【文章內(nèi)容簡介】 第 2 章 模塊設(shè)計 4 緒 論 GSM 是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的 移動電話 標(biāo)準(zhǔn)。全球超過 200 個國家和地區(qū)超過 10 億人正在使用 GSM 電話。所有用戶可以在簽署了 漫游協(xié)定 移動電話運營商之間自由漫游。GSM 較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此 GSM 被看作是第二代 (2G)移動電話系統(tǒng)。 這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。 GSM 是一個當(dāng)前由 3GPP 開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。 基于 GSM 的短信信息服務(wù)，是一種在移動網(wǎng)絡(luò)上傳送簡短信息的無線應(yīng)用，是一種信息在移動網(wǎng)絡(luò)上存儲和轉(zhuǎn)寄的過程。由于公眾 GSM 網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建議上述系統(tǒng)不需再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用將得到迅速普及。筆者開發(fā)設(shè)計的基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸系統(tǒng)正是借助該網(wǎng)絡(luò)平臺，利用短信息業(yè)務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動雙向傳遞。 本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送部分、終端處理部分三個模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的溫度數(shù)據(jù)存入存儲器中。數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用雙單片 機(jī)共用 E2RPOM 的方式，單片機(jī) 2 控制數(shù)據(jù)從存儲器轉(zhuǎn)存入 E2PROM 中；單片機(jī)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從 E2PROM 中讀出，并經(jīng) GSM 模塊借助 GSM 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。單片機(jī)不僅控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，也控制數(shù)據(jù)的接收。在這里， E2PROM 是溫度數(shù)據(jù)臨時存儲和上傳的中轉(zhuǎn)站。終端處理模塊負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)交給計算機(jī)處理，并將處理后的結(jié)果存放到數(shù)據(jù)庫中，以供查詢。當(dāng)終端處理模塊需要向 GSM 模塊發(fā)送控制命令時， GSM 模塊接收過程正好與上述過程相反，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動雙向傳遞。 金陵科技學(xué)院創(chuàng)新設(shè)計論文 第 2 章 模塊設(shè)計 5 1 GSM 系統(tǒng)介紹 簡述 GSM 是 Global System For Mobile Communications 的縮寫。由 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織 ETSI制訂的一個數(shù)字 移動通信 標(biāo)準(zhǔn)。 GSM 是全球移動 通信系統(tǒng) (Global System of Mobile munication) 的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術(shù)。自 90 年代中期投入商用以來，被全球超過 100 個國家采用。 GSM 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備占據(jù)當(dāng)前全球蜂窩移動 通信設(shè)備 市場 80%以上。 GSM 是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的 移動電話 標(biāo)準(zhǔn)。全球超過 200 個國家和地區(qū)超過 10 億人正在使用 GSM 電話。所有用戶可以在簽署了 漫游協(xié)定 移動電話運營商之間自由漫游。GSM 較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此 GSM 被看作是第二代 (2G)移動電話系統(tǒng)。 這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。 GSM 是一個當(dāng)前由 3GPP 開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。 從用戶觀點出發(fā)， GSM 的主要優(yōu)勢在于用戶可以從更高的數(shù)字語音質(zhì)量和低費用的[SMS]之間作出選擇。 網(wǎng)絡(luò)運營商 的優(yōu)勢是他們可以不同的客戶定制他們的設(shè)備配置，因為GSM 作為 開放標(biāo)準(zhǔn)提供了更容易的互操作性。這樣，標(biāo)準(zhǔn)就允許網(wǎng)絡(luò)運營商提供漫游服務(wù)，用戶就可以在全球使用他們的移動電話了。 GSM 作為一個繼續(xù)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，保持向後兼容原始的 GSM 電話，例如報文交換能力在 Release 39。97 版本的標(biāo)準(zhǔn)才被加入進(jìn)來，也就是 GPRS。高速數(shù)據(jù)交換也是在 Release 39。99版標(biāo)準(zhǔn)才引入的，主要是 EDGE 和 UMTS 標(biāo)準(zhǔn)。 移動通信技術(shù) GSM 屬于第 2 代（ 2G） 蜂窩移動通信 技術(shù)。 2 代的說法是相對于應(yīng)用于 80 年代的模擬蜂窩移動通信技術(shù)以及目前正逐漸進(jìn)入商用的寬帶 CDMA 技術(shù)。模擬蜂窩技術(shù)被稱為一代移動通信技術(shù)，寬帶 CDMA 技術(shù)被稱為三代移動通信技術(shù)，即 3G。 GSM 安全 GSM 被設(shè)計具有中等安全水平。系統(tǒng)設(shè)計使用共享 密鑰 用戶認(rèn)證。用戶與基站之間的通訊可以被加密。 The development of UMTS introduces an optional USIM, that 使用更長鑒別密鑰保證更好的安全以及網(wǎng)絡(luò)和用戶的雙向驗證。 GSM 只有網(wǎng)絡(luò)到用戶的驗證 (而且還不是 vica versa).雖然安全模塊提供了保密和鑒別功能，但是鑒別能力有限而且可以偽造。 GSM 為了安全使用多種加密算法。 A5/1 和 A5/2 兩種串流密碼用于保證在空中語音的保密性。 A5/1 是在歐洲范圍使用的強(qiáng)力算法，而 A5/2 則是在其他國家使用的弱強(qiáng)度算法。在兩種算法中嚴(yán)重漏洞都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，例如一個單一密文攻擊可能實時的中斷掉 A5/2. 但是系統(tǒng)支持多個不 同算法，這樣運營商就可以換一個安全等級更強(qiáng)的。 金陵科技學(xué)院創(chuàng)新設(shè)計論文 第 2 章 模塊設(shè)計 6 2 模塊設(shè)計 設(shè)計思路 設(shè)計采用芯片如下： 單片機(jī)主控芯片 AT89C51，電平轉(zhuǎn)化芯片 MAX232,，移動通信芯片 SIM300C，先通過電路圖繪制， SCH 圖繪制， PCB 板的設(shè)計， PCB 板印刷，整個模塊焊接，來完成通信模塊，然后通過 PC 機(jī)實現(xiàn)軟件測試與模擬，最后通過單片機(jī)實現(xiàn)對短信電話收發(fā)的控制。 SCH 原理圖的繪制 在 protel 軟件的設(shè)計平臺之上，畫出了 SCH 原理圖，它分為顯示模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊。兩個模塊通過圖形生成符號，再通過網(wǎng)絡(luò) 號映射的方法將其相連接。 以下是 SCH 原理圖： PCB 板的設(shè)計 在畫好的 SCH 原理圖的基礎(chǔ)之上，通過菜單欄 DESIGN－ CREAT NETLIST 生成網(wǎng)絡(luò)表文件，再在空白 PCB 中導(dǎo)入該網(wǎng)絡(luò)表文件生成初始文件。然后先采用自動布線，再手動布線對部分線進(jìn)行美觀處理，調(diào)整好了之后，對 PCB 文件覆銅，最終生成的 PCB 板如下所示： 金陵科