Nghiên cứu chế tạo module vào ra dùng trong tự động hóa được điều khiển qua công nghệ mạng di động GSM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
soQoa
NGHIÊN CỬU CHÉ TẠO MODULE VÀO RA DÙNG TRONG
TỤ ĐỘNG HOÁ ĐƯỢC ĐIÈU KHIÈN QUA CÔNG NGHỆ
MẠNG DI ĐỘNG GSM
BẢO CÀO TÔNG KÉT D Ê TÀI NGH IÊN c ử u KHOA HOC DO TRƯỞNG DHCN
QUÀN LÝ, CÁP Đ H Q G H N
Mã số: QC.07.16
Chủ nhiệm đề tài: TS. Phạm Mạnh Thắng
I đ a i h o c q u ố c g i a h à n ộ i
t r u n g t ă m t h ò n g t in t h ư v i ề n
r v ĩ / J j j CJ _
Hà Nội, 12/2008
M Ụ C L Ụ C
ST T
Trang
1
Danh mục các từ viết tắt
2
2
Danh sách nhũng người tham gia thực hiện đề tài
3
3
Phiếu tóm tắt những kết quả chính của đề tài
4
B Á O C Á O C H ÍN H
4
Phân I: Mở đâú - Mục tiêu của đê tài
7
5

Phân II: Điêu khiên tự động từ xa qua mạng GSM - Câu trúc và giải mã
tập tin nhắn SMS.
8
6
Phân III: Thiêt kê và chê tạo phân cứng của module I/O (vào/ ra)
14
7
Phân IV: Câu trúc phân mêm điêu khiên cho module I/O
19
8
PhânV: Kêt qưà cùa đê tài
25
9
Phân VI: Kêt luận và kiên nghị
25
10
Tài liệu tham khào
26
P H Ụ L Ụ C
11
Phụ lục 1: Photos module I/O - Sản phâm của đê tài.
28
12
Phụ lục 2: Báo cáo Khoa học tại hội nghị Quôc tê DAAAM (10/2007)
30
13
Phụ lục 3: Bảng giới thiệu sàn phâm đê tài tại Techmart Lạng Son 2008
37
14
Phụ lục 4: Tập lệnh AT (Attentions Command) điêu khiên GSM modem

38
I
Danh mục các từ viết tắt
AUC
Authentication Centre
AT
Attentions Command
BSC
Base Station Controller
BTS
Base Transceiver Station
CDMA
Code Division Multiple Access
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EMS
Enhanced Messaging Service
ETSI
European Telecommunications Standard Institute
GSM
Global System for Mobile Communications
GPRS
General Packet Radio Service
HLR Home Location Register
IMT
International Mobile Telecommunications
ISDN
Integrated Services Digital Network
MMS
Multimedia Messaging System

MS
Mobile Station
MSC
Mobile Switching Centre
PSTN
Public-Switched Telephone Network
SIM
Subscriber identity module
SMS
Short Message Service
SMSC
SMS Center
UMTS
Universal Mobile Telecommunications System
2
Danh sách những người tham gia thực hiện đề tài
STT
Họ và tên
H ọc hàm,
học vị
Chuyên ngành
C Q . công tác
1
Phạm Mạnh Thắng
TS. Tự động hoá
Khoa CHKT & Tự động
hoá - Trường ĐHCN
2
Pavel Pokomy
TS.

Tự động hoá
Khoa Tự dộng hoá -
Trường Đại học Tổng hợp
UTB - CH Séc
3
Phan Thị cẩm Ly CN. Hành chính
Khoa CHKT & TĐH
Tnrờng ĐHCN
TÓM TẤT CÁC KÉT QUẢ CHÍNH CỦA ĐÈ TÀI
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu chế tạo module vào ra dùng trong tự động hoá được điều khiển qua
công nghệ mạng di động GSM.
2. Mã số: QC.07.16
3. Chủ trì đề tài: TS. Phạm Mạnh Thắng
4. Những kết quả chính
a. Kết quả khoa học
1. Điều khiển đưực thiết bị viễn thông di động từ máy tính PC qua tập lệnh AT
(Attentions Command), xác định được cấu trúc mã hoá của tập tin nhắn SMS.
2. Thiết lập được giao tiếp cùa hệ thống nhúng trên nền tảng vi điều khiển với thiết bị
viễn thông di động qua công nghệ GSM.
3. Thiết kế chế tạo được phần cứng của module I/O (vào/ra).
4. Xây dụng được phần mềm nhúng điều khiển hai chiều cho module I/O qua công
nghệ GSM. Điều khiển đóng ngắt các thiết bị điện dân dụng qua tin nhắn SMS.
5. Báo cáo khoa học tổng kết về kết quà của đề tài và khả năng ứng dụng sàn phẩm của
đề tài trong các ứng dụng điều khiển tự động không dây, không phụ thuộc vào
khoảng cách.
6. 01 bài báo có phàn biện đã được đăng tải trong tuyển tập hội nghị quốc tế về
Tự động hoá và Sản xuất thông minh DAAAM lần thứ 18 (www.DAAAM.com).
b. Kết quả ứng dụng
Sản phẩm công nghệ: Bo mạch điện tử cùng các phụ kiện của Module vào ra dược

điều khiển từ xa qua mạng di động bang tin nhắn SMS
c. Khả năng ứng dụng thực tê
- Điều khiển các thiết bị chấp hành trons các hệ thống điều khiển tự động được lắp
đặt trong các môi trường độc hại;
- Điều khiển các thiết bị điện từ xa trong các ngôi nhà thông minh;
- Hệ thống cảnh báo an toàn, an ninh điện từ dùng cho ngân hàng, cơ quan, xí nghiệp;
Hệ thống chốne trộm cho xe hơi (Autoalarm).
4
d. Tinh hình sứ dụng kinh phí
TT
Nội dung
Kinh phi (VNĐ)
1
Xây dựng đề cương chi tiết
500.000
2
Thu thập tài liệu và viết tổng quan về đề tài
500.000
3 Chi phí hoạt động chuyên môn
13.500.000
4
Mua nguyên vật liệu, linh kiện và mạch in điện từ.
3.500.000
5 Viết báo cáo khoa học, nghiệm thu 1.500.000
6 Chi khác (văn phòng phẩm, in ấn) 500.000
Tổng kinh phí
20.000.000
CHỦ NHIỆM ĐÊ TÀI XÁC NHẶN CỦA ĐƠN VỊ
(Kỷ và ghi rõ họ lén) (Ký và ghi rõ họ tên)
XÁC NHẬN CỦA CO QUAN CHỦ QUẢN

5
BÁO CÁO CHÍNH
BÁ O C Á O C H ÍN H
Phần I: Mục tiêu của đề tài
Truyền thông không dây và thông tin di động (Wireless and mobile
communications) là những huớng công nghệ phát triển nhanh và có tác động tích cực đến
cuộc sống hàng ngày trong xã hội hiện đại. Trong lĩnh vực điều khiển tự động, những ưu
điểm của mạng GSM có thề khai thác là khả năng kết nối không dây (wireless), điều khiển
trẽn khoảng cách xa (long range), tính kinh tế (low cost) trong việc truyền tin. Những ưu
điểm này có thể khai thác một cách có hiệu quà trong những ứng dụng điều khiển tự động
mà yêu cầu của việc kết nối đóng vai trò quan trọng hơn so với yêu cầu về tốc độ truyền dữ
liệu. Các hệ thống làm lạnh công nghiệp, hệ thống điều khiển điều hòa thông gió (HVAC)
hay các máy bán hàng tự độn£ đều trở lên tiện ích và hiện đại hơn nhiều khi có trang bị hệ
thống GSM.
Mục tiêu đặt ra của đề tài này là nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bo mạch điện tử của
module vào ra (Input/Output Board) ứng dụng trong Tự động hóa và xây dựng phần mềm
điều khiển cho bo mạch nêu trên qua công nghệ GSM mà đặc biệt khả năng điều khiển
đóng ngắt các thiết bị điện dân dụng qua tập tin nhắn SMS. Phần một của báo cáo đề cập
phương pháp điều khiển các thiết bị chấp hành trên khoảng cách xa có sử dụng GSM
modem. Tiếp theo là những thông tin về tập lệnh AT cũng như nguyên lý mã hóa và giải
mã tập tin nhắn SMS. Phần hai nêu lên cấu trúc phần cứng cùa bo mạch điện từ cũng như
tính năng kỹ thuật và sơ đồ khối của tùng thành phần. Phân cuôi của báo cáo tóm tất quy
trình xây dựng mã nguồn của phần mềm nhúng điều khiển cho bo mạch cũng như khả năng
ứng dụng sản phẩm của đề tài.
7
Phần II. Điều khiển tự động từ xa qua công nghệ GSM;
Cấu trúc và giải mã tập tin nhắn SMS, định dạng PDU.
Điêu khiển tự động từ xa theo phương thức truyền tin không dây là một vấn đề rộng
và dã được triển khai bằng rất nhiều công nghệ khác nhau. Trong những công nghệ đó có
thề kể đến công nghệ GSM (qua tin nhắn SMS, truyền dữ liệu qua GPRS), công nghệ

Bluetooth, ZigBee (IEEE 802.15.4), EDGE, công nghệ WLAN (IEEE 802.11) hoặc một số
công nghệ không dây khác. Trong quá trình phát triển những ứng dụng điều khiển có giao
tiếp không dây cần xuất phát từ những tiêu chí cụ thể như sau:
- Khoảng cách giữa bộ điều khiển trung tâm và thiết bị chấp hành,
- Tốc độ truyền thông,
- Mức độ bảo -mật thông tin của việc truyền tin,
Giá thành của sản phẩm và chi tiêu về tiêu hao năng lượng.
Một thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất
lượng cao còn cho phép thuê bao sừ dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn
SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây
dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung
cấp thiết bị khác nhau. Một ưu điềm khác của SMS là được hổ trợ 100% đối với các điện
thoại di động GSM. Không giống như SMS, các công nghệ di động khác như WAP và Java
thì không hỗ trợ hỗ trợ trên nhiều dòng diện thoại thế hệ trước đây.
Một đặc tính nổi bật của SMS đó chính là sự báo nhận. Tức là nếu một máy di động
gửi tin và có yêu cầu báo cáo tình trạng sau khi gừi tin nhắn. Trung tâm lưu trữ SMS sau
khi gửi SMS đến máy đích và khi máy đích nhận được trung tâm sẽ phúc đáp cho máy di
động gửi tin một bản tin nhỏ gọi là bân tin xác nhận. Việc này giúp cho người gửi có thể
biết được là bản tin SMS của mình đã được nhận hay chưa. Vì SMS sử dụng các kênh tín
hiệu khác nhau để phân chia nên các bản tin có thê được gừi, nhận đồng thời như các dịch
vụ voice, data, fax thông qua mạng GSM. Dịch vụ SMS được hỗ trợ quốc tế, vì vậy từ một
thuê bao di động gừi tin SMS đến bất cứ một thuê bao di động nào khác trên thế giới. Hiện
nay các mạng di động đều được xây dựng dựa trên ba kỹ thuật cơ bản đó là: GSM, CDMA,
TDMA và cả ba đều hỗ trợ SMS. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa qua công nghệ
GSM được mô tả tại hình vẽ dưới đây:
8
Hĩnh ì: Sơ đô khôi cùa hệ ihõng điêu khiên từ xa qua công nghệ GSM
Đe có thể thiết lập giao tiếp giữa vi điều khiển với thiết bị thông tin di động, phần
dưới đây báo cáo sẽ đề cập đến cấu trúc và phương pháp giải mã cùa tập tin nhan SMS
cũng như định dạng PDU.

Cấu trúc tập tin nhắn SMS và định dạng PDU (PDU format)
Một trong những tính năng cơ bản của mạng GSM là khả năng gửi tập tin nhắn SMS
(Short Message Service). Tập tin nhắn SMS sử dụng các ký tự trong bàng mã ASCII và
chiều dài tập tin có thể đến 160 ký tự. Định dạng PDU (Protocol Description Unit) đã được
các nhà sản xuất điện thoại di động, GSM modem thống nhất dùng để mã hoá và truyền,
nhận tập tin. GSM modem được điều khiển thông qua tập lệnh AT. Sơ đồ để máy tính PC
có khả năng kết nối với GSM modem qua IC chuyển đổi mức MAX232 như sau:
o
Ị p í °
B 9
■ 'Vi
1 - L
Hình 2: Sơ đồ kết nối giữa PC và GSM modern (Siemens Mobile Phone S45i)
9
Đê kiêm định tính đúng đăn cùa việc kết nối giữa PC và điện thoại di động
(GSM modem), từ Terminal trên máy tính ta gửi lênh AT + ENTER, GSM modem nhận
tập lệnh và phải gửi tín hiệu phản hồi về Terminal như sau:
Sent: AT
OK
Khi có tín hiệu phản hồi như trên khẳng định GSM modem đã hiểu tập lệnh AT và
kêt nối phần cứng với máy tính PC dã thành công. Bảng dưới đây là kết quà thử nghiệm
một số lệnh, ý nghĩa và phản hồi từ GSM modem thể hiện trên Terminal.
ST
T
Tập lệnh
gửi từ Terminal (PC)
Y nghĩa
Phản hôi từ
Mobile
Phone

1
Sent: AT
Lệnh “Attention” đê Test sự kêt nôi
và cũng là Prefix của các lệnh khác.
OK
2
Sent: ATE1
Bật sự phản hôi tập lệnh trên
Terminal(Activate command echo)
OK
3
Sent: ATEO Tăt sự phản hôi tập lệnh trên
Terminal (Deactivate command
echo)
OK
4 Sent: ATD0946863686; Quay sô 0946863686 OK
5
Sent: AT+CGMI Tim ID hãng sản xuât GSM modem
(Issue manufacturer ID code)
Siemens
6
Sent: AT+CGMM
Tìm loại (model) của GSM modem
Issue model ID code.
S55
7
Sent: AT+CGMR
Phiên bản phân mêm của GSM
modem ( Version of GSM modem
software)

16
8
Sent: AT+CRSL=5
Cài đặt Ring Sound Level OK
9
Sent: AT+CMGF=0
Cài đặt SMS Format : 0 = PDU
mode
OK
10
Sent: AT+CSCA?
Tìm địa chi (so) của trung tâm SMS
(Address of the SMS service center)
+CSCA:
"+849102000
5", 145
OK
11
Sent: AT+CPMS=?
Sao kê bộ nhớ chứa SMS: Sim, bộ
nhớ trong điện thoại, bộ nhớ ngoài.
+CPMS:
("MT'V’SM",
"ME")
OK
12
Sent: AT+CPBS="SM"
Chon danh bạ chứa trong SIM
(Select a telephone book)
OK

Bán£ /: Giao tiếp GSM modem và máy tính PC qua Terminal
Một trong những lệnh AT được sử dụng trong quá trình triển khai đề tài là lệnh
AT+CMGL=1<CR> gửi từ Terminal. Lệnh này cho phép lấy ra từ điện thoại di động và
truyền lên Terminal trên máy tính tất cả các tin nhắn có trong điện thoại di động. Lệnh
phản hôi từ điện thoại di động là mã hoá tập tin nhắn SMS và có dạng như sau:
Sent: AT+CMGL=1
+CMGL: 1,1 „26
06914819200050040B914849863686F600008040312243848207CC2211240C5201
Trong đó:
+CMGL: 1,1 „26 : là lệnh của GSM modem trả lời từ lệnh AT+CMGL=1<CR>; số
1 đầu tiên thể hiện, tổng số tin nhắn mà GSM modem đã nhận, số 1 thứ 2 thể hiện là tin
nhan đã được đọc. số 26 cuối cùng thể hiện số byte trong tập tin nhẳn (26 bytes), cấu trúc
nội dung tập tin nhắn thể hiện trong chuỗi ký tự ghi đậm ở trên:
06 91 4819200050 04 OB 91 4849863686 F6 00 00 804031 224384 07
CC2211240C5201
Ý nghĩa của chuỗi ký tự được mô tà trong bảng đuới đây:
STT Chuỗi dữ liệu Nhánh dữ
liệu
Y nghĩa
1
06 91
4819200050
06
06 dưới dạng HEX thê hiện chiêu dài
thông tin của SMSC. Trong trường hợp
này là 06 octet (91+4819200050)
91
Định dạng thông tin vê SMSC dưới 02
dạng:
91 - Format chuẩn quốc tế

81 - Format chuẩn quốc gia
481920005
0
Sô điện thoại của tông đài (SMS Center):
Trong trường hợp này là 8491020005.
Số điện thoại này được mã hoá theo
phương pháp đổi chỗ của từng cặp số
liền kề (swap). Nêu tông sô chữ số trong
số diện thoại là lẻ, chuỗi ký tự tự thêm
ký tự "F" trước swap.
04
04
Oktet đâu tiên SMS - DELIVER PDU.
11
2
OB
OB
Chiều dài tính theo ký tự của số điện
thoại (4849863686F) dưới dạng HEX
(OB hex = 11 dec).
3 91
91
Định dạng thông tin về số điện thoại
dưới 02 dạng:
91 - Format chuẩn quốc tế
81 - Format chuẩn quốc gia
4 4849863686 F6
48498636
86 F6
Sổ điện thoại của người nhẳn tin. số

4849863686F6 được mã hoá bằng
phương pháp chia thành các cụm 02 chữ
so đổi chỗ cho nhau (swap). Trong
trường hơp tổng số chữ số trong số điện
thoại là số lè sẽ tự động thêm chữ F sau
swap. Số điện thoại trong trường họp
này sẽ là: 84 94 68 63 68 6
5 00 00 Byte PID - thê hiện dạng SMS được
nhận. Ví dụ: OOh - Tin SMS thường (giá
trị mặc định); 01 h - telex ; 02h - fax
(nhóm 3); 03h - fax (nhóm 4)
6
00
00 DCS (Data Coding Scheme) :
00h - Mã hoá theo chuẩn 7 bit (Mặc
định)
F6h - Mã hoá theo chuẩn 8 bit
7
804031 224384 07 804031
224384 07
Thời gian tin nhăn được nhận dên trung
tâm SMS (SMS Center). Thời gian được
nhóm thành cụm 02 chữ số đổi chỗ cho
nhau. Từ trái sang phải thể hiện : Năm,
tháng, ngày, giờ, phút, giây.
13.04.2008, 22:34:48
Hai chữ số cuối cùng 07 thể hiện Time
Zone. Đó là sự chênh lệch giữa thời gian
địa phương với GTM (Greenwich Main
Time).

8
CC2211240C5201
CC221124
0C5201
Chuôi ký tự này thê hiện nội dung của
tập tin nhắn SMS được mã hoá. Phương
pháp giải mã tập tin được trình bàv dưới
đây.
Banạ 2: cấ u trúc cùa lập lin nhãn SMS
12
Giải mã nôi dung tâp tin nhăn SMS
Như đã phân tích cấu trúc của tập tin nhắn SMS tại bảng số 02, trong trường hợp
của chúng ta chuỗi dữ liệu “CC2211240C5201” chứa nội dung chính của tin nhắn SMS.
Chuỗi dữ liệu này được giải mã theo phương thức như sau:
Bước 1: Chuỗi dừ liệu được chia thành từng cặp ký tự, mỗi cặp ký tự này được hiểu
như một số trong hệ đếm 16 (Hexadecimal).
Bước 2: Từng số đếm trong hệ đếm 16 lần lượt được dịch sang hệ đếm nhị phân
(Binary). Nơi nào cần thiết ta thêm số 0 vào bên trái giá trị nhị phân cho đủ 08 bit trong
mỗi giá trị.
Bước 3: Đánh dấu từ bên trái 01 bit trong số nhị phân thứ 1, 02 bits trong số nhị
phân thứ 2; 03 bits trong số nhị phân thứ 3 ;

Bước 4: Chuyển 01 bit trong số nhị phân thứ 1 đã được đánh dấu sang và ghép vào
bên phải cùa sổ phân thứ 2; Chuyển 02 bits trong số nhị phân thứ 2 dã được đánh dấu sang
và ghép vào bên phải của số phân thứ 3; Chuyển 03 bits trong số nhị phân thứ 3 đã được
đánh dấu sang và ghép vào bên phải của số phân thứ 4;

Chuyển 07 bits trong số nhị
phân thứ 7 đã được đánh dấu sang và ghép vào bên phải của số phân thứ 8;
Bước 5: Quy đồi các số nhị phân đã được chuyển đổi ở bước 4 về dạng

hexidecimal.
Bước 6: Quy đổi các sổ hexidecimal tại bước 5 về dạng ký tự theo bảng ASCII ta
nhận được nội dung tin nhắn. Trong trường hợp của chúng ta là lệnh bật LED: LED BAT
Quy trinh giải mã nội dung tập tin nhẳn SMS được thể hiện chi tiết tại bảng số 3 dưới dây:
HEX
cc
22 11
24
oc
52
01
BIN
11001100 00100010 00010001
00100100 00001100
01010010
00000001
Chuyến
đổi
1001100 1000101
1000100 0100000 1000010
1000001
1010100
HEX
AC 45
68 20 42 41
54
Char L
E
D Space B
A

T
Bàng 3: Giải mã nội dung lập tin nhăn SMS
15
Phần III. Thiết kế và chế tạo phần cứng của module vào/ ra
Để có thể điều khiển qua công nghệ GSM các thiết bị chấp hành đấu nối với bo
mạch phần cứng của đề tài, một GSM modem hỗ trợ tập tin nhắn AT cần được lựa chọn để
thu thập tin nhắn và gừi tín hiệu đến bo mạch điều khiển cùa module vào ra. Trẽn thế giới
có rất nhiều tập đoàn chuyên sản xuất GSM modem như tập đoàn: Wavecom, Teltonika
GSM Modems ; Shield Vision GSM modems
GSM modem loại “Fastrack Supreme 10" là sản phẩm mới của hãng Wavecom cho
phép hoạt động trong mạng GSM với các tần số 850/900/1800/1900 Mhz và hỗ trợ các
dịch vụ GSM, SMS, GPRS, FR/HR/EFR/AMR. Lõi của dòng sản phẩm này là Wavecom
Q26-family Wireless CPU® kết nối với vi điều khiển họ ARM9 32 bit với thạch anh lên
đến 104MHz. Phần mềm đi kèm có tên Wcivecom's Open A T Software Suite cho phép kêt
nối GSM modem với máy tính và tích hợp trong các ứng dụng không dây.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế của đề tài là vi điều khiển trên bo mạch I/O giao tiếp
với GSM modem qua tập lệnh AT. một khả năng nữa đã được khai thác là sừ dụng các loại
điện thoại di động hỗ trợ trực tiếp AT commands. Qua tài liệu về AT Command Set
l0 wi*CÍỈ2 £
Hình 3: Ví dụ GSM modem hãng ÍVavecom - Ireland
14
của hãng Siemens, ta thấy được nhiều điện thoại Siemens đời cũ tuy không còn được coi là
“Hot” đối với người sừ dụng từ khía cạnh thời trang nhưng hoàn toàn hỗ trợ tập lệnh AT
nổi tiếng với độ bền cao và giá thành chỉ bàng 1/10 giá thành của GSM modem. Hơn nữa
khi sử dụng thiết bị này thì hoàn toàn không phải phụ thuộc vào phần mềm của hãng sản
xuất. Từ những nhận định trên điện thoại di động loại SL45Í và S55 !à 02 models đã được
sử dụng trong khuôn khổ đề tài với vai trò GSM modem.
SIEMENS
Tốc độ giao tiếp Vi điều khiển
vói Mobile Phone

Hỗ trợ AT
Hỗ trơ AT , ,
: JuVc Ghi chú
cho SMS
CIO 19200/8/N/l
Có
Có
C35
19200/8/N/l Có Có
C45 19200/8/N/l
Có
Có
A50
19200/8/N/l
Có Không
M50
19200/8/N/l
Có Có
SL45Ì
19200/8/N/l
Có Có
S55
19200/8/N/l
Có Có
C55 19200/8/N/l
Có
Có
Báng 4: Tinh năng một số loại điện thoại di động hãng Siemens với vai trò GSM modem
Sơ đồ chân của Connector điện thoại di động Siemens các models :C25. S25, C35,
S35, M35, SL45Í, S55 cụ thể như sau:

1 12
I 1
pinl: GND
pin2: Đầu vào cài đặt chê độ nạp nguôn
pin3: Lối vào nạp pin
pin4: Lối ra của pin
pin5: Dữ liệu ra (DATA OUT)
pinó: Dữ liệu vào ( DATA IN)
pin7: Đường Clock cho phụ kiện(CLK)
pin8: Đường dữ liệu cho phụ kiện (DATA)
pin9: GND cho kêt nôi microphone ngoài
pin 10: Lối vào cho microphone ngoài
pin 11: Lối ra cho microphone ngoài
pin 12: GND cho kết nối loa ngoài .
15
Phẩn cứng của bọ mạch điều khiển vào ra qua công nghệ GSM được lựa chọn thiết
kế trên nền vi điều khiển Atmega8515L hãng Atmel. Đặc tính cơ bàn cùa Vi điều khiển
này như sau:
f » D I P
(O CO TO i Reo E 1 AO
□ v c e
(TT1) R&1 c £ 39 □ P.AO
(AO.Vi
•;A iN o j c
3 3« □ PA1
(AD1 >
c
4 37
□ PA2 t A tx ậ
<®S) pẽ-» E 5 96 □ PAS

(ACO)
( M o s n E
•5 3S □ P A4 (A D4Ị
i M is o j P'erfi c
7 3d
□ p ^VS
«,AC»5.)
t s r K) PE.7 c
Ại
33
3 p A *
(A W »
R-É5ET E
32
□ PA7
I.AD7)
ÍR XD1. PDO c 1 o 31 □ PEú llC P lNT
(T DX) PD1 c 1 1 ao 3 P E 1
(A1_E)
<iwro> P D2 c 1 2 2Ể*
3 PES
(O C1 B)
(IN T 1 > P D 3 c
13
2 É* 3 P C 7 .;A1 Si
(X C K) PC'4 c
1 4 27
n p 0*5. C* 1 -A)
(O C 1A ) PC'S L_ 1 5 26 □ PC 5 CA 13.1
|V«*R> P D 6 c l õ 25

□ PC 4 CA 12)
iT ĩTTi PD 7 c 17 2 4
3 PCS tA1 1>
XTA.L2 C- 1 s* 23 J PC £
i;A 1 o
XTAL1 c 1 ^ 2\2
□ P CI
líi NC' c 2 1 □ PCO
I,A£ỊL'|
Hình 4: Sơ đỏ chân Vi điều khiển Atmega8515(L) hãng Atmel
• Hiệu suất cao, bộ vi điều khiển công suất thấp 8-bit
• Cấu trúc RISC
Khả năng thực hiện 16 triệu lệnh/s tại tần số 16 Mhz.
• Bộ nhớ chương trình và dữ liệu không đổi.
Flash kích thước 8Kbyte. Độ bền: lOOOOvòng ghi/xóa.
512 byte EEPROM Độ bền: 100000 vòng ghi/xóa.
512 byte SRAM bên trong; có thể mở rộng bộ nhớ ngoài lên tới 64 Kbyte
Chương trình khóa dành cho phần mềm bào mật
• Đặc tính ngoại vi:
3 kênh điều biến độ rộng xung (PWM:pulse width modulation)
Giao tiếp nối tiếp loại chủ tớ SPI
Bộ định thời giám sát lập trình với bộ tạo dao động riêng biệt trên chip
• Chức năng đặc biệt của vi điêu khiên:
Trình tự khởi động và khả năng tự dò tìm khi nguồn yếu.
Bộ dao động RC bên trong được hiệu chinh
Bộ nguồn ngất bẽn trong và ngoài
3 chế độ chờ:không họat động.neuồn giảm.chê độ nghỉ
• Ngõ vào/ra và gói chương trình:
40 chân ngoại vi
• Mức điện thế hoạt động:

2.7-5.5 V cho ATmega8515L
4.5-5.5V cho ATmega8515
• Cấp tần số: 0-8 Mhz cho ATmega8515L;
0-16 Mhz cho ATmega8515
Chi tiết hơn về đặc tính của vi điều khiển này có thể tham khào từ Datasheet tại link:
WWW.atmel.com/dvn/resources/prod_documents/doc2512.pdf
16
Sau đây là sơ đồ nguyên lý phẩn cứng của module vào ra:
Hình 5: Sơ đỏ két thiết ké Vi điểu khiến A VR (Atmega8515L) trẽn bo mạch điểu khiến
Trên hình vẽ 5: Pin 10 và Pin 11 của Vi điều khiển được kết nổi với Pin5 và Pin6
trên Connector của Mobile Phone.
1 7
_________________________
ĐA I H O C Q U Ố C G ' * MA N O i
TRUNG TẨM T H Ô N G TIN THƯ VIỀN
t y r / q i a
vcc J201
_ ũ n
GND 2
ATX
12V AC 01
//in/? 7: .Scr đõ két thiét ké ôn áp nguõn nuôi chơ hệ thõng
SDA < 3 > -
SCL o
vcc
R21
10K
R22
10k
â r

T
32 766kHz
r
vcco -
_ BT1
J
3 3V
U20
'X1 SDA
’X2
SQW/0UT
’SCI
VBAT
o
vcc
o
DS1307,
VCC
T
SCL < 0
H
_____6
7
AO
<-SDA
AI
A2
>
>SCL
Q

2
V\.v
o
24CMA,
Hình 8: Sơ đò kết thiết kế thiết bị ngoại vi (EEPROM & RTC) chuẩn I2C
Layout và bo mạch hoàn chinh sau khi đã !ăp ráp linh kiện được mô
t à
trong phụ lục
của báo cáo này.
18
Phần IV. Xây dựng phần mềm điều khiển cho module I/O
Toàn bộ phân mểm điều khiển được xây dựng trong bộ công cụ phát triển
CodeVision phiên bản 1.25.9 hãng HP InfoTech dành cho họ vi điều khiển Atmel AVR.
Công cụ nạp trình cũng được thiết kế trong khuôn khổ đề tài theo chuẩn nạp ISP
(In System Programming) và nạp trực tiếp chương trinh vào vi điều khiển trên mạch (On
board). Giao tiếp giữa Atmega8515 với mạch nạp qua 06 pins, cụ thể là: v c c - MOS1 -
MISO - SCK - RESET - GND. cấu trúc chương trình điều khiển bao gồm các hàm chức
Đọc lệnh gửi đến
(Vi diều khiển doc SMS từ Mobile Phone)
II
So sánh sự phù hợp lệnh gừi đến
____
Kếi thúc
Gửi tin nhấn đến máy chủ khẳng định lệnh đã thực hiện
K ết thú c
Hình 9: cấu trúc chương trình điểu khiên cho GSM I/O Board
19
Sau đây là một số đoạn mã chương trình điều khiển cho Atmega8515L, thạch anh
8 Mhz được phát triển trong CodeVision bằng ngôn ngữ C:
a) Một số lệnh khai báo:

ý * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
Project : G S M I/O A utom ation Board
Version : 03
Date : 20/12/2007
Author : Pham Manh T hang
Company :C o ltec h - V N U
C liipty p e :A T m e g a8 5 l5 L Program type
Clock frequency : 8.000000 M H z M em ory model
External SRA M size : 0 Data Stack size
*********♦*************************************************♦/
//

Khai báo thư viện dùng trong chương trình


//
^include <mega8515.h>
^include <delay.h>
//include <stdio.h>
//

Khai báo quét LED 7 đoạn và Buffer chuôi dữ liệu //
^define TRUE 1
/(define FALSE 0
^define ONE 0\F9
^define TWO 0xA4
//define THREE OxBO
#define FOUR 0x99
^define FIVE 0x92
#define SIX 0x82

^define SEVEN 0xF8
^define EIGHT 0x80
#define NINE 0x90
//define ZERO OxCO
#define TURN OFF OxFF
static unsigned char LED_no = 0;
unsigned char ERROR[4] = {0.0,0,0};
// Buffer for data
unsigned char DULIEU[200];
//

Khai báo chân điều khiên

//
//define LED PORTB.O
//define RELAY PORTB.l
A pplication
Small
128
20
#define READ COMMAND 1
^define SEND_COMMAND 2
# de fine DELCOMMAND 3
//

Định nghĩa chuỗi lệnh gửi từ VĐK đến Mobile Phone

//
flash char *ATE_CMD="ateO";
flash char *Del_CMD="at+cmgd=l";

flash char *CNMI_CMD="at+cnmi= 1,1,0,0,1";
flash char *Read_CMD="at+cmgr=l";
flash char *Send_CMD="at+cmgs=l 8";
flash char *Send_MSG="0001000B914849863686F6000005C8329BFD06";
b) Một so hàm chức năng:
//

Hàm kiêm tra Access của số điện thoại gủi tin đến

//
unsigned char HOST_CMP()
{
const char *HOST="4849863686F6";
unsigned char i=0;
while(i< 12) {
if(DULIEU[36+i]!=HOST[i]) return 0; i++;
}
return 1;
I
//

Hàm quy đôi giá trị PORTC điêu khiên LED 7 đoạn

//
void decoder(unsigned char so)
{
switch(so) {
case 0: PORTC=ZERO; break;
case 1: PORTC=ONE; break;
case 2: PORTC=TWO; break;

case 3: PORTC=THREE; break;
case 4: PORTC=FOUR; break;
case 5: PORTC=FIVE; break;
case 6: PORTC=SIX; break;
case 7: PORTC=SEVEN; break;
case 8: PORTC=EIGHT; break;
case 9: PORTC=NINE; break;
default: PORTC=so;
break;
»
f
/ /

Định nghĩa hướng lệnh điều khiến cho Mobile Phone

//
21
unsigned char LED_BAT_CMP()
/ /

Hàm so sánh, kiếm tra lệnh đóng thiết bị

//
//

Hàm so sánh, kiếm tra lệnh ngắt thiết bị //
unsigned char LED_TAT_CMP()

— Hàm kiêm tra phát hiện tin nhắn mới

//
nsigned char CMTI_CMP()

Hàm thực thi lệnh điêu khiên

//
oid Execute_CMD()

Hàm giá chuỗi dữ liệu và lệnh tương ứng từ VDK lèn \íob\le Phone //
Old GUI_DULIEU(unsigned char length,flash char *s, unsigned char command )
unsigned char i=0;
\vhile(i<length)
{
putchar(s[i]);
i++;
}
putchar(command);
}
// Cài đặt Timer ỉ và hàm rìgăt sau môi giây

/*

Hàm có các chức năng chính sau đ â y :


—
- Khới tạo Timerl
- Sau ls kiểm tra xem có tin nhẩn mới đến không;
- Nếu có tin nhắn đến. hàm sẽ nhận gọi các hàm xử lý tin nhãn
- Thực thi lệnh: Xoá tin nhắn và chờ tin nhẳn tiếp theo

22
// Timer 1 overflow interrupt service routine
static unsigned int RX_Timeouts = 0;
static unsigned char FRAME LENGTH = 0;
static bit RX Timeout Flag = FALSE;
static bit New Msg Flag = FALSE;
interrupt [TIMI OVF] void timerl ovf isr(void)
{
inteưupt [USART TXC] void usart tx isr(void)
{
} < '
// — Hàm nhận dữ liệu từ Mobile Phone về VĐK
interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void)
{
// Reset RX timeouts
RX Tim eoutF lag=TRUE;
RX_Timeouts=0;
//
DULIEU[FRAME_LENGTH]=UDR;
FRAMELENGTH++;
//

Hàm khởi tạo thiết b ị //
void Init Device (void){
PORTB=OxFD;
DDRB=0xff;
RELAY=0; // RELAY Off
LED-1; //LED OFF
// controls
PORTA=OxFF; DDRA=0xFF;

// data bus
PORTC=TURN OFF; DDRC=0xFF;
// controls and input
PORTD=OxFF; DDRD=0xF0;
PORTE=OxOO; DDRE=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
TCCRlA=OxOO;
TCCRlB=0x01;
TCNTlH=OxFE;// 50us
TCNTlL=0x6F;
ICRlH=OxOO;
ICRlL=OxOO;
0CR1 AH=OxOO;
OCRlAL=OxOO;
OCRlBH=OxOO;
OCRlBL=OxOO;
// Timer(s)/Counter(s) Inteưupt(s) initialization
TIMSK=0x82;
// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity
// USART Receiver: On
// USART Transmitter: Off
// USART Mode: Asynchronous
// USART Baud rate: 9600
UCSRA=0x00;
UCSRB=0xD8;
UCSRC=0x86;
UBRRH=0x00;
//UBRRL=0x33;
UBRRL=0xl9;

// Analog Comparator initialization
ACSR=0x80;
delay_ms( 10000);
}
//

Hàm m ainO

//
void main(void) {
#asm("cli")
Init_Device();
#asm("sei")
GUI_DULIEU(4,ATE_CMD,0x0D);
delay ms( 1000);
GUI_DULlEU(9,Del_CMD,0x0D);
delay_ms(1000);
GUI_DULIEU(17,CNMI_CMD,0x0D);
while (1); // Vòng lặp chờ thực thi hàm ngãt tại Timer 1