5. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2.3. Cấu trúc của mạng GSM
3.2.3.1. Cấu trúc tổng quát
Hình 3. 2. Cấu trúc của công nghệ GSM
Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau: - Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem). - Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem).
- Trạm di động MS (Mobile Station).
3.2.3.2. Các thành phần của công nghệ mạng GSM
Hình 3. 3. Các thành phần mạng GSM
3.2.4. Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam
Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện, ba nhà cung cấp di độngcông nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượngthuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua.
Hiện nay có đến hơn 95% người dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM.
Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng135 triệu thuê bao di động. Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày pháttriển được lên tới hàng trăm ngàn thuê bao.
3.3. Giới thiệu module sim900, tập lệnh at command [9]
3.3.1. Giới thiệu module Sim900
Các modem được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời máy tính. Từ Modem là một từ được hình thành từ hai từ modulator và demodulator. Và định nghĩa đặc trưng này cũng giúp ta hình dung được phần nào là thiết bị này sẽ làm cái gì. Dữ liệu số thì đến từ một DTE, thiết bị dữ liệu đầu cuối được điều chế theo cái cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường dây truyền dẫn. Ở một mặt khác của đường dây, một modem khác thứ hai điều chế dữ liệu đến và xúc tiến, duy trì nó.
Các modem ngày xưa chỉ tương thích cho việc gữi nhận dữ liệu. Đễ thiết lập một kết nối thì một thiết bị thứ hai như một dialer thì được cần đến. Đôi khi kết nối cũng được thiết lập bằng tay bằng cách quay số điện thoại tương ứng và một khi modem được bật thì kết nối coi như được thực thi. Các máy tính loại nhỏ ở các năm 70 thâm nhập vào thị trường là các gia đình, cùng với chi phí thì sự thiếu hụt về kiến thức kỹ thuật trở thành một vấn đề nan giải
Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giông như một modem quay số. Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền vànhận dữ liệu thông qua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó một modem wireless thì việc gữi nhận dữ liệu thông qua sóng.
Giống như một điện thoại di động GSM, một modem GSM yêu cầu 1 thẻ sim với một mạng wireless để hoạt động.
Module Sim900 là một trong những loại modem GSM. Nhưng Module Sim900 đựoc nâng cao hơn có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sữ dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tầng EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, tính năng GPRS của Sim900 có nhiều lớp
8 lớp điện dung 10 lớp điện dung
3.3.2. Đặc điểm của module Sim900
Nguồn cung cấp khoảng 3, 4 – 4, 5V Nguồn lưu trữ Băng tần - EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, Sim900 có thể tự động tìm kiếm các băng tần - Phù hợp với GSM Pha 2/2+ Loại GSM là loại MS nhỏ Kết nối GPRS
- GPRS có nhiều rãnh loại 8 ( lựa chọn ) - GPRS có nhiều ránh loại 10 ( tự động ) Giới hạn nhiêt độ:
- Bình thường -300C tới +700
C
- Hạn chế: - 350C tới -300C và +700C tới +800C - Nhiệt độ bảo quản: -450C tới 850
C Dữ liệu GPRS:
- GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85. 6 kbps
- GPRS dữ liệu úp lên: Max 42. 8 kbpsSơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4.
- Sim 900 hổ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP - Sim 900 tích hợp giao thức TCP/IP
- Chấp nhận thông tin được điều chỉnh rộng rãi CSD:
- Tốc độ truyền dẫn CSD: 2; 4; 8; 9; 6; 14 KPPS - Hỗ trợ USSD
SMS:
- MT, MO, CB, Text and PDU mode - Bộ nhớ SMS: Sim, card
- Nhóm 3 loại 1 Sim card:
- Hỗ trợ sim card: 1, 8v ; 3v Anten ngoài:
- Kết nối thông qua anten ngoài 500km hoặc đế anten Âm thanh:
- Dạng mã hòa âm thanh. - Mức chế độ (ETS 06. 20) - Toàn bộ chế độ (ETS 06. 10)
- Toàn bộ chế độ 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 Sd với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tới mudule điều khiển
- Cổng nối tiếp có thể Sd chức năng giao tiếp - Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS - Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD. - Cổng hiệu chỉnh lỗi chỉ sử dụng sữa lỗi
Quản lý danh sách:
- Hỗ trợ mẫu danh sách: SM, FD, LD, RC, ON, MC Sim Application toolkit:
- Hỗ trợ SAT loại GSM 11, 14 bản 99 Đồng hồ thời gian thực:
- Người cài đặt Times function:
- Lập trình thông qua AT Command Đặc tính vật lý (đặc điểm):
- Nặng 13. 8 g
Chương trình hoàn thiện:
Bảng phối hợp:
Coding scheme 1. Time & lot 2. Time slot 4. Time slot
CS – 1 9. oskbps 18. 1 kbps 36. 2 kbps
CS – 2 13. 4 kbps 26. 8 kbps 53. 6 kbps
CS – 3 15. 6 kbps 31. 2 kbps 62. 4 kbps
CS – 4 21. 4 kbps 42. 8 kbps 85. 6 kbps
Hình 3. 4. IC sim900
3.3.3. Khảo sát sơ đồ và chức năng của từng chân module Sim900
PW RK EY 1 PW RK EY_O UT 2 D TR 3 RI 4 D CD 5 D SR 6 CTS 7 RTS 8 TX D 9 RX D 10 D I S P _ C L K 11 D I S P _ D A T A 12 D I S P _ D / C 13 D I S P _ C S 14 V D D _ E X T 15 N R E S E T 16 GND 17 GND 18 M IC_P 19 M IC_N 20 SPK _P 21 SPK _N 22 LIN EIN _R 23 LIN EIN _L 24 ADC 25 VR T C 26 D B G _ T X D 27 D B G _ R X D 28 GND 29 S I M _ V D D 30 S I M _ D A T A 31 S I M _ C L K 32 S I M _ R S T 33 S I M _ P R E S E N C E 34 P W M 1 35 P W M 2 36 S D A 37 S C L 38 GND 39 G PIO 1/K BR4 40 G PIO 2/K BR3 41 G PIO 3/K BR2 42 G PIO 4/K BR1 43 G PIO 5/K BR0 44 GND 45 GND 46 G PIO 6/K BC4 47 G PIO 7/K BC 48 G PIO 8/K BC2 49 G PIO 9/K BC1 50 G PIO 10/K BC0 51 N E T L I G H T 52 GND 53 GND 54 VB AT 55 VB AT 56 VB AT 57 GND 58 GND 59 R F _ A N T 60 GND 61 GND 62 GND 63 GND 64 GND 65 S T A T U S 66 G PIO 11 67 G PIO 12 68 M1 S I M 9 0 0
- Chân 1: PWRKEY: Chân này dùng để điều khiển hệ thống bật/tắt.
- Chân 2: PWRKEY_OUT:Chân dung để xem trang thái hiện tại của hệ thống. - Chân 3-4-5-6-7-8-9-10: các chân sử dụng để kết giao tiếp với hệ thống thong
qua giao tiếp chuẩn RS232. - Chân 11: DISP-CLK:
- Chân 12: DISP_DATA - Chân 13: DISP_D/C: - Chân 14: DISP_CS - Chân 15: VDD_Exit
- Chân 16: NRESET: Chân dung để reset IC SIM 900.
- Chân 17-18-29-39-45-46-53-54-58-59-61-62-63-64-65: Chân GND. - Chân 19: MIC_P: kết nối với MIC
- Chân 20: MIC_N: Kết nối GND. - Chân 21: SKP_P:Kết nối với loa. - Chân 22; SKP_N: Nối GND. - Chân 23: LINEIN_R
- Chân 24: LINEIN_L
- Chân 25: ADC: Chân đọc tín hieeuk ADC - Chân 26: VRTC
- Chân 27:DBG_TXD. - Chân 28: DBG_RXD.
- Chân 30-31-32-33-34: Kết nối vói SIM. - Chân 35-36: PWM1 – PWM2: 2 chân PWM. - Chân 37: SDA: serial data
- Chân 38: SCL: serial clock
- Chân 41-42-43-44-47-48-49-50-51-67-68. Các chân GPIO kết nối với phím ấn.
- Chân 52: NETNIGH: Chân báo sóng.
- Chân 60: RF_ANT: kết nối với anten RF.
- Chân 66: STATUT: Trạng thái hiện tại của IC SIM.
3.3.4. Khảo sát tập lệnh AT của module Sim900
Các modem được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời của máy tính. Từ Modem là một từ được hình thành từ hai từ modulator và demodulator. Và định nghĩa đặc trưng này cũng giúp ta hình dung được phần nào là thiết bị này sẽ làm cái gì. Dữ liệu số thì đến từ một DTE, thiết bị dữ liệu đầu cuối được điều chế theo cái cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường dây truyền dẫn. Ở một mặt khác của đường dây, một modem thứ hai điều chế dữ liệu đến và xúc tiến, duy trì nó.
Khi chúng ta xem trong RS232 port layout thì chuẩn RS232 miêu tả một kênh truyền thông với bộ kết nối 25 chân DB25, nó được thiết kế để thực thi quá trình truyền các lệnh đến modem được kết nối với nó. Thao tác này bao gồm cả các lệnh quay một số điện thoại nào đó. Không máy đó là các quá trình dùng RS232 với chi phí thấp này chỉ thể hiện trên các máy tính ở các hộ gia đình trong những năm 70, và kênh truyền thông thứ 2 không được thực thi. Thế nên nhất thiết phải có một phương pháp được thiết lập để sử dụng kênh dữ liệu hiện tại để không chỉ truyền dữ liệu từ một điểm đầu cuối này tới một điểm đầu cuối khác mà nó còn nhắm tới modem duy nhất. Dennis Hayes đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này trong năm 1977. Modem thông minh (Smartmodem) của ông sử dụng chuẩn truyền thông RS232 đơn giản kết nối tới một máy tính để truyền cả câu lệnh và dữ liệu. Bởi vì mõi lệnh bắt đầu với chữ AT trong chữ Attention nên ngôn ngữ điều khiển được định nghĩa bởi Hayes nhanh chóng đựoc biết đến với bộ lệnh Hayes AT. Chính vị sự đơn giản và khả năng thực thi với chi phí thấp của nó, bộ lệnh Hayes AT nhanh chóng được sử dụng phổ biến trong các modem của các nhà sản xuất khác nhau. Khi chức năng và độ tích hợp của các modem ngày càng tăng cùng thời gian, nên làm cho ngôn ngữ lệnh Hayes AT càng phức tạp. Vì thế nhanh chóng mỗi nhà sản xuất modem đã sử dụng ngôn ngữ riêng của ông ấy. Ngày nay bộ lệnh AT bao gồm
Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem. AT là một cách viết gọn của chữ Attention. Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với“AT” hay “at”. Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT. Nhiều lệnh của nó được sử dụng để điều khiển các modem quay số sử dụng dây mối (wired dial-up modems), chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) và ATO (return to online data state), cũng được hỗ trợ bởi các modem GSM/GPRS và các điện thoại di động.
Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện thoại di động còn được hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT đặc biệt đối 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 lư trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) và AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS).
Ngoài ra, các modem GSM còn hỗ trợ một bộ lệnh AT mở rộng. Những lệnh AT mở rộng này được định nghĩa trong các chuẩn của GSM. Với các lệnh AT mở rộng này, bạn có thể làm một số thứ như sau:
Đọc, viết, xóa tin nhắn
Gửi tin nhắn SMS
Kiểm tra chiều dài tín hiệu
Kiểm tra trạng thái sạc bin và mức sạc của bin.
Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ
Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rất thấp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút.
3.1.1.1 Các lệnh khởi tạo GSM Module Sim900:
Lệnh AT<cr> Nếu lệnh thực hiện đựợc thì trả về:
Ok
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng: + CMS ERROR <err>
Lệnh AT+CMGF=[<mode>] <cr> Nếu lệnh thực hiện đựợc thì trả về:
Ok
<mode>: 0 dạng dữ liệu PDU 1 dạng dữ liệu kiểu text
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng: + CMS ERROR <err>
3.1.1.2 Các lệnh về SMS
Lệnh Xóa tin nhắn AT+CMGD
Ví dụ: muốn xóa một tin nhắn nào đó được lưu trên sim thì ta thực hiện lệnh sau. AT+CMGD=<index><cr>
<index>: vị trí ngăn nhớ lưu tin nhắn Nếu lệnh thực hiện đựợc thì trả về:
Ok
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng: + CMS ERROR <err>
Lệnh đọc tin nhắn:
AT+CMGR=<index>[, mode] <cr>
<index>: số nguyên, đó là vị trí ngăn nhớ chứa tin nhăn cần đọc <mode>: 0 dạng dữ liệu PDU
1 dạng dữ liệu kiểu text
Nếu như lệnh được thực hiện thì kiểu dữ liệu trả về dưới dạng text ( mode=1): Từ SMS-DELIVER:
+ CMGR:<stat>, <oa>, [<alpha>], <scts>[, <tooa>, <fo>, <pid>, <dcs>, <sca>, <tosca>, <length>]<CR><LF><data>
+ CMGR:<stat>, <da>, [<alpha>][, <toda>, <fo>, <pid>, <dcs>, [<vp>], <sca>, <tosca>, <length>]<CR><LF><data>
Từ SMS-STATUS-REPORTs:
+ CMGR: <stat>, <fo>, <mr>, [<ra>], [<tora>], <scts>, <dt>, <st> Từ SMS-COMMANDs:
+ CMGR:<stat>, <fo>, <ct>[, <pid>, [<mn>], [<da>], [<toda>], <length><CR><LF><cdata>]
Từ CBM storage
+ CMGR:<stat>, <sn>, <mid>, <dcs>, <page>, <pages><CR><LF> <data>
Nếu dữ liệu trả về dạng PDU(mode=0):
+ CMGR: <stat>, [<alpha>], <length><CR><LF><pdu> Nếu lệnh bị lỗi thì trả về dưới dạng:
+ 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> Lệnh được thực hiện thành công thi dữ liệu trả về:
Dạng text: +CMGS: <mr> OK
Dạng PDU: +CMGS: <mr> OK
3.4. KẾT LUẬN
Chương này đã đã giới thiệu về cấu trúc của một tin nhắn SMS, giới thiệu hoạt động của module SIM900, và cách ứng dụng module SIM900 để giao tiếp với vi điều khiển. Chương 4 sẽ trình bày về thiết kế mô hình, thiết kế mạch điều khiển và