摘 要： 為了實現(xiàn)用微處理器進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，可以采用微處理器搭載GPRS模塊并進(jìn)行配置的解決方案。介紹了用STM32微處理器搭載SIM900A的GPRS模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并簡要描述STM32底層配置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞： STM32；SIM900A；USART；發(fā)送檢驗；接收檢驗
STM32是意法半導(dǎo)體（ST）公司推出的基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的主流產(chǎn)品之一，它是ST公司專門針對要求高性能、低功耗和低成本的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的，目前已在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。SIM900A是SIMCom公司主推的一款緊湊型的GSM/GPRS雙頻模塊產(chǎn)品，它以性能穩(wěn)定、外觀精巧及性價比高的優(yōu)點深受廣大工程師青睞。
本文通過對STM32底層配置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯?，介紹STM32主要的底層配置，并著重介紹數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)。通過關(guān)鍵步驟的程序源代碼的介紹，闡述實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?xì)節(jié)以及注意事項。該方法對其他項目或芯片有一定的實現(xiàn)價值和參考價值，且簡單可靠，具有普遍性和通用性。
1 STM32底層配置
為了實現(xiàn)STM32單片機(jī)與SIM900A模塊之間的數(shù)據(jù)命令的傳輸，本文以串口為例，先搭建開發(fā)平臺，在工程中加入相應(yīng)的庫函數(shù)以及配置文件，然后配置時鐘以及串口相應(yīng)的輸入輸出GPIO接口。在配置的同時，需要針對自身的原理圖進(jìn)行編寫，才能保證配置正確無誤。這樣，基本的開發(fā)平臺就搭建起來了。
1.1 串口配置
在開發(fā)平臺搭建起來之后，就可以對串口進(jìn)行配置了。配置速率為115 200 b/s，字長為8 bit，1 bit停止位，串口模式為輸入與輸出模式，最后，初始化相對應(yīng)的串口。初始化串口之后，打開串口的中斷響應(yīng)函數(shù)，即USART_ITConfig（USART2，USART_IT_RXNE，ENABLE）（以串口2為例），然后使能相對應(yīng)的串口，這樣串口函數(shù)就基本配置完成了。需要注意一點，有些程序可能在傳輸?shù)臅r候出現(xiàn)首位丟失。這個問題涉及到USART的機(jī)制。硬件復(fù)位之后，USART的狀態(tài)位是置位的（置1，表示已經(jīng)發(fā)送完畢），而此時數(shù)據(jù)可以進(jìn)行正常發(fā)送。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送后，由硬件將該位置位。而清除TC位（置0）是由軟件來完成的，通過先讀USART_SR，再寫USART_DR將該位清除。但是程序在發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)的時候，并沒有進(jìn)行讀USART_SR，而是直接進(jìn)行寫USART_DR，因此TC標(biāo)志位還是置1，并沒有清除。當(dāng)發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)之后，用USART_GetFlagStatus（）檢測狀態(tài)返回的是已經(jīng)發(fā)送完畢，程序就會馬上發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，因此第一幀數(shù)據(jù)就會被第二幀數(shù)據(jù)覆蓋了，這樣就看不到首位數(shù)據(jù)。根據(jù)這種情況，可以在每次傳輸之前或之后清除傳輸完成標(biāo)志位，即USART_ClearFlag（USART2，USART_FLAG_TC）。
1.2 中斷配置
配置完串口之后，將對NVIC進(jìn)行配置。首次配置中斷分組，然后選擇串口的中斷，即NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn（以所使用固件庫的定義為主）。
再設(shè)置搶占式中斷優(yōu)先級和響應(yīng)式中斷優(yōu)先級，然后使能中斷和初始化。以上的配置必須結(jié)合自身的情況，設(shè)計出最優(yōu)的中斷分組和優(yōu)先級，以保證程序響應(yīng)中斷的速度。中斷后所做的內(nèi)容在stm32f10x_it.c文件里配置，下文將會詳細(xì)闡述。
2 實現(xiàn)細(xì)節(jié)
實現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑硎牵篠TM32解析一串?dāng)?shù)據(jù)或命令，然后通過串口或其他方式一個字符一個字符地發(fā)送給SIM900A模塊，SIM900A接收到數(shù)據(jù)之后再通過SIM卡發(fā)送到服務(wù)器。當(dāng)SIM900A接收到數(shù)據(jù)時，立即響應(yīng)中斷，按照中斷所設(shè)置的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此時，就需要通過發(fā)送檢驗和接收檢驗來控制數(shù)據(jù)的傳輸。
2.1發(fā)送檢驗
由于STM32逐個字符地將數(shù)據(jù)發(fā)送給SIM900A模塊，因此必須保證數(shù)據(jù)的正確性與連貫性。如果在發(fā)送的時候響應(yīng)中斷或者進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，則發(fā)送將作廢，從而導(dǎo)致程序出錯，所以開發(fā)者必須警惕該類的錯誤出現(xiàn)。
發(fā)送數(shù)據(jù)或者命令的時候，可以將數(shù)據(jù)通過參數(shù)傳給發(fā)送函數(shù)，由發(fā)送函數(shù)統(tǒng)一控制，發(fā)送完成之后再返回一個發(fā)送完成標(biāo)志位，告知調(diào)用函數(shù)者發(fā)送已完成。源程序如下：
void USART_Send_Byte（char MyData）{ //發(fā)送字符函數(shù)
USART_ClearFlag（USART2，USART_FLAG_TC）；
//清除標(biāo)志位，如上所述
USART_SendData（USART2，MyData）；//發(fā)送數(shù)據(jù)
while（USART_GetFlagStatus（USART2，USART_FLAG_TC）==RESET）；//等待發(fā)送完成
}
void USART_Send_Str（char*s）{//發(fā)送字符串
int i；
int len = strlen（s）-1；//字符串長度
for（int i=0；i<len；i++）
USART_Send_Byte（s[i]）；//循環(huán)將字符串發(fā)送出去
if（s[i]==0x0a）{//判斷發(fā)送是否結(jié)束
SendCFFlag=TRUE；
//如果為真，則發(fā)送完成標(biāo)志位置為真
}else{
USART_Send_Byte（s[i]）；//如果為假，則發(fā)送出去
}
}
2.2 接收檢驗
當(dāng)SIM900A有數(shù)據(jù)返回或者有數(shù)據(jù)通過SIM900A接收到下位機(jī)時，STM32會立即響應(yīng)中斷來接收數(shù)據(jù)。此時就要在中斷函數(shù)中進(jìn)行一系列處理。以SIM900A為例，SIM900A模塊返回的命令都是以"\r"+"\n"+"\0"結(jié)尾，因此檢驗傳輸結(jié)束可以根據(jù)它進(jìn)行判斷。在中斷響應(yīng)函數(shù)（即stm32f10x_it.c文件里）的USART2_IRQHandler函數(shù)可以設(shè)置如下：
void USART2_IRQHandler（void）
{
if（USART_GetITStatus（USART2，USART_IT_RXNE）!=RESET）{
//將接收字符存入接收緩沖區(qū)RxBuffer
RxBuffer[ReceCounter++]=（char）USART_ReceiveData（USART2）；
//判斷是否接收結(jié)束
if（RxBuffer[ReceCounter]==′\0′&& RxBuffer[ReceCounter-1]==0x0A &&
RxBuffer[ReceCounter-2]==0x0D）{
ReceCFFlag=TRUE；
}
USART_ClearITPendingBit（USART2，USART_IT_RXNE）；
}
}
該函數(shù)的基本思路是：將USART接收到的字符逐個存入緩沖區(qū)，然后判斷緩沖區(qū)最后3個字符是否為SIM900A的結(jié)束標(biāo)識符。如果為假，繼續(xù)接收；如果為真，則將接收完成標(biāo)識符置為真。當(dāng)接收完成標(biāo)識符為真時，說明接收完成，接下來就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理了。
2.3 命令函數(shù)實現(xiàn)方法
下面將以AT+CIPSEND為例，闡述發(fā)送數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)。通過初始化模塊、開啟網(wǎng)絡(luò)、建立接入點和建立TCP連接之后，就可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。實現(xiàn)源代碼如下：
u8 GPRS_Send（void）{
u8 i=0；
u8*p；
USART_SendToGPRS（"AT+CIPSEND\r\n"）；//發(fā)送命令
Delay_ms（500）；//延時500 ms
p=LookFor_Str（RxBuffer，">"）；
//查找是否有">"符號，如果有，則可以發(fā)送數(shù)據(jù)
if（p!=0）{
p=0；
memset（RxBuffer，0，BufferSize）；//清空接收緩沖區(qū)
USART_SendToGPRS（GPRSSendData）；//發(fā)送數(shù)據(jù)
Delay_ms（500）；
Delay_ms（500）；
Delay_ms（500）；
p=LookFor_Str（RxBuffer，"SEND OK"）；
if（p!=0）{//判斷是否發(fā)送成功
//發(fā)送成功操作
return 1；
}else {
//發(fā)送失敗操作
return 0；
}
}
}
該函數(shù)的基本思路是：首先發(fā)送命令，然后查找是否有“>”符號，如果有，則說明可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。一段延時之后查找接收緩沖區(qū)是否有“SEND OK”字眼，有則說明發(fā)送成功，沒有則表示發(fā)送失敗。可以根據(jù)判斷作進(jìn)一步的操作。命令的用法詳見SIM900A配套的AT命令手冊。有以下三點需要注意：
?。?）在本文測試程序中需要先獲取IP然后才能建立TCP連接，這是由SIM900A機(jī)制決定的。所以如果開發(fā)者不能建立TCP連接，除了測試網(wǎng)絡(luò)是否正常、服務(wù)器是否正確配置之外，還需在程序中先獲取IP，命令為AT+CIFSR。
?。?）可以先獲取SIM900A的狀態(tài)，命令為AT+CIPSTATUS。根據(jù)狀態(tài)來判定進(jìn)行哪些操作，可以減少運(yùn)行量，簡化代碼，從而減少運(yùn)行時間，提高運(yùn)行效率。詳見SIM900A配套的AT命令手冊。
（3）延時的設(shè)定需要具體問題具體分析。例如，初始化SIM900A模塊的時候，只需延時500 ms，模塊返回的信息就接收到了，而接收來自服務(wù)器的信息時，有時由于信號問題或者巨大的數(shù)據(jù)量可能要延時久一點，而此時就需要開發(fā)者自行進(jìn)行測試。延時的準(zhǔn)確設(shè)置，可以在保證數(shù)據(jù)正確性的同時減少延時時間，從而提高程序的運(yùn)行效率。
本文通過對STM32微處理器串口的設(shè)置以及中斷的配置來闡述STM32微處理器底層的配置，再通過SIM900A的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)實現(xiàn)GPRS的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，從而實現(xiàn)STM32微處理器接入互聯(lián)網(wǎng)。在接收檢驗實現(xiàn)中，可以根據(jù)接收是否完成只作一次判斷，從而減少中斷運(yùn)行時間。而SIM900A是GSM/GPRS雙頻模塊，還可以實現(xiàn)通話、收發(fā)短信、HTTP及FTP傳輸?shù)戎T多功能，通過更深入的研究，可以最大限度地挖掘出該模塊的實用價值，從而為電子產(chǎn)品提供更多的應(yīng)用功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.
[2] 劉波文.ARM Cortex-M3應(yīng)用開發(fā)實例詳解[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2011.
[3] 意法半導(dǎo)體.STM32F10x-StdPeriph-Lib[EB/OL]. http：//www.st.com/internet/com/SOFTWARE_RESOURCES/SW_COMPONENT/FIRMWARE/stm32f10x_stdperiph_lib.zip，[2012-3-02].
[4] 芯訊通無線科技有限公司.SIM900_AT command manual_V1.05[EB/OL].http：//wm.sim.com/Sim/FrontShow_en/ wireless/detail.aspx?cid=6&nid=770，[2011-10-31].