Sim900 распиновка. Внешнее включение и выключение питания. Описание модуля SIM900

В последнее время появилось много различных вариантов схем устройств сигнализаций GSM. Если в данной схеме применяется модуль GSM, то в большинстве случаев – широко распространенный модуль производства китайской фирмы SimCom SIM300. Данный модуль показал себя с хорошей стороны, как в плане надежности, так и низкой стоимости.
В представлено описание устройства сигнализации GSM на основе модуля SIM300, разработанное автором. Там же приводятся чертежи печатных плат и полнофункциональная версия прошивки микроконтроллера. Так же под данную систему сигнализации разработаны различные модули расширения, пульты ДУ, клавиатурные блоки управления, блоки питания…
Но фирмой-производителем было заявлено , что с конца 2010 года производство модулей GSM линейки SIM3xx будет прекращено. Вместо него рекомендуется использовать новый модуль, выпускающийся этим же производителем – SIM900. Причем, как было заявлено, SIM900 будет намного функциональнее своего «предка», и, что для нас является одним из самых важных критериев, дешевле.

Кое-что о SIM900…

Так что же представляет собой модуль SIM900? Возьмем в руки datasheet и попробуем его прочитать.
Модуль SIM900 представляет собой четырехдиапазонный GSM/GPRS прибор, работающий на частотах 850/900/950/1900 МГц, предназначен для передачи голоса, данных, SMS сообщений и пр.
Основные технические характеристики модуля:
Диапазон частот:
GSM850, EGSM900, DCS1800, PCS1900
совместимость с GSM phase 2/2+.
Излучаемая мощность:
class 4 (2W/900 MHz)
class 1 (1W/1800 MHz)
Управление: AT commands (GSM 07.10)
Напряжение питания модуля: 3,4 – 4,5 В
Ток потребления:
в спящем режиме – 1,5 мА
в режиме передачи – до 500 мА
максимальный – 1,8 А
Рабочая температура: -30 … +80 С
Размеры: 24х24х3 мм
Масса: 3,4 г
Как можно увидеть, данный модуль по габаритам отличается от своего предшественника, модуля SIM3xx, примерно в полтора раза. Но и по параметрам и функциональности тоже превосходит на порядок.

Рисунок 1 – Внешний вид модуля GSM SIM900

Рисунок 2 – Назначение выводов модуля SIM900

Внешний вид модуля представлен на рис. 1, а назначение выводов – на рис. 2. По рисункам можно определить, что помимо стандартного интерфейсного набора, присущего предыдущим моделям (порты UART для обмена данными, вывод статуса модуля STATUS, выводы интерфейса SIM-карточки, и пр.), добавлено несколько новых (выводы подключения клавиатуры KBR/KBC, ШИМ-выход PWM, вывод сброса модуля NRESET).
Ввиду того, что данный модуль на момент написания данной статьи еще не прошел полной «обкатки» на просторах Украины, постоянно производятся доработки программного обеспечения, в описании возможны изменения, не ухудшающие работу в целом.

Основные параметры устройства

Данное устройство является продолжением линейки приборов сигнализации GSM, разработанных автором . Поэтому параметры во многом идентичны.
Наблюдение за состоянием четырёх шлейфов сигнализации (ШС) во всех режимах работы, кроме режима «Программирование», и отображения состояния шлейфов при помощи светодиодных индикаторов, расположенных на передней панели прибора (свечение индикатора – «шлейф в нормальном состоянии», в другом случае – присутствует обрыв или замыкание шлейфа сигнализации).
В шлейфы сигнализации могут быть включены:
> сигнализаторы магнитоконтактные (герконы СМК, СОМК);
> извещатели типа «Фольга», «Окно»;
> извещатели пожарные (ИП-104, ИП-105);
> датчики движения, объема, бития;
> прочие датчики, имеющие замкнутый выход в нормальном состоянии, и размыкающие контакты при нарушении.
Поддержка прибором следующих типов зон (шлейфов) сигнализации:
«нормальная» (сигнал «Тревога» формируется сразу при поступлении сигнала нарушения целостности шлейфа сигнализации, шлейф после срабатывания не восстанавливается);
«с задержкой» (пользователю предоставляется время на выход и на вход, чтобы можно было успеть включить прибор и покинуть объект или вскрыть объект и отключить прибор);
«коридор» (при срабатывании зоны и дальнейшем её возвращении в нормальное состоянии данный тип зоны снова берется под охрану);
«круглосуточная, пожарная» (шлейф сигнализации постоянно под охраной, снятие и взятие производится при помощи специальной SMS-команды);
«круглосуточная, тревожная кнопка» (шлейф сигнализации постоянно под охраной, снятие и взятие производится при помощи специальной SMS-команды, при срабатывании шлейфа производится только дозвон, отправка SMS-сообщения о саботаже, сирена при этом не включается);
«отключена» (система не реагирует ни на какие изменения на входе ШС).
Включение режима «Охрана» при помощи «скрытой», или «секретной» кнопки, «секретного» переключателя (вместо которого может быть использованная клавиатура с замыкающими контактами, типа «Satel»), пульта дистанционного управления, ключа TouchMemory (Dallas) или дополнительной клавиатуры, в зависимости от прошивки контроллера. Описываемая здесь прошивка использует только «секретный» переключатель, остальные версии будут рассмотрены позже.
Поддерживается два режима работы прибора:
сигнализация GSM (GSM-терминал подключен и с ним осуществляется обмен данными);
автономная сигнализация (GSM-терминал не участвует в работе системы, устройство работает как автономная сигнализация).
Снятие с охраны и постановка под охрану при помощи звонка с определенного телефона (может быть отключено) с передачей соответствующего SMS о состоянии системы.
Передача подтверждающего sms-сообщения при взятии объекта под охрану (может быть отключено).
Формирование сигнала «Тревога» (включение сирены, передача данных «тревоги» на мобильный телефон) при нарушении целостности («обрыв» или «замыкание») хотя бы одного из шлейфов сигнализации.
Отправка SMS-сообщений и автодозвон на три мобильных или стационарных (если обеспечивается поддержка SMS-функций оператором связи) номера телефонов.
Перевод прибора в режим «Снят с охраны» при помощи только пульта дистанционного управления, клавиатуры, путем приема SMS-сообщения с мобильного номера 1 и(или) дозвона с этого номера (может быть отключено), а также «секретного» переключателя, в зависимости от прошивки контроллера.
Возможность дистанционного управления устройством путем передачи SMS-сообщений определенного содержания (может быть отключена).
Программирование основных функций и параметров прибора (номера телефонов, время задержки, время работы сирены и т.д.) при помощи компьютерной программы Lite Programmer в режиме «Программирование» прибора. При этом выход СОМ-порта компьютера (выводы RxD и TxD) подключаются к соответствующему разъёму прибора сигнализации с помощью специального кабеля.
Подача прибором определенного сигнала пользователю о недостатке средств на счету мобильной карты.
Подача прибором определенного сигнала пользователю об отсутствии сигнала связи с мобильной станцией.
Передача сигнала SMS при пропадании питающего напряжения сети (220В) в режиме "Охрана" (может быть отключено).
Применение встроенного модема GSM позволяет обойтись без лишних блоков и подключений, а также повысить совместимость и стабильность связи GSM-канала.
Программированная реакция силового выхода: включение выхода только в режиме "Тревога" на установленное пользователем время (от 60 до 240 секунд).
Использование оригинального протокола передачи данных ИК-излучения пультом дистанционного управления для управления устройством и пультом радиоизлучения, а также оригинальная кодировка данных, поступающих с клавиатуры.
Имеется возможность контроля прибором напряжения питания сети и напряжения аккумуляторной батареи, при этом при пропадании и появлении напряжения сети отсылаются соответствующие SMS-сообщения. Также при понижении напряжения питания резервного источника (аккумулятора) ниже заданного уровня (8-9В) отсылается сообщение, после чего прибор переходит в «спящий» режим, выход из которого возможен только при возобновлении питания (сетевого или аккумуляторного).
Отправка SMS-сообщения на мобильный номер 1 при поступлении входящих звонков с указанием входящего номера (может быть отключена).
Прибор позволяет осуществить коммутацию внешних звуковых или световых оповещателей (звонок, сирена, лампа) с рабочим напряжением 12В и потребляемым током до 1,25А.
Прошивка микроконтроллера, описанная в данной статье, предназначена для работы устройства совместно с «секретным» переключателем, а также включения-отключения прибора при помощи дозвона и отсылки SMS-сообщений. Остальные варианты исполнения устройства будут описаны в следующих материалах, при наличии, естественно, читательского интереса.

Технические характеристики

Количество шлейфов сигнализации – 4.
Сопротивление выносного элемента (оконечного), кОм – 2,7.
Максимальное сопротивление шлейфа охраны без учета сопротивления выносного элемента, Ом – 750.
Потребляемый ток от источника постоянного тока (без подключенных активных датчиков сигнализации), при напряжении 12,6 В, в следующих режимах работы, не более:
- «дежурный», без использования GSM-модуля – 0,16 А;
- «дежурный», при использовании GSM-модуля – 0,23 А;
- «охрана», при использовании GSM-модуля – 0,28 А;
- «тревога», при использовании GSM-модуля и отключенной сирене – 0,34 А;
- пиковое (импульсное) потребление – 1,8 А.
Поддерживаемые стандарты GSM: 850/900/1800/1900 MHz.
Пределы установок времени:
- Время задержки на вход – 0…150 секунд;
- Время задержки на выход – 0…250 секунд;
- Время работы сирены – 30…250 секунд.

Описание схемы

Схема электрическая принципиальная основного блока приведена на рис. 3. Я уточняю – «основного блока», ведь к данным системам сигнализации дополнительно разработан большой набор периферии: здесь и разнообразные пульты управления, блоки расширения и пр. .
По сравнению с предыдущим вариантом схема претерпела качественные изменения: кроме, как уже говорилось выше, применения другого модуля GSM, также исключено реле (вместо него применена ИМС – набор мощных транзисторных ключей), а также исключен блок преобразователя RS232-UART (как показала практика, программирование производится не очень часто, и для этого используют, в основном, ноутбук, в котором порт RS232 зачастую просто отсутствует).

Рисунок 3 – Схема электрическая принципиальная

Главным управляющим элементом устройства является микроконтроллер ATmega168 производства компании Atmel . Микроконтроллер контролирует состояния шлейфов сигнализации, подключенных к входам АЦП, и, в зависимости от режима работы, осуществляет дальнейшие действия, как то: дозвон и отсылку SMS-сообщений, включение сирены, и т.д.
Входы АЦП PC0-PC3 предназначены для контроля состояния шлейфов сигнализации, МК производит измерение напряжения на этих выводах, и, в зависимости от напряжения, формирует сигнал «обрыв», «норма» или «замыкание». На PC5, PC6 подаются напряжения с выхода блока питания для контроля их значений. Кстати, если эти вывода не будут подключены, устройство не запустится!
В схеме используются контрольные светодиоды: LED1 – контроль работы модуля GSM (при наличии связи и работы модуля моргает с частотой 1 вспышка в течении 2-3 секунд, в остальных случаях имеются проблемы со связью или с самим модулем), LED2 – контроль работы системы (в рабочих режимах моргает с частотой 3-5 раз в секунду, в режиме программирования горит постоянным светом). Кроме этого, к выводам IND1…IND4 подключаются светодиоды контроля состояния шлейфов сигнализации LED4…LED7. KEY_S – собственно, сама «секретная» кнопка или переключатель. SPEAKER – разъем для подключения динамика, он может быть на любое сопротивление, мощность не менее 0,25 Вт.

О питании прибора. Данное устройство требует напряжения питания в пределах 10 – 18 В, при токе до 2 А. Блок питания целесообразно построить таким образом, чтобы напряжение питания не пропадало даже при пропадании сети, то есть предусмотреть аккумуляторную батарею. Рекомендуется использовать блок питания, применяемый в предыдущих версиях описываемого устройства . Там же описано и подключение блока питания к прибору сигнализации.

Программирование основных функций устройства

Программирование основных функций прибора осуществляется при помощи специальной программы – Lite Programmer. Последнюю версию программы всегда можно скачать на сайте автора. В принципе, вместо компьютера для программирования прибора возможно использовать мобильный телефон, подключенный к устройству через data-порт, или ИК-порт, но для этого нужно написать хотя бы java-мидлет, а за неимением свободного времени автору просто некогда этим заняться, да и программирование при помощи ноутбука пока устраивает. Если есть желающие заняться решением этого вопроса – пишите автору на электронную почту , вся документация будет представлена.
Подключение устройства производится к свободному СОМ-порту компьютера через специальный преобразователь RS232-UART, или к USB-порту через переходник USB-UART. Только не вздумайте подключать напрямую, без переходника (есть сейчас и такие умельцы)! Это грозит смертью микроконтроллеру или порту компьютера!
Порядок переключения в режим программирования:
1. Нажать на кнопку S1 на время не менее 2 секунд и дождаться прекращения мигания индикатора состояния работы модуля 2HL1 (обычно не более 10 секунд)
2. Обесточить устройство.
3. Установить джампер J1, переведя прибор в режим «Программирование».
4. Подключить кабель для связи устройства с компьютером.
5. Произвести установку связи с устройством и программирование (описано ниже).
6. Обесточить устройство.
7. Отключить кабель для связи с ПК и убрать джампер J1.
8. Программирование завершено, можно подать питание и пользоваться прибором.
Главная форма программы является стандартной, никаких излишеств и «наворотов». В правой части формы устанавливается номер СОМ-порта, а также скорость приема-передачи данных (для нашего случая – 115200 бод), для перевода устройства в режим программирования выбрать во фрейме «Действие» (в правом нижнем углу) – «установить связь», при этом светодиод 1LED1 загорится постоянным светом. Можно программировать!

Рисунок 4 – Главная форма программы Lite Programmer

Особых трудностей работа с программой для пользователя, хотя бы раз в жизни включающего компьютер не представляет. Кроме того, всё подробно описано в упоминаемой не раз Инструкции по эксплуатации и программированию. Если коротко: устанавливаете нужные вам параметры, убеждаетесь, что в третьей колонке красным цветом появилась надпись «Изменить», во фрейме «Действие» выбираете пункт «Программирование», нажимаете кнопку «Выполнить», и всё. Если параметр запрограммирован, то в пятой колонке появится надпись «Запрограммировано», при ошибках программа также выдаст соответствующее сообщение.

Некоторые нюансы программирования.

Следует особое внимание уделить процессу программирования, так как от этого зависит работа устройства в целом. Как показала практика, основная ошибка допускается при установке номера SMS-центра мобильного оператора. Если Вы этот номер не знаете, или не уверены, то лучше его совсем не программировать. Программное обеспечение модуля GSM в этом случае самостоятельно определит номер.
Также внимательно отнеситесь к установке номера USSD-запроса об остатке средств, если планируется его использовать. Первоначально устройство разрабатывалось для украинских пользователей, поэтому минимальная сумма остатка средств равна одному-девяти гривням-рублям. Возможны два варианта выбора установки. Первый – выбрать нужного оператора, и программа сама выставит требуемый номер и сумму минимального остатка, равную двум гривням. Второй вариант – выбрать из ниспадающего меню выбора оператора USSD-запроса пункт TUNE USSD, и затем в появившейся форме заполнить требуемые параметры: минимальная сумма (от одного до девяти рублей), разделитель рубли-копейки (некоторые операторы применяют различные знаки разделения, например, точка, запятая, двоеточие).
Программа пока поддерживает только латиницу при вводе текстов SMS-сообщений, так как данная функция поддерживается и программой микроконтроллера. В настоящее время ведутся работы по включению и кириллицы.

Краткое Руководство по эксплуатации.

Перед установкой в прибор сигнализации следует некоторым образом «подготовить» SIM-карточку, а именно: отключить пароль. Рекомендуется использовать в устройстве SIM-карточку того же мобильного оператора, что и телефоны дозвона. По крайней мере, вероятность доставки SMS-сообщений неоднократно возрастет.
После подачи питания и запуска прибор издаст один длинный звуковой сигнал внутренним динамиком, затем производится установка связи с модулем, по завершению которой звучат три коротких звуковых сигнала. Прибор готов к работе.
Далее пойдет речь об использовании прибора в качестве устройства охранной сигнализации помещений домов и пр. Для использования устройства в качестве автомобильной сигнализации или прочих функциях требуется в первую очередь другая прошивка микроконтроллера, а это выходит за рамки настоящей статьи. Это тема последующих публикаций.
Для того, чтобы поставить прибор под охрану, нужно замкнуть переключатель KEY_S. Кстати, вместо данного переключателя можно использовать любую клавиатуру с замыкающими контактами, например Satel SW02. После этого прибор начнет отсчитывать время на выход (время устанавливается при программировании), в течении которого необходимо покинуть охраняемый объект. Если по истечении времени на выход все шлейфы находятся в собранном состоянии, прибор переходит в режим охраны. В том случае, если по истечении времени на вход хотя бы один из шлейфов будет в обрыве или замыкании, прибор издает прерывистый звук в течении 100-140 секунд, отправляется сообщение о невзятии объекта под охрану на номер 1 (если запрограммировано), после чего переходит в режим тревоги с отправкой всех сообщений и дозвоном. Также можно поставить прибор под охрану дозвоном с номера, запрограммированного первым, или отправленным SMS-сообщением с текстом «START» с этого же номера. Следует помнить, что в данной версии прошивки не рекомендуется совместное использование при постановке под охрану «секретного» переключателя и функций GSM для исключения их взаимного влияния. При совместном использовании приоритет будет на стороне переключателя, GSM-функции работать не будут!
В режиме охраны прибор постоянно контролирует состояние всех шлейфов сигнализации, а также состояние модуля GSM. При этом, если происходит срабатывание шлейфа, отправляются SMS-сообщения и производится дозвон, в соответствии с картой программирования. Дозвон осуществляется до снятия абонентом трубки, но не более восьми раз. Также в режиме охраны контролируется питание сети 220В, и аккумуляторной батареи резервного источника. При этом, при каждом пропадании 220В и последующем его появлении происходит передача соответствующего SMS-сообщения (эту функцию можно отключить при программировании).
Для снятия прибора с охраны необходимо вскрыть объект, и в течении времени на выход разомкнуть контакты переключателя. Если этого не сделать, прибор переходит в режим тревоги. Или снять объект с охраны до вскрытия, позвонив по телефону, или отправив с первого номера SMS-сообщение «STOP».
В дежурном режиме устройство также контролирует состояние шлейфов сигнализации, а также модуль GSM. При потере связи с модулем или потере сети через каждые 2-4 минуты раздается пять кратковременных зуммера. Также каждые 30-40 минут идет опрос состояния счета мобильного номера. При этом раздаются десять кратковременных звуковых сигнала («трель»), и отсылается одно SMS-сообщение (“NO MONEY!!”) на номер 1.
В таблице приведены служебные сообщения, которые может отправлять устройство при появлении тех или иных событий (при отключенной функции отправки, при программировании, данные сообщения не отправляются!):

Текст SMS	Описание	Примечание
Stop guard!	Подтверждение снятия системы с охраны	Дежурный режим
POWER OFF!!!	Неисправность или отсутствие напряжения сети 220В	Только в режиме охраны
Power ON	Появление напряжения сети 220В (после отсутствия)
ALL POWERS OFF!!!	Все питающие напряжения ниже нормы. Через некоторое время устройство перейдет в спящий режим.	Во всех режимах работы
Start after sleeping	Возобновление работы устройства после пропадания питания
NO MONEY!!!	Минимальная сумма средств на счете. Необходимо пополнить счет!

Данное устройство имеет большой потенциал в плане усовершенствования и модернизации, его можно использовать не только как сигнализацию, но и в качестве любого устройства сбора-передачи данных, сконфигурировав программу микроконтроллера под каждый конкретный случай.

Заключение

Описываемое устройство прошло первоначальное тестирование в лаборатории автора и показало неплохие результаты. Модуль SIM900 показал стабильную работу при управлении стандартными AT-командами, особых жалоб не наблюдается. В скором времени будут разработаны печатные платы данного прибора и подготовлена соответствующая документация. Демо-версия прошивки микроконтроллера прилагается к данной статье. Полнофункциональная версия прошивки микроконтроллера устройства предоставляется любому желающему бесплатно. Для этого следует направить соответствующий запрос на электронный ящик автора или по ICQ . Также рассматриваются любые предложения по организации производства описываемого прибора сигнализации и периферийных устройств.
В дальнейшем планируется обеспечить совместимость прибора со всеми периферийными устройствами, предназначенными для предыдущей версии устройства сигнализации GSM авторства Д. Дмитренко . Здесь собраны дополнения к статье для различных частных применений

Все прошивки в настоящее время - полнофункциональные, кроме прошивок, поддерживающих ключи iButton, там ограничения на количество максимально используемых ключей - от одного до трех.

1. Использование для управления устройством ключа TouchMemory

В настоящее время разработана прошивка микроконтроллера для работы с ключами TouchMemory . Для этого необходимо устройство дополнить несложным устройством, состоящим из двух резисторов, емкости и стабилитрона. И, естественно, использовать прошивку для этого типа устройств.
Пример использования такого устройства наглядно описывается в статье Сигнализация GSM с применением ключей iButton . Там же, на схеме электрической принципиальной, показано подключение дополнительного устройства, приведены чертежи печатной платы.
Прошивку можно скачать [ищем для устройства DDN Research HG45Q]

Подключение GSM SIM900A к Arduino
Модем SIM900A построен с двухмодульным GSM900 / GSM модемом SIM900A от SIMCOM. Он работает на частотах 900/1800 МГц. SIM900A может автоматически выполнять поиск этих двух диапазонов. Полосы частот также могут быть установлены с помощью AT-команд. Скорость передачи в бодах конфигурируется в диапазоне 1200-115200 по AT-команде. Модем GSM / GPRS имеет внутренний стек TCP / IP, чтобы вы могли подключиться к Интернету через GPRS. SIM900A - это ультракомпактный и надежный беспроводной модуль. Это полноценный GSM / GPRS-модуль в SMT-типа, спроектированный с очень мощным одночиповым процессором, интегрирующим ядро AMR926EJ-S, что позволяет вам использовать небольшие размеры и экономичные решения.

Спецификация

Двухдиапазонные частоты 900/1800 МГц

GPRS многослотовый класс 10/8 GPRS для мобильных станций класса B

Соответствует GSM фазе 2/2 +

Размеры: 24 * 24 * 3 мм

Управление через AT-команды (GSM 07.07, 07.05 и SIMCOM с расширенными AT-командами)

Диапазон напряжения питания: 5 В

Низкое энергопотребление: 1,5 мА (спящий режим)

Рабочая температура: от -40 ° C до +85 °

Шаг 1: Элементы

В этой статье вам понадобятся:

1. GSM SIM900A (MINI V3.9.2)
2. Плата Arduino Uno
3. Перемычки
4. Адаптер питания 5В
5. SIM-карта
6. Макетная плата

1. Вставьте SIM-карту в модуль GSM и заблокируйте ее.
2. Включите питание вашего GSM-приемника, подключив его к 5V и GND
3. Подключите антенну

4. Теперь подождите некоторое время (скажем, 1 минута) и посмотрите мигание индикатора «Status LED» или «Network LED» (D6). // Это займет некоторое время, чтобы установить соединение с мобильной сетью //

5. После успешного установления соединения индикатор состояния / сети будет непрерывно мигать каждые 3 секунды. Вы можете попробовать позвонить на мобильный номер SIM-карты внутри GSM-модуля. Если вы слышите звонок, модуль gsm успешно установил сетевое соединение.

Шаг 3: Схема соединения



Вы можете увидеть вывод TTL с 3VR, 3VT, 5Vr, 5VT, VCC и GND на вашем sim900a около вашего контакта питания. Вам необходимо подключить 5VT GSM к Arduino D9 и 5VR к Arduino D10 для последовательной связи между модулем arduino и sim900a.

Шаг 4: Основные команды AT

1. Чтобы изменить режим отправки смс: AT + CMGF = 1

MySerial.println ("AT + CMGF = 1");

2. Для чтения SMS в текстовом режиме: AT + CNMI = 2,2,0,0,0

MySerial.println ("AT + CNMI = 2,2,0,0,0");

3. Чтобы позвонить: ATD + 60XXXXXXXXX; // заменим X на номер, который вы хотите вызвать, измените +60 на код страны

MySerial.println ("ATD + 60XXXXXXXX;");

4. Отключение / отключение: ATH

MySerial.println ("ATH");

5. Повторный набор номера: ATDL

MySerial.println ("ATDL");

6. Чтобы получить телефонный звонок: ATA

MySerial.println ("ATA");

Шаг 5: Библиотека


SoftwareSerial - это библиотека Arduino, которая обеспечивает последовательную передачу данных через другие цифровые выходы Arduino. Библиотека реплицирует аппаратные функции и выполняет задачу последовательной связи. Чтобы иметь возможность связывать модуль gsm с arduino, вам нужно будет загрузить эту библиотеку и извлечь ее в свои библиотеки Arduino.
Скачать файл: (cкачиваний: 240)

Шаг 6: Пример исходного кода




Загрузите исходный код примера ниже и откройте его на вашей Arduino IDE. Выберите вашу плату и порт и загрузите ее в свою плату Arduino Uno.
Скачать файл: (cкачиваний: 405)

Шаг 7: Последовательный монитор



После того как вы успешно загрузили исходный код, откройте свой серийный монитор. Последовательный монитор отобразится, как показано на рисунке выше.

Шаг 8: Результат: вызов / повторный набор




1. Когда вы вводите ключ c: чтобы позвонить, gsm прочитает команду ATD и сделает вызов по номеру телефона, который вы загрузили в исходный код.


2. Когда вы вводите ключ h: для разъединения / разговора, gsm прочитает команду ATH и отключит соединение.


3. Когда вы вводите ключ e: для повторного набора, gsm читает команду ATDL и выполняет повторный набор предыдущего номера, который он вызвал


4. Когда есть входящий вызов, вы можете увидеть RING, напечатанный на последовательном мониторе, и вы можете нажать i: чтобы получить звонок, и будет выполнена команда ATA GSM, и вы будете подключены к соединению вызова.

Шаг 9: Результат: отправка и получение SMS





1. Введите ключ для отправки SMS. Номер получателя и текстовое сообщение, напечатанное на серийном мониторе. ПРИМЕЧАНИЕ. Вы можете отредактировать телефонный номер получателя и текстовое сообщение в исходном коде.

2. Когда gsm получит сообщение, текстовое сообщение и номер будут напечатаны на серийном мониторе.

Перевод статьи "

Наконец-то мне удалось заняться изучением, пожалуй самого популярного в DIY среде GSM модуля — GSM900. Что такое GSM модуль? Это устройство, которое реализует функции сотового телефона. Другими словами, GSM900 позволяет звонить другим абонентам сотовой сети, принимать звонки, отправлять и принимать SMS-сообщения. А еще, разумеется, передавать данные по протоколу GPRS.

Мне этот модуль понадобился для вполне конкретной цели: появился проект системы освещения, управляемой дистанционно. Проще всего эта задача решается SMS-сообщениями: отправил одну sms — свет включился, отправил другую — выключился. Никаких пультов не надо, а телефон есть у всех (даже у бомжей). Собственно, в этой статье я рассмотрю именно этот вариант использования модуля GSM900.

1. Прошивка

Волею судеб, у меня в руках оказался модуль GSM900A. Прочитав первый попавшийся форум про оживление этой штуки, выяснилось, что буква A в названии означает принадлежность модуля к азиатскому региону. А следовательно, работать с нашими операторами он не станет. Уныние 🙁

Благо, в следующих постах на том же форуме содержалась успокаивающая информация:) Оказалось, что не всё так плохо, и чтобы модуль заработал в нашем регионе, его нужно попросту перепрошить. Этот процесс хорошо описан в блоге нашего соратника Alex-EXE: прошивка «all in one» sim900
Попробую сделать то же самое, но еще более подробно, и с учетом особенностей моего модуля.

Если у вас правильный модуль и прошивка не требуется, можно сразу прыгать на раздел №2.

Инструменты

Итак, для начала подготовим все необходимые инструменты. Во-первых, непосредственно для прошивки потребуется приложение SIM900 Series download Tools Develop, которое можно легко найти в интернете ().

Во-вторых, пригодится и сам файл прошивки 1137B02SIM900M64_ST_ENHANCE, который тоже легко добывается ().

Наконец, в-третьих, нам нужен будет хороший терминал для экспериментов с модулем. Обычно я использую TeraTerm, но в этот раз его возможностей нехватило (или я не разобрался). Пришлось установить монстра с гениальным названием .

Подключение к USB-UART мосту

Теперь подключаем линии RX и TX к мосту. В качестве последнего я использовал CP2102. В моем случае, вопреки логике, RX и TX моста соединялись с RX и TX GSM-модуля симметрично (а не крест-накрест, как принято).

Также следует запитать модуль от стабильного и мощного источника, так как пиковый ток на модуле может достигать 2А (якобы). Подойдут 4 аккумулятора типоразмера AA. Полная схема включения выглядит так:

	SIM900
CP2102 Gnd	Gnd
CP2102 +5V	VCC_MCU
CP2102 RX	SIMR
CP2102 TX	SIMT
Внешний источник +5В	VCC5
Внешний источник Gnd	Gnd
	RST

У данной модели нет кнопки сброса, так что для прошивки нам потребуется на пару секунд кинуть контакт RST на землю. Для этого мы пока оставим его висеть в воздухе.

Предварительная настройка модуля

Перед тем, как приступить к прошивке, мы соединимся с модулем, и изменим ему скорость UART. Для этого запустим терминал Terminal, выберем правильный порт, и установим скорость обмена — 9600. После этого жмем «Connect».

Всё общение с модулем происходит посредством AT-команд.

Первое что мы скажем модулю будет самая примитивная AT-команда: «AT». Это такой своеобразный ping, на который модуль должен ответить словом «OK».

Если все прошло успешно, и модуль действительно ответил нам «OK», отправляем команду настройки скорости:

AT+IPR=115200

В конце команды должен стоять служебный символ возврата каретки — CR. В ASCII таблице он имеет код 13 (или 0x0D в шестнадцатеричной системе). Символ подставится автоматически, если вы поставите галку «+CR» напротив строки ввода в нашем терминале. В других терминалах тоже есть подобные настройки.

В ответ на введенную команду снова получим — «OK».

Данная настройка понадобится нам для ускорения процедуры прошивки. В противном случае, как указал в своем блоге Alex-EXE, прошивка займет около часа.

Настройка программы

После того, как все провода воткнуты в нужные места, и модуль подготовлен к прошивке, запускаем приложение SIM900 Series download Tools Develop. Настройка программы состоит всего из нескольких пунктов:

• в поле Target указываем целевой чип. Почему-то у меня не вышло залить прошивку на SIM900A, так что я выбрал «SIM900»;
• выбираем правильный порт в поле Port;
• Baud Rate ставим в 115200;
• наконец, указываем файл прошивки в поле Core File (файл с расширением cla).

С настройкой всё.

Прошивка

Теперь выполняем строго и последовательно шесть важных шагов.

• Подключаем к модулю питание (наши 4 аккумулятора). Должна загореться красная лампа питания, а лампа статуса должна начать мигать.
• Подключаем USB-UART к компьютеру.
• Замыкаем провод RST на землю (помним, что все это время он болтался в воздухе).
• Нажимаем в программе кнопку Start Download.
• Считаем в уме до трех, и отрываем RST от земли.

Ждем 6 минут до завершения прошивки.

Что мы имеем после прошивки

Во-первых, модуль теперь умеет работать с нашими операторами. Во-вторых, мы поставили расширенную прошивку, среди особенностей которой, к примеру, получение координат модуля по сотовым вышкам, работа с электронной почтой и доступ к дополнительным 2.5 Мб памяти.

2. Эксперименты с GSM модулем

Попробуем теперь выполнить разные полезные операции с модулем. Для начала, введем ПИН-код (если он есть):

AT+CPIN=8899

Ответ модуля будет таким:

CPIN: READY.

После этого получим от модуля немного информации.

AT+GMR - идентификатор прошивки. AT+GSN - IMEI. AT+CPAS - состояние (0 – готов к работе, 2 – неизвестно, 3 – входящий звонок, 4 – голосовое соединение). AT+COPS? - информация об операторе.

Телефонные вызовы

Теперь наберем какой-нибудь номер. Делается это с помощью команды:

ATD+790XXXXXXXX;

Точка с запятой в конце команды очень важна, на забудьте про неё!

Если во время UART сеанса на устройство кто-нибудь позвонит, вернется сообщение:

Ответить на звонок (взять трубку) можно командой:

Если к модулю подключены наушники и микрофон, то можно пообщаться с удаленным абонентом как по обычному сотовому телефону.

Завершает вызов команда:

Отправка SMS

Сначала включим текстовый режим сообщений:

AT+CMGF=1

и установим кодировку:

AT+CSCS= "GSM"

Модуль поддерживает и другие кодировки, более удобные для автоматических систем. Но нам для экспериментов удобнее всего использовать именно GSM режим, в котором телефон задается цифрами, а текст сообщений пишется в ASCII кодировке. Теперь отправим кому-нибудь сообщение:

AT+CMGS="+79123456789"

А конце команды необходимо добавить сразу два служебных символа: CR и LF. В Terminal это можно сделать галочкой CR=CR+LF, либо вручную добавив в конце строки: AT+CMGS=»+79123456789″&0D&0A

После ввода этой команды, в ответ будет получен символ «>», означающий начало ввода сообщения. Пишем какой-нибудь текст:

Hello World!

В конце сообщения нам нужно будет передать один из двух специальных символов. Чтобы отправить сообщение введем символ из ASCII таблицы с номером 26. Чтобы отменить отправку — символ с номером 27.

В используемом нами терминале для отправки символа по коду можно использовать одно из двух выражений: в шестнадцатеричном формате: $1A, и в десятеричном: #026

Прием SMS

Если во время сеанса на устройство придет SMS, вернется сообщение формата:

CMTI: "SM",4

здесь 4 — это номер входящего непрочитанного сообщения.

AT+CMGR=4

В ответ получим:

CMGR: "REC READ","+790XXXXXXXX","","13/09/21,11:57:46+24" Hello World! OK

В общем, все просто. Этого нам вполне достаточно для реализации задуманного. Для более глубокого изучения возможностей GFM900 рекомендую почитать еще одну статью Alex-EXE: at-команды gsm модема sim900

3. Взаимодействие с микроконтроллерами

Вообще, чтобы управлять внешними устройствами вовсе не обязательно спаривать модуль GSM900 с другим микроконтроллером. В этот модуль можно зашить свою программу, которая будет делать всё что угодно со свободными GPIO выводами. Однако, в большинстве готовых плат GPIO не разведены, поэтому для создания прототипа задуманного устройства воспользуемся самой простой Arduino Uno/Nano.

Общаться Arduino и GSM900 будут всё по тому же UART интерфейсу. Для этого соединим эти два устройства по следующей схеме:

GSM900	GND	VCC_MCU	SIMT	SIMR
Ардуино Уно	GND	+5V	RX	TX

Теперь составим программу, которая будет ловить СМС-ки, и зажигать светодиод на ноге №13 на пару секунд. Этим мы имитируем управление неким внешним устройством.

Const String spin = "1234"; const int rel_pin = 13; String ss = ""; // Отправка пин-кода void sendPin(){ String cmd = "AT+CPIN="+spin+char(0x0D); Serial.print(cmd); } // Включение светодиода на 2 секунды void receiveSMS(String s){ digitalWrite(rel_pin, HIGH); delay(2000); digitalWrite(rel_pin, LOW); } // Разбор строки, пришедшей из модуля void parseString(String src){ bool collect = false; String s = ""; for(byte i=0; i

Загружаем программу на Arduino, и тестируем систему. Если всё сделано правильно, отправка SMS сообщения на устройство приведет к включению светодиода на 2 секунды. Разумеется, вместо светодиода можно включать/выключать мощное реле, к которому подключен котел отопления в загородном доме.

Не так давно друг предложил мне работу, связанную с созданием прошивки для микроконтроллера, который должен был связываться с сервером при помощи GSM-модуля SIM900D . Ранее я с программированием микроконтроллеров дела не имел, да и на C программировал последний раз в студенческие времена, но любопытство перевесило и я принялся за работу. Документация по данной железке присутствует в интернете, однако хороших примеров работы с TCP/IP в коде найти не удалось. Ничего не оставалось, кроме как обложиться документацией, запастись сигаретами и чаем и приступить к лавированию между граблями. А граблей оказалось немало. Собственно, поэтому я и написал эту статью - чтобы другим было легче.

Что было нужно

Требовалось написать код, который мог бы инициализировать GSM-модуль, устанавливать подключение с сервером, получать и отправлять произвольные данные, проверять состояние подключения и работать без сбоев. А также быть достаточно компактным, чтобы уместиться в ограниченной памяти микроконтроллера и оставить место для основной функциональности и еще чуть-чуть про запас.

Что получилось в итоге

Получился код на C, который может все, что было нужно. Из-за требований компактности, разбирать ответы и генерировать строки пришлось при помощи своего кода, который даже стыдно показать честному народу. Поэтому рекомендую всем использовать для этих целей регулярные выражения. Свой код я тоже собираюсь перевести на легковесный движок регулярных выражений, но уже после создания полнофункциональной прошивки.

Код требует функций/макросов для работы с последовательным портом, а также наличия функций memset и memcpy. Так что его с относительной легкостью можно перенести на другую платформу, не зацепив по пути кучу библиотек.

И как оно выглядит?

Программирование и тестирование проводилось под Windows 7. Код, полученный в результате, стал основным материалом для этой статьи. Я не стану приводить код полностью и комментировать его, а вместо этого покажу алгоритм настройки и работы с GSM-модулем.

Функции, которые требуются коду:

• uint16_t init_serial_port(char *port_name) Эта функция настраивает указанный последовательный порт. Под Windows.
• uint16_t puts_serial(uint8_t *buffer, uint16_t size) А эта пишет строку байт в этот порт.
• gets_serial(uint8_t *buffer, uint16_t size) Эта, соответственно, читает строку байт из последовательного порта.

Функции, которые код предоставляет:

• init_gprs() & stop_gprs() Соответственно инициализируют и вырубают GSM-модуль.
• uint16_t connect_gprs(uint8_t index, uint8_t mode, char *address, char *port) Устанавливает подключение с сервером. Стоит отметить, что модуль умеет работать с протоколами TCP и UDP как в качестве клиента, так и будучи клиентом. Поддерживается максимум 8 одновременных подключений.
• uint16_t close_gprs(uint8_t index) Закрывает указанное подключение.
• uint16_t send_gprs(uint8_t index, uint8_t *buffer, uint16_t size) Отправка сообщения через указанное подключение.
• uint16_t recv_gprs(uint8_t index, uint8_t *buffer, uint16_t size) Получение сообщения. Неблокирующая функция, что значит она не будет ждать появления данных в потоке, а вернет управление, если получать нечего. Стоит отметить, что такое поведение реализовать проще, чем блокирующее.

Как работать с последовательным портом

Это достаточно просто. Под целевой микроконтроллер есть макросы для отправки/получения данных через USART , но так как отлаживать такой код проще со стационарного компьютера, мне была предоставлена связка из переходника USB<->USART и GSM-модуля. Оставалось только научиться работать с последовательным портом под Windows. Это оказалось просто. Вкратце, последовательный порт представляется в ОС обычным файлом, передача информации осуществляется функциями ReadFile и WriteFile . Нужно только установить кое-какие параметры при помощи функций SetCommTimeouts и SetCommState .

Вот как выглядит функция инициализации порта:
uint16_t init_serial_port(char *port_name) { COMMTIMEOUTS timeouts; DCB parameters; int result; serial_port_handle = CreateFile(port_name, // "\\\\.\\COMx" GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, // Значения последующих параметров фиксированы при работе с портом NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); if (serial_port_handle == INVALID_HANDLE_VALUE) { printf("Error opening a serial port!\n"); return 1; } // Максимальное время между чтением двух байт подряд timeouts.ReadIntervalTimeout = 100; // Следующее значение умножается на количество читаемых из порта символов timeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0; // и прибавляется к этому значению, получается максимальное время на выполнение // всей операции timeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 1000; // Значение то же, что и у предыдущих двух параметров, однако таймаут считается на запись. timeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0; timeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 1000; result = SetCommTimeouts(serial_port_handle, &timeouts); if (result == 0) { printf("Error setting timeouts for serial port!\n"); close_serial_port(); return 1; } // В параметры порта занесены самые простые настройки - без контроля // четности, без управления потоком, 1 стоп-бит. memset(¶meters,0,sizeof(parameters)); parameters.DCBlength = sizeof(DCB); GetCommState(serial_port_handle, &parameters); parameters.BaudRate = (DWORD)BAUD_RATE; parameters.ByteSize = 8; parameters.Parity = NOPARITY; parameters.StopBits = ONESTOPBIT; parameters.fAbortOnError = TRUE; parameters.fDtrControl = DTR_CONTROL_DISABLE; parameters.fRtsControl = RTS_CONTROL_DISABLE; parameters.fBinary = TRUE; parameters.fParity = FALSE; parameters.fOutX = FALSE; parameters.fInX = FALSE; parameters.XonChar = (uint8_t)0x00; parameters.XoffChar = (uint8_t)0xff; parameters.fErrorChar = FALSE; parameters.fNull = FALSE; parameters.fOutxCtsFlow = FALSE; parameters.fOutxDsrFlow = FALSE; parameters.XonLim = 128; parameters.XoffLim = 128; result = SetCommState(serial_port_handle, &parameters); if (result == 0) { printf("Error setting serial port parameters!\n"); close_serial_port(); return 1; } return 0; }

Как происходит общение с GSM-модулем

После того, как последовательный порт настроен, в него можно отправлять AT-команды. Первой командой должна быть последовательность "AT\r" , позволяющая модулю автоматически настроить скорость передачи по последовательному порту. Ответ, который можно получить после этого из порта, будет выглядеть как "AT\r\r\nOK\r\n" .

Команда является простой строкой из ASCII-символов. Чтобы команду воспринял модуль, в ее конце нужно поставить символ перевода каретки "\r" . В ответ модуль передаст строку символов, состоящую из двух частей - команды, на которую модуль отвечает и отделенным от нее символами "\r\r\n" ответом, заканчивающимся символами "\r\n" . Чтобы было удобнее разбирать ответы я создал макрос, который устанавливает указатель на начало ответа в принимающем буфере. Если хочется вывести ответ в консоль, нужно добавить нулевой символ в конец принятого сообщения.

Void at_send(char *cmd, uint16_t size) { uint16_t result; cmd = "\r"; result = puts_serial(cmd, size); return; } uint16_t at_recv(uint8_t *buffer, uint16_t size) { uint16_t result; result = gets_serial(buffer, size); return result; }
Примерно так и выглядят вспомогательные функции для отправки команды и получения ответа.

Инициализация модуля

Самая большая функция в коде отвечает за настройку модуля. При инициализации отправляется много AT-команд. Я опишу их в порядке посылки модулю. Специально не расписываю аргументы и варианты ответов подробно, ибо их можно найти в документации.

• "AT+CPIN=pin-code" Как несложно догадаться, эта команда разблокирует SIM-карту путем ввода пин-кода. Чтобы проверить, требуется ли пин-код, можно использовать команду "AT+CPIN?" .
• "AT+CREG?" Эта команда возвращает статус регистрации модуля в сети. Нужно выполнять ее, пока модуль не ответит, что в сети он зарегистрирован.
• "AT+CGATT=1" Заставляет модуль подключиться к GPRS. Проверить, подключен ли он, можно командой "AT+CGATT?" .
• "AT+CIPRXGET=1" Включает получение данных, переданных через соединение, вручную. По умолчанию этот параметр отключен и данные передаются в последовательный порт сразу после получения. Это не слишком удобно, хотя и не критично - можно настроить модуль так, чтобы вместе с данными он передавал и заголовки IP, по которым можно определить, от кого был получен пакет. Я решил, что вручную данные получать проще и не ошибся. Как я понял, данная команда воспринимается только GSM-модулями SIM.COM.
• "AT+CIPMUX=1" По умолчанию модуль может устанавливать только одно подключение. Этот параметр включает возможность создавать несколько подключений. Отправка и прием данных будут отличаться только на один параметр - индекс подключения.
• "AT+CSTT="internet"" APN - Access Point Name, имя точки доступа для GPRS. Для моего провайдера выглядит именно так.
• "AT+CIICR" Устанавливает беспроводное подключение GPRS. Может занять некоторое время, так что ее нужно выполнять в цикле и проверять ответ.
• "AT+CIFSR" Возвращает IP-адрес модуля. Я использую ее чтобы проверить, подключен ли модуль к интернету.
• "AT+CDNSCFG="8.8.8.8","8.8.4.4"" Этой командой устанавливаются сервера DNS, которые будет использовать модуль.
• "AT+CIPSTATUS" Помимо данных о состоянии подключений эта команда дает информацию о том, готов ли модуль к установке соединений. Так что нужно проверить ее ответ.

После выполнения этих команд модуль будет готов к работе. Ну или не будет. Тут уж как повезет.

Установка и разрыв подключений

Создание подключения производится командой "AT+CIPSTART=index,"mode","address","port"" .

• index указывает порядковый номер подключения, может принимать значения от 0 до 7.
• mode определяет протокол, который будет использоваться соединением. Может быть «TCP» или «UDP».
• address задает адрес сервера. Если при настройке были указаны DNS-сервера, то можно использовать как IP-адрес, так и доменное имя.
• port задает порт сервера, с которым будет устанавливаться соединение.

Замечу, что при использовании протокола UDP по умолчанию датаграммы будут отсылаться и приниматься только с одного адреса. Для того, чтобы использовать UDP на полную катушку и отсылать/принимать данные с любых адресов, можно использовать так называемый расширенный режим UDP, настраиваемый командой "AT+CIPUDPMODE" . За подробностями отсылаю к документации.

В ответ на команду можно получить несколько вариантов ответов. Если все хорошо, то после стандартного "OK" через небольшой промежуток времени можно получить один из трех ответов:

• "index,ALREADY CONNECT" это значит, что подключение с заданным индексом уже установлено и стоит его поискать.
• "index,CONNECT OK" тут все очевидно.
• "index,CONNECT FAIL" означает, что возникли проблемы с установкой соединения.

Разорвать соединение можно командой "AT+CIPCLOSE=index" . Разорвать все соединения и деактивировать интерфейс GPRS можно командой "AT+CIPSHUT" .

Передача данных

Данные передаются командой "AT+CIPSEND=index,length" , где index указывает подключение, по которому нужно передать данные, а length задает длину пакета данных. Кстати, узнать MTU для каждого подключения можно при помощи команды "AT+CIPSEND=?" .

Если все хорошо, то модуль в ответ на команду выдаст приглашение ">" , после которого нужно переслать в последовательный порт данные. Как только модуль получит количество байт, равное length , он скажет что-то типа "index,SEND OK" . Вообще, можно не использовать параметр length , однако в таком случае окончание пакета данных должно быть указано явно при помощи символа 0x1A , в терминале сочетание Ctrl+Z. Для передачи произвольных данных такой вариант, очевидно, не подходит.

Как видите, передача данных - процесс не слишком сложный. Поэтому переходим к самому интересному - приему данных.

Прием данных

Как только GSM-модуль принимает данные, он сигнализирует об этом, посылая в последовательный порт строку вида "+CIPRXGET:1,index\r\n" . Я честно не знаю, что означает единица, ибо данная функция модуля документирована достаточно слабо, но у меня она фигурирует во всех сообщениях о приеме пакета.

Мне не доставляла радости мысль о том, что придется тем или иным образом отслеживать сообщения модуля. Однако, немного поигравшись с дебаггером, я выяснил, что никаких других асинхронных сообщений модуль не посылает, а также то, что после выполнения любой AT-команды это сообщение оказывается в начале буфера. Так как я составил макрос для отделения ответа от команды путем поиска подстроки "\r\r\n" , меня это никоим образом не задевало. Так что функция приема данных была реализована достаточно просто.

Так вот, принимать данные можно командой "AT+CIPRXGET=2,index,length" . Двойка означает режим приема, в данном случае байты просто высыпаются в последовательный порт. Можно также задать получение данных в виде HEX-текста, видимо, ради предотвращения конфликтов с программным управлением потоком . Мне это не потребовалось, ибо управление потоком я вообще не использую. Параметр length задает размер пакета данных, который мы желаем получить за один раз.

В ответ мы получим нечто вида "+CIPRXGET:2,index,received,excess\r\n__DATA__\r\nOK\r\n" . В поле received будет находиться количество байт, находящихся в пакете данных __DATA__ , а поле excess будет содержать количество байт, ожидающих своей очереди в буфере модуля. Так что если поле received равно нулю, можно с чистой совестью заявлять, что получать нечего. Собственно, пользуясь этим, я и реализовал неблокирующую функцию для приема данных.

В заключение

Настоятельно рекомендую перед написанием кода освоиться в AT-командах при помощи PuTTY , который прекрасно работает с последовательным портом.

Надеюсь, информация из этой статьи поможет кому-нибудь написать код для своего SIM900. Вполне возможно, что принципы работы с GSM-модулем, изложенные выше, можно применить и к модулям других моделей, а, возможно, и производителей.

Теги:

• микроконтроллеры
• программирование
• gsm
• gprs

Добавить метки