基于uBASE-Ⅲ系統(tǒng)的短信通信程序開發(fā)

隨著嵌入式及通信技術(shù)的發(fā)展，移動手持設(shè)備出現(xiàn)在很多應(yīng)用場合，比如天然氣公司開始采用智能化的方式來管理用戶的用氣情況，如何在服務(wù)端和表具終端間進(jìn)行通信，成為系統(tǒng)的主要考慮因素。本文對系統(tǒng)進(jìn)行需求分析后，以移動手持設(shè)備進(jìn)行小規(guī)模通信為出發(fā)點，提出使用短信通信的方式來解決這一問題的方法。這種方式不僅使通信質(zhì)量能夠得到保證，而且價格合理，易于操作員來管理和維護，是一種行之有效的通信方式。

1研究背景及系統(tǒng)框架

短信通信示意圖如圖1所示。PC機表示服務(wù)器端運行程序的平臺，是操作員對表具和手持設(shè)備操作的環(huán)境；表具表示天然氣表具，在里面配置了接收命令的固化程序；手持設(shè)備表示本論文研究的平臺，是短信通信程序運行環(huán)境的主要部分。三者之間均可進(jìn)行通信，它們之間已經(jīng)有完整的命令幀格式，下面討論如何設(shè)計并實現(xiàn)這樣的通信子系統(tǒng)，而不研究具體的命令幀格式，假定是在統(tǒng)一的幀格式下完成的。

現(xiàn)場操作員需要設(shè)備有與表具進(jìn)行通信的功能，能夠測試表具的通信狀況。因此，需要解決的主要有以下幾個問題：圖1短信通信示意圖①選取合適的手持設(shè)備，能夠有運行短信通信程序的基本硬件配置（需要配備GPRS模塊）。

②選取合適的嵌入式操作系統(tǒng)，保證程序的穩(wěn)定運行。

③如何進(jìn)行有效的收發(fā)短信來完成通信功能，以測試表具的通信狀況。

④需要有對文件操作的支持，操作員是需要上傳和保存文件的。

嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)既要實現(xiàn)程序的功能性，也要選取特定的硬件平臺，嵌入式系統(tǒng)是為了完成某一項或有限項功能，系統(tǒng)功能可以根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求進(jìn)行裁剪、調(diào)整［1］。并具體闡述了選取硬件設(shè)備與完成程序的功能。

2系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

2.1硬件平臺

NLS－PT850是新大陸公司的一款基于嵌入式處理器的智能手持設(shè)備，它的基本硬件配置為ARM7處理器、32位RISC、74MHz頻率以及標(biāo)準(zhǔn)手機鍵盤和掃描儀；內(nèi)存為8MRAM、2MNORFlash和32MNandFlash（可擴展至128M）。上面搭載uBASE－III嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。嵌入式硬件設(shè)備的考慮應(yīng)該完全滿足目標(biāo)系統(tǒng)的圖2手持設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)框圖要求，在功能上很容易滿足，但是在性能上，尤其是在功耗上應(yīng)最適合系統(tǒng)，而不是越充分越好。

手持設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

該手持設(shè)備配備了GPS模塊，具有SIM卡接口，存儲容量合適，程序下載方便，因此選取該設(shè)備來作為短信通信系統(tǒng)的硬件平臺。

2.2uBASE－III嵌入式操作系統(tǒng)

uBASE－III是一個嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，主要有多任務(wù)內(nèi)核模塊、內(nèi)存管理模塊、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理模塊、應(yīng)用程序管理模塊等［2］。uBASE－III之所以在很多嵌入式設(shè)備上廣泛使用，有一個很重要的原因是它提供了一個C＋＋類庫“UFCL（ubaseFoundationClassLibrary）”。

另外，它還提供了大量的API，供程序員調(diào)用。這里選取該嵌入式操作系統(tǒng)的原因是它支持文件操作和短信通信。

文件系統(tǒng)用于文件操作，將程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制文件的形式存放在Flash存儲器中。uBASE－III采用了zfile2.0文件系統(tǒng)，zfile2.0是專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的Flash文件系統(tǒng)，常用的函數(shù)有：◆打開一個文件以便讀寫其內(nèi)容ZFILE＊zfopen（constchar＊filename，constchar＊pmode）；◆從當(dāng)前文件指針位置開始寫入size＊count個字節(jié)的數(shù)據(jù)intzfwrite（constvoid＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆從當(dāng)前文件指針位置讀入size＊count個字節(jié)intzfread（void＊buf，intsize，intcount，ZFILE＊stream）；◆關(guān)閉打開的文件intzfclose（ZFILE＊stream）；uBASE－III系統(tǒng)對文件的支持相比其他環(huán)境也有一些不足之處，在嵌入式設(shè)備上使用文件操作有很多的限制，比如uBase－III的文件系統(tǒng)僅有單層目錄結(jié)構(gòu)，即不能創(chuàng)建子目錄、文件系統(tǒng)API，不區(qū)分文本模式和二進(jìn)制模式的概念，都當(dāng)作是二進(jìn)制模式。

短信通信是這樣定義的：uBASE－III提供了一套短消息編程接口“SMS＿API”，它是通過向連接在主機串行端口上的GSMModem（或籠統(tǒng)地稱為“移動設(shè)備（ME）”）發(fā)出AT命令來完成短消息的發(fā)送、接收，以及對移動設(shè)備的其他相關(guān)操作的。該編程接口內(nèi)部使用PDU（Protocol DescriptionUnit）格式與ME交換短消息的內(nèi)容，也就是說，在AT命令的接口層來看，短消息是使用PDU報文來表示的，PDU報文是由許多字段組成的，不同的字段描述了短消息的不同屬性。該編程接口使用SSmInfo結(jié)構(gòu)體來描述PDU的各個字段，用戶通過設(shè)定SSmInfo的不同成員來指定所要發(fā)送短消息的各種“屬性”，同樣，用戶也是通過SSmInfo的各個成員來獲取編程接口所讀取到的短消息的詳細(xì)信息的［3］。SMS＿API提供了如下幾大類操作：◆GSMOpen（）：打開GSM設(shè)備；◆InitSms（）：根據(jù)相應(yīng)參數(shù)初始化設(shè)備；◆SendOrWriteSm＿1Sm（）：發(fā)送短信，支持中文和英文。

這些接口函數(shù)是在該系統(tǒng)上編寫應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，尤其是該系統(tǒng)中，GSM短信模塊和文件相關(guān)操作是主要內(nèi)容。

3系統(tǒng)軟件開發(fā)

3.1短信通信程序開發(fā)示例

圖3為短信通信系統(tǒng)主程序流程，系統(tǒng)在登錄后就處于收發(fā)短信的狀態(tài)中。

可以將主程序中的短信分為兩部分，前臺為操作員提供短信編輯命令，發(fā)送短信主要函數(shù)如下：intSendSms（char＊strPhoneAddr，unsignedchar＊pMessage，int msgBytes）｛SSmInfosmi＝｛0｝，＊pSmi＝＆smi；strcpy（（char＊）smi.Addr＿M(jìn)S，（char＊）strPhoneAddr）；inti，errcode；for（i＝0；i＜5；i＋＋）｛//這里需要端口號、發(fā)送方式、SSmInfo對象、短信內(nèi)容、//有效字節(jié)數(shù)和編碼方式errcode＝SendOrWriteSm＿1Sm（g＿ComPort，CMD＿CMGS，pSmi，（Uint8＊）pMessage，msgBytes，BITS＿DCS＿DEF＿ALPHABET）；if（errcode＝＝0）｛return0；｝return1；｝圖3短信通信系統(tǒng)主程序流程后臺用于接收短信，進(jìn)行處理后通常會對文件繼續(xù)操作。這部分的難點在于如何設(shè)置短信通知格式，如何在后臺運行處理短信和寫回文件部分程序，并且要對前臺的用戶作出提示。因此這里用到了uBASE－III提供的多線程技術(shù)，讓處理短信的主要函數(shù)工作在后臺線程，有短信到來自動會處理“＿thread＿checkUnreadSm（）”函數(shù)，列出“未讀短信”，轉(zhuǎn)到處理部分。這樣就避免了在主程序中對“未讀短信”的輪詢，避免了處理器處于一種資源浪費且效率并不高的模式。函數(shù)代碼如下：staticint＿thread＿checkUnreadSm（void＊param）｛RE＿CODEerrcode＝0；errcode＝ListSm（g＿ComPort，MSGSTAT＿RECUNREAD，s＿SmNotify，NULL，NULL，NULL）；returnerrcode；｝其中“ListSm（）”函數(shù)是短信模塊提供的API，供程序員直接調(diào)用，可以列出各種格式的短信，具體方式和其他函數(shù)可以參考相關(guān)文檔。

3.2文件操作示例

在操作員對表具進(jìn)行測試的時候，需要先上傳“操作員數(shù)據(jù)”（用于存放操作員的用戶名和密碼）、“移動設(shè)備參數(shù)”，同時在程序運行過程中還會產(chǎn)生“通信命令幀核銷數(shù)據(jù)”等文件，如何合理組織這些文件的結(jié)構(gòu)和訪問方式是本系統(tǒng)中又一重點內(nèi)容，因為這些文件中的某些項是互相有關(guān)聯(lián)的，并不完全獨立。因此最核心的問題就是如何定義文件的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)確定了，程序的操作方式也就確定了。

拿“通信命令幀核銷數(shù)據(jù)”舉例，它里面包括了流水號、設(shè)備號、操作碼、幀順序號、核銷狀態(tài)和命令幀，后面的操作要依賴于其中的所有項，因此采用了定義結(jié)構(gòu)體的方式，將上面的基本項封裝起來，以結(jié)構(gòu)體為基本單位去實現(xiàn)文件的操作。文件采用TXT格式，便于創(chuàng)建和導(dǎo)出。文件操作代碼如下：intDeleteFrameVerifyInfo（intindex）｛UEnterMutex（g＿mtxFrameVerifyOP，TIMEOUT＿INFINITE）；……//相關(guān)處理函數(shù)ULeaveMutex（g＿mtxFrameVerifyOP）；return0；｝其中有一點要注意，多線程持有同一文件句柄進(jìn)行讀寫操作是允許的，文件系統(tǒng)內(nèi)部代碼會將不同線程的讀寫操作串行化。因此，在對文件進(jìn)行讀寫操作時，要注意互斥問題。

結(jié)語

嵌入式操作系統(tǒng)在如今很多工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，它的優(yōu)勢往往在于內(nèi)核可裁剪，體積小，應(yīng)用在嵌入式設(shè)備上功耗低。本文就從移動手持設(shè)備通信引申，以uBASE－III系統(tǒng)和NLS－PT850設(shè)備為實例，著重從短信通信方式和文件操作兩個方面來講解短信通信的嵌入式軟件開發(fā)的流程和方法。該示例程序在目標(biāo)設(shè)備上可穩(wěn)定運行，通信狀況良好，可以作為移動手持設(shè)備短信通信的一個解決方案。