【文章內(nèi)容簡介】 第 2 章 模塊設計 4 緒 論 GSM 是當前應用最為廣泛的 移動電話 標準。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 較之它以前的標準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)構建到系統(tǒng)中。 GSM 是一個當前由 3GPP 開發(fā)的開放標準。 基于 GSM 的短信信息服務，是一種在移動網(wǎng)絡上傳送簡短信息的無線應用，是一種信息在移動網(wǎng)絡上存儲和轉寄的過程。由于公眾 GSM 網(wǎng)絡在全球范圍內(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，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應用將得到迅速普及。筆者開發(fā)設計的基于 GSM 網(wǎng)絡的溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸系統(tǒng)正是借助該網(wǎng)絡平臺，利用短信息業(yè)務實現(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 機共用 E2RPOM 的方式，單片機 2 控制數(shù)據(jù)從存儲器轉存入 E2PROM 中；單片機負責將數(shù)據(jù)從 E2PROM 中讀出，并經(jīng) GSM 模塊借助 GSM 網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。單片機不僅控制數(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站。終端處理模塊負責將接收到的數(shù)據(jù)交給計算機處理，并將處理后的結果存放到數(shù)據(jù)庫中，以供查詢。當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。 金陵科技學院創(chuàng)新設計論文 第 2 章 模塊設計 5 1 GSM 系統(tǒng)介紹 簡述 GSM 是 Global System For Mobile Communications 的縮寫。由 歐洲電信標準組織 ETSI制訂的一個數(shù)字 移動通信 標準。 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。自 90 年代中期投入商用以來，被全球超過 100 個國家采用。 GSM 標準的設備占據(jù)當前全球蜂窩移動 通信設備 市場 80%以上。 GSM 是當前應用最為廣泛的 移動電話 標準。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 較之它以前的標準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)構建到系統(tǒng)中。 GSM 是一個當前由 3GPP 開發(fā)的開放標準。 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)絡運營商 的優(yōu)勢是他們可以不同的客戶定制他們的設備配置，因為GSM 作為 開放標準提供了更容易的互操作性。這樣，標準就允許網(wǎng)絡運營商提供漫游服務，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)的標準，保持向後兼容原始的 GSM 電話，例如報文交換能力在 Release 39。97 版本的標準才被加入進來，也就是 GPRS。高速數(shù)據(jù)交換也是在 Release 39。99版標準才引入的，主要是 EDGE 和 UMTS 標準。 移動通信技術 GSM 屬于第 2 代（ 2G） 蜂窩移動通信 技術。 2 代的說法是相對于應用于 80 年代的模擬蜂窩移動通信技術以及目前正逐漸進入商用的寬帶 CDMA 技術。模擬蜂窩技術被稱為一代移動通信技術，寬帶 CDMA 技術被稱為三代移動通信技術，即 3G。 GSM 安全 GSM 被設計具有中等安全水平。系統(tǒng)設計使用共享 密鑰 用戶認證。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)絡和用戶的雙向驗證。 GSM 只有網(wǎng)絡到用戶的驗證 (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力算法，而 A5/2 則是在其他國家使用的弱強度算法。在兩種算法中嚴重漏洞都已經(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的。 金陵科技學院創(chuàng)新設計論文 第 2 章 模塊設計 6 2 模塊設計 設計思路 設計采用芯片如下： 單片機主控芯片 AT89C51，電平轉化芯片 MAX232,，移動通信芯片 SIM300C，先通過電路圖繪制， SCH 圖繪制， PCB 板的設計， PCB 板印刷，整個模塊焊接，來完成通信模塊，然后通過 PC 機實現(xiàn)軟件測試與模擬，最后通過單片機實現(xiàn)對短信電話收發(fā)的控制。 SCH 原理圖的繪制 在 protel 軟件的設計平臺之上，畫出了 SCH 原理圖，它分為顯示模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊。兩個模塊通過圖形生成符號，再通過網(wǎng)絡 號映射的方法將其相連接。 以下是 SCH 原理圖： PCB 板的設計 在畫好的 SCH 原理圖的基礎之上，通過菜單欄 DESIGN－ CREAT NETLIST 生成網(wǎng)絡表文件，再在空白 PCB 中導入該網(wǎng)絡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