ lọc tương tự, các bộ so sánh Các bộ chuyển ñổi AD - DA

Có một số các họ PsoC khác nhau cho phép bạn lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu của thiết kế Sự khác nhau giữa các họ PsoC là số lượng các khối A/D có thể lập trình ñược và số lượng các chân vào ra Phụ thuộc vào các họ vi ñiều khiển, PsoC có thể có từ 4 ñến 16 khối số và từ 3 ñến 12 khối tương tự có khả năng lập trình ñược

3.2.1 NHỮNG TÍNH NĂNG CHÍNH CỦA PsoC

- Có khả năng thay ñổi ñiện áp hoạt ñộng 3.3V ñến 5V

- Khả năng cung cấp ñiện áp thấp 1V

- Khả năng lựa chọn tần số nhờ lập trình

Các khối lập trình cho phép bạn thiết lập :

- Bộ nhớ 16K bytes lập trình ñược

- 256 bytes RAM

- Chuyển ñổi ADC ñộ phân giả tối ña 14 bít

- Chuyển ñổi DAC ñộ phân giải tối ña 9 bít

- Khuếch ñại ñiện áp lập trình ñược

- Các bộ lọc và so sánh lập trình ñược

- Các bộ ñình thời và bộ ñếm 8-16-32 bít

- Khối tạo mã CRC và mã giả ngẫu nhiên

- Hai khối UART song công

- Các thiết bị SPI

- Lựa chọn các kết nối cho tất cả các chân ñầu ra

- Lựa chọn việc kết hợp các khối chức năng

- Lựa chọn cho việc lập trình trên vùng bộ nhớ xác ñịnh và ghi có bảo vệ

- Các chân I/O ñều có các chế ñộ Pull up, Pull down, High Z, Strong, hoặc Open pin state

- I2C Slaver hoặc Master và Multi-Master có tốc ñộ lên tới 400KHz

- Mạch giám sát tích hợp

- Khối tạo ñiện áp tham chiếu chính xác

3.2.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG:

Hình 3.1: Kiến trúc vi ñiểu khiển PSoC

Các vi ñiều khiển PsoC dựa trên kiến trúc CISC 8-bit Cấu trúc chung của chúng bao gồm các khối sau ñây :

Khối CPU : là trung tâm của vi ñiều khiển có chức năng thực hiện lệnh và ñiều

khiển chu trình hoạt ñộng (workflow) của các khối chức năng khác

Khối tạo tần số dao ñộng : tạo ra các tần số thích hợp cung cấp cho CPU hoạt

ñộng cũng như cung cấp một tập hợp các tần số khác nhau cho các khối có chức năng

lập trình ñược Các tần số ñược tạo ra dựa trên tần số tham chiếu bên trong PsoC hoặc

ñược cung cấp từ bên ngoài PsoC

Khối ñiều khiển Reset : kích hoạt cho vi ñiều khiển hoạt ñộng cũng như giúp

hồi phục trạng thái hoạt ñộng bình thường của VDK khi xảy ra lỗi

Bộ ñịnh thời Watch-Dog : ñược sử dụng ñể phát hiện ra các vòng lặp vô hạn

trong chương trình

Bộ ñịnh thời Sleep : có thể kích hoạt vi ñiều khiển theo chu kì ñể thoát ra khỏi

chế ñộ tiết kiệm công suất Nó cũng có thể ñược sử dụng như một bộ ñịnh thời thông thường

Các chân vào/ra : giúp cho việc giao tiếp giữa CPU và các khối chức năng

số/tương tự lập trình ñược cũng như giao tiếp với ngoại vi

Khối chức năng số : có khả năng lập trình ñược cho phép người sử dụng tự cấu

hình nên các thành phần số tùy biến

Khối chức năng tương tự : có khả năng lập trình ñược cho phép người sử

dụng tự cấu hình nên các thành phần tương tự như các bộ chuyển ñổi dữ liệu AD/DA, các bộ lọc, bộ thu nhận mã ña tần rời rạc DTMF, bộ ñảo, các bộ khuếch ñại thuật toán

Khối tạo ñiện áp tham chiếu : cần thiết cho các thành phần analog và nằm bên

trong các khối tương tự có khả năng lập trình ñược

Bộ nhân tổng MAC : thực hiện các phép nhân có dấu 8 bít

Hệ thống SMP : có thể ñược sử dụng như 1 phần của bộ chuyển dổi ñiện áp

Ví dụ, nó có thể cung cấp công suất cho 1 VDK hoạt ñộng chỉ bằng 1 pin 1.5V duy

nhất

3.2.3 CPU:

Trong suốt quá trình thực hiện CT, các lệnh ñược nap trong bộ nhớ chương trình (bộ nhớ nhanh dạng flash) giống như các VDK thông thường CPU tìm nạp 1 lệnh tại 1 thời ñiểm từ bộ nhớ CT, giải mã lệnh và thực hiện các chức năng tương ứng CPU có 5 thanh ghi trong là PC (Program Counter

Thanh ghi ñếm CT), SP(Stack Pointer- Thanh ghi con trỏ stack),A(Accumulator-Thanh ghi tích lũy), X(Index-Thanh ghi chỉ số), và F(Flag-Thanh ghi cờ trạng thái) ñược sử dụng bởi ALU và khối giải mã lệnh, chúng cũng

ñược sử dụng kết hợp trong quá trình thực hiện lệnh

Hình 3.2: Kiến trúc CPU của PSoC

3.3.4 CÁC THANH GHI TRONG CỦA CPU:

Thanh ghi ñếm CT - Program counter (PC) : ñuợc dùng như 1 con trỏ lưu

trữ ñịa chỉ của lệnh sẽ ñược thực hiên tiếp theo Với mỗi một câu lệnh mới, giá trị của

PC sẽ trỏ vào ñịa chỉ của lệnh tiếp theo trong bộ nhớ CT, lệnh này sẽ ñược giải mã và thực thi

Thanh ghi con trỏ stack - Stack pointer (SP) : lưu trữ ñịa chỉ của bộ nhớ

RAM, là nơi mà dữ liệu ñược ghi vào hoặc ñọc ra nhờ các lệnh PUSH và POP tương

ứng Khi những lệnh này ñược thực hiện, giá trị của SP sẽ tự ñộng tăng hoặc giảm

tương ứng

Thanh ghi tích lũy - Accumulator register (A) : là thanh ghi chính ñược dùng

trong các thuật toán, các phép toán logic hoặc trao ñổi dữ liệu

Thanh ghi chỉ số - Index register (X) : có thể ñược sử dụng như thanh ghi tích

lũy trong một số lớn các lệnh Thanh ghi chỉ số X cũng ñược sử dụng ñể lưu trữ chỉ số

ñịa chỉ (chỉ số trong các vòng lặp)

Thanh ghi cờ trạng thái - Flag register (F) : Các bít của thanh ghi này mô tả

các kết quả sau khi một lệnh ñược thực hiện Nó có 1 vai trò trong việc lựa chọn 1 trang(page) bộ nhớ RAM khi vi ñiều khiển PsoC có nhiều hơn 256 byte RAM Bít

trạng thái Zero(Z) chỉ ra thanh ghi tích lũy lưu giữ giá trị 0, trong khi bít nhớ Carry(C) chỉ ra rằng các phép toán logic hoặc các thuật toán ñược thực hiện có nhớ dữ liệu

ðơn vị toán học và logic - Arithmetic logic unit (ALU) : Là thành phần

chuẩn hóa của CPU, ñược sử dụng ñể thực hiện các phép toán +, -, dịch trái/phải cũng như các phép toán logic Dữ liệu xử lý bởi các lệnh này có thể ñược lưu trong các thanh ghi trong A , X hoăck bộ nhớ RAM trong

3.2.5 KHỐI TẠO TẦN SỐ DAO ðỘNG:

Khối tạo tần số dao ñộng là cần thiết cho sự haọt ñộng cỷa CPU cũng như các khối có chức năng lập trình ñược Mỗi một thành phần lập trình ñược yêu cầu một tần

số hoạt ñộng riêng biệt Vi ñiều khiển PSoC có một hệ thống dùng ñể tạo ra các tần số dao ñộng khác nhau, bằng cách lựa chọn các tham số tương ứng Sơ ñồ dưới ñây thể hiện hai hệ thống ñộc lập dùng ñể tạo ra hai tín hiệu SYSCLK và CLK32 (32Khz)

Hình 3.3: Sơ ñồ cấu tạo khối tạo dao ñộng

+ SYSCLK là dao ñộng nội chủ chốt với tốc ñộ 24MHz, ñược sử dụng

làm tần số tham chiếu cho phần lớn các tín hiệu khác

+ SYSCLKx2 = 2x SYSCLK = 48Mhz

+ 24V1 = SYSCLK/N1 với N1 là tham số lựa chọn trong khoảng từ 1 ñến 16

Do vậy 24V1 nằm trong khoảng từ 1.5MHz (N1=16) tới 24MHz (N1=1)