帶USB接口的短信收發最小系統設計

　　本設計以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，選用支持GSM網絡的模塊TC35i和帶有USB 接口的單片機開發而成。

　　1 系統的結構特點和主要器件

　　本系統主要由短信收發模塊和兼有監控實現USB接口雙重功能的單片機組成，即西門子公司的TC35i模塊和Cygnal 公司的C8051F320。系統框圖如圖1所示。本設計將TC35i終端與電腦相連 (通過USB接口,TC35i終端支持GSMU AT指令集),就可以通過自行編制的短信息收發軟件,利用PC的超級終端功能實現短信息收發。該系統可實現中英文點對點的雙向收發,一次最多可以發送70個中文字符和160個英文字符。一旦消息被發送,那么發送人就會得到發送成功的通知。它還可以實現一次性群發,最多可以發給10個用戶,并且有電話簿功能。該終端具有隨機收發,實時接收,立即回復,成本低等特性。

　　圖1 系統框圖

　　1.1 TC35i模塊的介紹

　　目前,國內常用的GSM模塊有Waecome的WMO2、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列和西門子公司的TC35i，這些模塊各有所長。其中西門子公司的TC35i系列模塊性價比高，并且已經有國內的無線電設備入網證。本設計就是選用西門子公司的TC35i。

　　TC35i 是一個支持中文短信息的工業級GSM 模塊,工作在EGSM900 和GSM1800 雙頻段,電源范圍為3.3～5.5 V ,可傳輸語音和數據信號, 功耗在EGSM900 (4 類) 和GSM1800 (1 類) 分別為2 W和1 W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。TC35i 的數據接口(CMOS 電平)通過AT 命令可雙向傳輸指令和數據,可選波特率為300 b/s～115 kb/s , 自動波特率為1.2 kb/s～115 kb/s。它支持Text和PDU 格式的SMS (Short Message Service,短消息),可通過AT 命令或關斷信號實現重啟和故障恢復。TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF 連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35i的核心，基帶處理器主要處理GSM 終端內的語音和數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR 和EFR 語音信道編碼。

　　1.2 C8051F320的介紹

　　USB的特點是統一了周邊所有裝置的連接口，各種不同的插頭、插座都設計為統一規格，這就解決了哪一個裝置插頭要接在哪個連接口的問題。USB總線接口作為外設的通用接口，有其他接口無法比擬的優勢。速度性能是USB技術的突出特點，它支持熱插拔，是真正的即插即用設備，支持雙向、同步傳輸，能保證某些需要連接數據流的設備需要。在進行該USB設備開發之前，首先要根據具體使用要求選擇合適的USB控制器。現在市場上供應的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機(MCU)或純粹的USB接口芯片。筆者選用Cygnal公司的C8051F320芯片屬于前者。

　　Cygnal公司的C8051F系列單片機是集成的混合信號片上系統SoC。它具有與MCS-51內核及指令集完全兼容的微控制器，帶有USB收發器，完全遵循USB協議2.0，支持12 Mbps的全速傳輸或1.5 Mbps的低速傳輸，可時鐘恢復，不需額外的晶振(當然根據設計習慣，也可以采用外部晶振)，提供有 8個端點(endpoint)，且每個端點的傳輸類型、傳輸方向均可自由配置。另外，它還集成有1 KB的USB SRAM和USB收發器，內置的16 KB的Flash存儲器和256 B的內部RAM，還可以訪問外部數據存儲器RAM，即XRAM。它還可以為固件提供足夠的存儲空間，不需要再擴展外部存儲器。更重要的是C8051F320內部包含有一個C2(Cygnal2-Wire)調試電路，通過2腳的C2接口使用開發套件，就可以進行非侵入式、全速的在系統調試。另外，這2腳是公用的，它還有其他的功能，這樣設計PCB板就相對簡單些。

　　2 硬件系統電路設計

　　本系統采用Cygnal C8051F320作為控制主芯片。Cygnal C8051F為兼容MCS-51內核的單片機,內置8 KB Flash,擁有256字節RAM。由于內置Flash,因此在電路設計上可以省去外接程序存儲器,縮小了PCB板的面積,也提高了整個系統的可靠性。在這個GSM系統中,還有一些基本不變或者很少變化的量,比如子機的編號、號碼、短消息中心號碼等,這些數據可以作為常量直接寫入程序的Flash中。單片機通過串口和TC35i通信，單片機從TC35i接到外來的信息，并通過USB接口和PC機通信。