Опыт работы с GSM-модемом SIM900
В настоящей статье я хочу поделиться своим опытом работы с модемом SIM900. Тут я не буду приводить выдержки из даташита с характеристиками модуля, объяснять схемы подключения и подробно останавливаться на описании всех команд управления модемом. Статьи на эти темы легко гуглятся по запросу «SIM900». Написаны они исчерпывающе, поэтому не хочется повторяться. Я лишь расскажу о возможностях модуля, которые я испробовал, и о проблемах, с которыми при этом столкнулся.
Опыт использования SIM900, описанный ниже будет более полезен тем, кто уже успел немного поработать с модулем. Для тех же читателей, кто только начинает изучение данной микросхемы и планирует использовать её для обмена данными через интернет мы подготовили серию уроков на эту тему. Вот первый из них.
Итак, SIM900 – GSM-модуль компании SIM COM, управляется AT-командами, умеет посылать SMS, совершать звонки, организовывать прямое CSD-соединение, обмениваться информацией по GPRS.
В моих руках оказалась заказанная из Китая отладочная плата SIM900 GPRS shield – совместимая с платформой Arduino.
На плате находится сам чип SIM900, разъёмы для микрофона и наушников, переключатель источника питания (от внешнего разъёма или от Arduino), антенна, несколько светодиодов для индикации режимов работы, разъём для батарейки (если нужны часы реального времени), кнопка включения/выключения. Хорошее описание я нашёл на wiki производителя вот тут. Там же приведён код для управления модемом в различных режимах.
Arduino SIM900 GSM/GPRS shield
Как заявляет нам производитель плата отлично совместима с Arduino Uno. Действительно, плата SIM900 просто втыкается в Uno и сразу же начинает работать. Однако, как выяснилось, Arduino Uno может оказаться «слабоватой» для реализации некоторых функций, но об этом я расскажу чуть ниже.
С Arduino Mega плата работает с некоторыми ограничениями. Это связано с тем, что у Меги в отличие от Uno пины 7 и 8, недоступны для использования в качестве software serial (программный USART). Это решается переключением интерфейса USART на ноги 0 и 1, для этого на плате SIM900 предусмотрены джамперы.
Вообще, плату можно подключить к любому контроллеру с интерфейсом USART. Например, пробовал управлять модемом с помощью контроллера STM32F4.
SIM900: SMS-сообщения и звонки
Испытания модуля для обмена SMS-сообщениями и звонков прошли «на УРА»! Модуль справился с этими задачами без особых проблем, для этого я просто скопировал c того же сайта, скомпилировал и прошил в Arduino Uno вот этот код:
//Serial Relay - Arduino will patch a
//serial link between the computer and the GPRS Shield
//at 19200 bps 8-N-1
//Computer is connected to Hardware UART
//GPRS Shield is connected to the Software UART
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial GPRS(7, 8);
unsigned char buffer[64]; // buffer array for data recieve over serial port
int count=0; // counter for buffer array
void setup()
{
GPRS.begin(19200); // the GPRS baud rate
Serial.begin(19200); // the Serial port of Arduino baud rate.
}
void loop()
{
if (GPRS.available()) // if date is comming from softwareserial port ==> data is comming from gprs shield
{
while(GPRS.available()) // reading data into char array
{
buffer[count++]=GPRS.read(); // writing data into array
if(count == 64)break;
}
Serial.write(buffer,count); // if no data transmission ends, write buffer to hardware serial port
clearBufferArray(); // call clearBufferArray function to clear the storaged data from the array
count = 0; // set counter of while loop to zero
}
if (Serial.available()) // if data is available on hardwareserial port ==> data is comming from PC or notebook
GPRS.write(Serial.read()); // write it to the GPRS shield
}
void clearBufferArray() // function to clear buffer array
{
for (int i=0; i<count;i++)
{ buffer[i]=NULL;} // clear all index of array with command NULL
}
Для того, чтобы посылать модулю команды, его нужно подключить к компьютеру. Это можно сделать, используя USB порт Arduino. На компьютере для этого нужен любой монитор COM-порта. Его можно скачать отсюда, а можно использовать монитор, встроенный в Arduino IDE.
Всё, что делает прошитая программа Arduino, — «ловит» команды пользователя и посылает их модулю, а затем возвращает пользователю ответы SIM900. Таким образом, передавая модулю AT-команды в ручном режиме, я опробовал приём и передачу SMS-сообщений, а подключив в соответствующие разъёмы микрофон и наушники — воспользовался модулем SIM900 в качестве мобильного телефона.
Передача данных по GPRS с помощью SIM900
Свои первые опыты по передаче данных через GPRS я начал, используя для управления SIM900 платформу Arduino UNO (просто потому, что она была под рукой). Для начала купил хостинг с сервером под Apatche и развернул на нём простейшее приложение, которое умело отвечать на GET-запросы. Получилось! Я все так же посылал команды с ПК контроллеру Arduino, который в свою очередь пересылал их SIM900.
Всё работало корректно до тех пор, пока GET-запросы были достаточно короткими (до 100 символов). Но как только запросы стали длиннее — начались сбои: запросы передавались не полностью. Было замечено, что глюки могут появиться или исчезнуть даже при увеличении/уменьшении управляющей программы Arduino на несколько строк. Впоследствии выяснилось, что сбои связаны с программным USARTом, которой Arduino UNO использует для общения с SIM900, т.к. такой USART целиком и полностью зависит от программного цикла ядра контроллера. При малом количестве данных, они успевают передаваться всегда, а при увеличении их количества — результат передачи зависит от длительности программного цикла.
Вывод из всего вышесказанного: использовать программный USART при общении с SIM900 НЕЛЬЗЯ, особенно когда речь идёт о большом количестве передаваемых данных.
У Arduino Uno всего один «железный» интерфейс USART, который был занят под обмен с ПК, поэтому пришлось отказаться от UNO, заменив её на Arduino Mega, которая не страдает недостатком «железных» USARTов. После такой «рокировки» работа устройства стала стабильной и корректной.
SIM900: TCP-IP стек или HTTP? Что лучше?
Изучая руководство по управлению модемом, я обнаружил что существует две группы AT-команд. Первая группа используется для передачи данных через встроенный TCP-IP стек, а вторая использует HTTP протокол уже реализованный внутренней логикой SIM900. Сколько я ни мучал Google и Яндекс пытаясь узнать, чем же отличаются данные способы, каковы плюсы и минусы каждого из них, — ничего не нашёл, поэтому попробовал оба и делюсь своим практическим опытом тут.
Оба способа рабочие и имеют право на существование.
TCP-IP стек немного сложнее инициализируется (больше команд нужно передать модулю), им немного сложнее управлять. Для того, чтобы передать запрос, необходимо открыть соединение, дождаться ответа и корректно закрыть его.
HTTP — это, говоря простыми словами, браузер встроенный в SIM900. Он прост в инициализации, для того чтобы начать обмен с сервером необходимо открыть сеанс. При этом открытие и закрытие соединения при каждом запросе и решение других «организационных задач» ложиться на плечи SIM900. Это удобно, к тому же передача данных таким способом происходит несколько быстрее, как раз из-за того, что у SIM900 быстрее получается выполнять все «вспомогательные операции», чем это может делать управляющий контроллер.
Таким образом, при выборе способа обмена я все-таки остановился на протоколе HTTP.
Некорректный GET-запрос на сервер
В самом начале своей работы по передаче данных по GPRS я допустил ошибку, которая стоила мне не одного дня мучений. Не имея достаточного опыта работы по взаимодействию с сервером посредством GET-запросов, я, набравшись поверхностных знаний в интернете, составил запрос вида:
GET http://xxx.ru/d_command.php?UC=1111 HTTP/1.1
HOST: xxx.ru
Этот запрос не является корректным, однако его отлично «кушал» браузер и прокси сервер, с которого я отправлял запросы для отладки — именно поэтому я считал запрос верным.
Самое удивительное то, что SIM900 тоже отлично справлялся с «плохим» запросом (а отправлял запросы я тогда через TCP-IP стек). Однако, в один прекрасный день сервер начал отвечать на такие запросы ошибкой 404. Произошло это по так и не выясненным обстоятельствам, то ли хостинг-провайдер поменял алгоритмы обработки запроса (он открещивается от этого), то ли это сделал мобильный оператор. Но факт остаётся фактом. Тогда же я попробовал передать тот же запрос через HTTP — всё работало. Объясняется это тем, что внутренний HTTP протокол модуля SIM900 (как я уже говорил, по-сути встроенный браузер) умеет сам правильно «распарсивать» некорректные запросы и транслировать в сеть уже в правильном виде. Это еще один плюс (сомнительный, конечно же) использования HTTP, поскольку позволяет программисту некоторые неточности. А вообще, конечно, запрос должен быть написан правильно и выглядеть вот так:
GET /d_command.php?UC=1111 HTTP/1.1
HOST: xxx.ru
С таким корректным запросом SIM900 успешно обменивается и через TCP-IP стек, и через HTTP.
Зависание SIM900
Иногда при обмене по GPRS возникают ситуации, после которых модуль может зависнуть. Этому виной могут быть некорректные данные, пришедшие по сети и загнавшие в ступор SIM900, или помехи на линии обмена модуля и контроллера, при которых SIM900 получил «не то, что ждал», или ещё какие-то неведомые проблемы. Производитель чипа предупреждает о том, что это может происходить и предлагает в таких случаях перезагружать модуль с помощью специальной последовательности импульсов, подаваемых на вход PWRKEY.
Однако, как выяснилось, это не всегда помогает — после такой перезагрузки модуль может «проснуться» всё ещё «глюкнутым». И об этом тоже нас предупреждает производитель, если внимательно читать DataSheet на модуль. Вот что рекомендуется в документации:
NOTE: It is recommended to cut off the VBAT power supply directly instead of using external reset pin when SIM900 can not respond to the AT command “AT+CPOWD=1” and PWRKEY pin.
Заключение
На сегодняшний день это весь мой опыт по работе с модемом SIM900. Если у вас остались вопросы или замечания — задавайте их в комментариях. Если у вас назрела собственная статья, в которой вы хотите поделиться своим опытом, можете разместить её у нас.
В дальнейшем я планирую выпустить серию статей-уроков, в которых расскажу как организовать обмен между серверным веб-приложением и SIM900, начиная с покупки хостинга у провайдера заканчивая написанием кода управляющих программ.
До свидания! Следите за обновлениями на LAZY SMART.
проблемы с обрезанием данных по программному USARTу зависят от размера буфера в файле
SoftwareSerial.h
#define _SS_MAX_RX_BUFF 64 // RX buffer size
по умолчанию он 64 байта, замени на 128 или 256 и будет счастье..