Приложения и Книги 

Подключение модуля sim900 к ардуино. GSM модуль SIM900A. Прошивка и использование. Описание модуля SIM900

Наконец-то мне удалось заняться изучением, пожалуй самого популярного в DIY среде GSM модуля — GSM900. Что такое GSM модуль? Это устройство, которое реализует функции сотового телефона. Другими словами, GSM900 позволяет звонить другим абонентам сотовой сети, принимать звонки, отправлять и принимать SMS-сообщения. А еще, разумеется, передавать данные по протоколу GPRS.

Мне этот модуль понадобился для вполне конкретной цели: появился проект системы освещения, управляемой дистанционно. Проще всего эта задача решается SMS-сообщениями: отправил одну sms — свет включился, отправил другую — выключился. Никаких пультов не надо, а телефон есть у всех (даже у бомжей). Собственно, в этой статье я рассмотрю именно этот вариант использования модуля GSM900.

1. Прошивка

Волею судеб, у меня в руках оказался модуль GSM900A. Прочитав первый попавшийся форум про оживление этой штуки, выяснилось, что буква A в названии означает принадлежность модуля к азиатскому региону. А следовательно, работать с нашими операторами он не станет. Уныние 🙁

Благо, в следующих постах на том же форуме содержалась успокаивающая информация:) Оказалось, что не всё так плохо, и чтобы модуль заработал в нашем регионе, его нужно попросту перепрошить. Этот процесс хорошо описан в блоге нашего соратника Alex-EXE: прошивка «all in one» sim900
Попробую сделать то же самое, но еще более подробно, и с учетом особенностей моего модуля.

Если у вас правильный модуль и прошивка не требуется, можно сразу прыгать на раздел №2.

Инструменты

Итак, для начала подготовим все необходимые инструменты. Во-первых, непосредственно для прошивки потребуется приложение SIM900 Series download Tools Develop, которое можно легко найти в интернете ().

Во-вторых, пригодится и сам файл прошивки 1137B02SIM900M64_ST_ENHANCE, который тоже легко добывается ().

Наконец, в-третьих, нам нужен будет хороший терминал для экспериментов с модулем. Обычно я использую TeraTerm, но в этот раз его возможностей нехватило (или я не разобрался). Пришлось установить монстра с гениальным названием .

Подключение к USB-UART мосту

Теперь подключаем линии RX и TX к мосту. В качестве последнего я использовал CP2102. В моем случае, вопреки логике, RX и TX моста соединялись с RX и TX GSM-модуля симметрично (а не крест-накрест, как принято).

Также следует запитать модуль от стабильного и мощного источника, так как пиковый ток на модуле может достигать 2А (якобы). Подойдут 4 аккумулятора типоразмера AA. Полная схема включения выглядит так:

SIM900
CP2102 Gnd Gnd
CP2102 +5V VCC_MCU
CP2102 RX SIMR
CP2102 TX SIMT
Внешний источник +5В VCC5
Внешний источник Gnd Gnd
RST

У данной модели нет кнопки сброса, так что для прошивки нам потребуется на пару секунд кинуть контакт RST на землю. Для этого мы пока оставим его висеть в воздухе.

Предварительная настройка модуля

Перед тем, как приступить к прошивке, мы соединимся с модулем, и изменим ему скорость UART. Для этого запустим терминал Terminal, выберем правильный порт, и установим скорость обмена — 9600. После этого жмем «Connect».

Всё общение с модулем происходит посредством AT-команд.

Первое что мы скажем модулю будет самая примитивная AT-команда: «AT». Это такой своеобразный ping, на который модуль должен ответить словом «OK».

Если все прошло успешно, и модуль действительно ответил нам «OK», отправляем команду настройки скорости:

AT+IPR=115200

В конце команды должен стоять служебный символ возврата каретки — CR. В ASCII таблице он имеет код 13 (или 0x0D в шестнадцатеричной системе). Символ подставится автоматически, если вы поставите галку «+CR» напротив строки ввода в нашем терминале. В других терминалах тоже есть подобные настройки.

В ответ на введенную команду снова получим — «OK».

Данная настройка понадобится нам для ускорения процедуры прошивки. В противном случае, как указал в своем блоге Alex-EXE, прошивка займет около часа.

Настройка программы

После того, как все провода воткнуты в нужные места, и модуль подготовлен к прошивке, запускаем приложение SIM900 Series download Tools Develop. Настройка программы состоит всего из нескольких пунктов:

  • в поле Target указываем целевой чип. Почему-то у меня не вышло залить прошивку на SIM900A, так что я выбрал «SIM900»;
  • выбираем правильный порт в поле Port;
  • Baud Rate ставим в 115200;
  • наконец, указываем файл прошивки в поле Core File (файл с расширением cla).

С настройкой всё.

Прошивка

Теперь выполняем строго и последовательно шесть важных шагов.

  • Подключаем к модулю питание (наши 4 аккумулятора). Должна загореться красная лампа питания, а лампа статуса должна начать мигать.
  • Подключаем USB-UART к компьютеру.
  • Замыкаем провод RST на землю (помним, что все это время он болтался в воздухе).
  • Нажимаем в программе кнопку Start Download.
  • Считаем в уме до трех, и отрываем RST от земли.

Ждем 6 минут до завершения прошивки.

Что мы имеем после прошивки

Во-первых, модуль теперь умеет работать с нашими операторами. Во-вторых, мы поставили расширенную прошивку, среди особенностей которой, к примеру, получение координат модуля по сотовым вышкам, работа с электронной почтой и доступ к дополнительным 2.5 Мб памяти.

2. Эксперименты с GSM модулем

Попробуем теперь выполнить разные полезные операции с модулем. Для начала, введем ПИН-код (если он есть):

AT+CPIN=8899

Ответ модуля будет таким:

CPIN: READY.

После этого получим от модуля немного информации.

AT+GMR - идентификатор прошивки. AT+GSN - IMEI. AT+CPAS - состояние (0 – готов к работе, 2 – неизвестно, 3 – входящий звонок, 4 – голосовое соединение). AT+COPS? - информация об операторе.

Телефонные вызовы

Теперь наберем какой-нибудь номер. Делается это с помощью команды:

ATD+790XXXXXXXX;

Точка с запятой в конце команды очень важна, на забудьте про неё!

Если во время UART сеанса на устройство кто-нибудь позвонит, вернется сообщение:

Ответить на звонок (взять трубку) можно командой:

Если к модулю подключены наушники и микрофон, то можно пообщаться с удаленным абонентом как по обычному сотовому телефону.

Завершает вызов команда:

Отправка SMS

Сначала включим текстовый режим сообщений:

AT+CMGF=1

и установим кодировку:

AT+CSCS= "GSM"

Модуль поддерживает и другие кодировки, более удобные для автоматических систем. Но нам для экспериментов удобнее всего использовать именно GSM режим, в котором телефон задается цифрами, а текст сообщений пишется в ASCII кодировке. Теперь отправим кому-нибудь сообщение:

AT+CMGS="+79123456789"

А конце команды необходимо добавить сразу два служебных символа: CR и LF. В Terminal это можно сделать галочкой CR=CR+LF, либо вручную добавив в конце строки: AT+CMGS=»+79123456789″&0D&0A

После ввода этой команды, в ответ будет получен символ «>», означающий начало ввода сообщения. Пишем какой-нибудь текст:

Hello World!

В конце сообщения нам нужно будет передать один из двух специальных символов. Чтобы отправить сообщение введем символ из ASCII таблицы с номером 26. Чтобы отменить отправку — символ с номером 27.

В используемом нами терминале для отправки символа по коду можно использовать одно из двух выражений: в шестнадцатеричном формате: $1A, и в десятеричном: #026

Прием SMS

Если во время сеанса на устройство придет SMS, вернется сообщение формата:

CMTI: "SM",4

здесь 4 — это номер входящего непрочитанного сообщения.

AT+CMGR=4

В ответ получим:

CMGR: "REC READ","+790XXXXXXXX","","13/09/21,11:57:46+24" Hello World! OK

В общем, все просто. Этого нам вполне достаточно для реализации задуманного. Для более глубокого изучения возможностей GFM900 рекомендую почитать еще одну статью Alex-EXE: at-команды gsm модема sim900

3. Взаимодействие с микроконтроллерами

Вообще, чтобы управлять внешними устройствами вовсе не обязательно спаривать модуль GSM900 с другим микроконтроллером. В этот модуль можно зашить свою программу, которая будет делать всё что угодно со свободными GPIO выводами. Однако, в большинстве готовых плат GPIO не разведены, поэтому для создания прототипа задуманного устройства воспользуемся самой простой Arduino Uno/Nano.

Общаться Arduino и GSM900 будут всё по тому же UART интерфейсу. Для этого соединим эти два устройства по следующей схеме:

GSM900 GND VCC_MCU SIMT SIMR
Ардуино Уно GND +5V RX TX

Теперь составим программу, которая будет ловить СМС-ки, и зажигать светодиод на ноге №13 на пару секунд. Этим мы имитируем управление неким внешним устройством.

Const String spin = "1234"; const int rel_pin = 13; String ss = ""; // Отправка пин-кода void sendPin(){ String cmd = "AT+CPIN="+spin+char(0x0D); Serial.print(cmd); } // Включение светодиода на 2 секунды void receiveSMS(String s){ digitalWrite(rel_pin, HIGH); delay(2000); digitalWrite(rel_pin, LOW); } // Разбор строки, пришедшей из модуля void parseString(String src){ bool collect = false; String s = ""; for(byte i=0; i

Загружаем программу на Arduino, и тестируем систему. Если всё сделано правильно, отправка SMS сообщения на устройство приведет к включению светодиода на 2 секунды. Разумеется, вместо светодиода можно включать/выключать мощное реле, к которому подключен котел отопления в загородном доме.

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 .

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 . Там же приведён код для управления модемом в различных режимах.

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 GPRS(7, 8); unsigned char buffer; // 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=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

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.

Поэтому самым правильным способом перезагрузки модуля является полное снятие с него питания (с ножки VBAT), выдержка некоторой паузы (хотя бы секунду на всякий случай) и повторная подача питания. Для перезагрузки модуля на плате лучше предусмотреть реле или транзисторный ключ, управляемый контроллером.

Заключение

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 .

Подключение GSM SIM900A к Arduino
Модем SIM900A построен с двухмодульным GSM900 / GSM модемом SIM900A от SIMCOM. Он работает на частотах 900/1800 МГц. SIM900A может автоматически выполнять поиск этих двух диапазонов. Полосы частот также могут быть установлены с помощью AT-команд. Скорость передачи в бодах конфигурируется в диапазоне 1200-115200 по AT-команде. Модем GSM / GPRS имеет внутренний стек TCP / IP, чтобы вы могли подключиться к Интернету через GPRS. SIM900A - это ультракомпактный и надежный беспроводной модуль. Это полноценный GSM / GPRS-модуль в SMT-типа, спроектированный с очень мощным одночиповым процессором, интегрирующим ядро AMR926EJ-S, что позволяет вам использовать небольшие размеры и экономичные решения.

Спецификация

Двухдиапазонные частоты 900/1800 МГц

GPRS многослотовый класс 10/8 GPRS для мобильных станций класса B

Соответствует GSM фазе 2/2 +

Размеры: 24 * 24 * 3 мм

Управление через AT-команды (GSM 07.07, 07.05 и SIMCOM с расширенными AT-командами)

Диапазон напряжения питания: 5 В

Низкое энергопотребление: 1,5 мА (спящий режим)

Рабочая температура: от -40 ° C до +85 °

Шаг 1: Элементы

В этой статье вам понадобятся:

1. GSM SIM900A (MINI V3.9.2)
2. Плата Arduino Uno
3. Перемычки
4. Адаптер питания 5В
5. SIM-карта
6. Макетная плата

1. Вставьте SIM-карту в модуль GSM и заблокируйте ее.
2. Включите питание вашего GSM-приемника, подключив его к 5V и GND
3. Подключите антенну

4. Теперь подождите некоторое время (скажем, 1 минута) и посмотрите мигание индикатора «Status LED» или «Network LED» (D6). // Это займет некоторое время, чтобы установить соединение с мобильной сетью //

5. После успешного установления соединения индикатор состояния / сети будет непрерывно мигать каждые 3 секунды. Вы можете попробовать позвонить на мобильный номер SIM-карты внутри GSM-модуля. Если вы слышите звонок, модуль gsm успешно установил сетевое соединение.

Шаг 3: Схема соединения



Вы можете увидеть вывод TTL с 3VR, 3VT, 5Vr, 5VT, VCC и GND на вашем sim900a около вашего контакта питания. Вам необходимо подключить 5VT GSM к Arduino D9 и 5VR к Arduino D10 для последовательной связи между модулем arduino и sim900a.

Шаг 4: Основные команды AT

1. Чтобы изменить режим отправки смс: AT + CMGF = 1

MySerial.println ("AT + CMGF = 1");

2. Для чтения SMS в текстовом режиме: AT + CNMI = 2,2,0,0,0

MySerial.println ("AT + CNMI = 2,2,0,0,0");

3. Чтобы позвонить: ATD + 60XXXXXXXXX; // заменим X на номер, который вы хотите вызвать, измените +60 на код страны

MySerial.println ("ATD + 60XXXXXXXX;");

4. Отключение / отключение: ATH

MySerial.println ("ATH");

5. Повторный набор номера: ATDL

MySerial.println ("ATDL");

6. Чтобы получить телефонный звонок: ATA

MySerial.println ("ATA");

Шаг 5: Библиотека


SoftwareSerial - это библиотека Arduino, которая обеспечивает последовательную передачу данных через другие цифровые выходы Arduino. Библиотека реплицирует аппаратные функции и выполняет задачу последовательной связи. Чтобы иметь возможность связывать модуль gsm с arduino, вам нужно будет загрузить эту библиотеку и извлечь ее в свои библиотеки Arduino.
Скачать файл: (cкачиваний: 240)

Шаг 6: Пример исходного кода




Загрузите исходный код примера ниже и откройте его на вашей Arduino IDE. Выберите вашу плату и порт и загрузите ее в свою плату Arduino Uno.
Скачать файл: (cкачиваний: 405)

Шаг 7: Последовательный монитор



После того как вы успешно загрузили исходный код, откройте свой серийный монитор. Последовательный монитор отобразится, как показано на рисунке выше.

Шаг 8: Результат: вызов / повторный набор




1. Когда вы вводите ключ c: чтобы позвонить, gsm прочитает команду ATD и сделает вызов по номеру телефона, который вы загрузили в исходный код.


2. Когда вы вводите ключ h: для разъединения / разговора, gsm прочитает команду ATH и отключит соединение.


3. Когда вы вводите ключ e: для повторного набора, gsm читает команду ATDL и выполняет повторный набор предыдущего номера, который он вызвал


4. Когда есть входящий вызов, вы можете увидеть RING, напечатанный на последовательном мониторе, и вы можете нажать i: чтобы получить звонок, и будет выполнена команда ATA GSM, и вы будете подключены к соединению вызова.

Шаг 9: Результат: отправка и получение SMS





1. Введите ключ для отправки SMS. Номер получателя и текстовое сообщение, напечатанное на серийном мониторе. ПРИМЕЧАНИЕ. Вы можете отредактировать телефонный номер получателя и текстовое сообщение в исходном коде.

2. Когда gsm получит сообщение, текстовое сообщение и номер будут напечатаны на серийном мониторе.


Перевод статьи "

Обзор платы GSM/GPRS SIM900 Shield

Плата Arduino GPRS/GSM Shield (рисунок 1) предоставляет нам возможность использовать для удаленного приема и передачи данных мобильной GSM-связи. Осуществить это можно тремя способами:

    используя отправку/прием коротких текстовых сообщений (SMS);

    отправкой голосовых (аудио) команд на основе технологий CSD (стандартная технология передачи данных в сети GSM) и/или DTMF (двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера);

    используя пакетную передачу данных на основе технологии GPRS.

    Плата построена на базе модуля SIMCom SIM900.

Также на ней расположены:

    слот для SIM-карты;

    джек 3,5 мм для аудио-входа и выхода;

    разъём для внешней антенны.

Общение с платой производится через serial-соединение с помощью набора AT-команд. С помощью перемычек на плате возможно установить используемые для коммуникации контакты: аппаратные 0- 1-й или 2-3 (на некоторых платах) 7- 8-й для работы через SoftwareSerial.

Рисунок 1. GPS GPRS shield.

Плату GSM GPRS SIM900 Shield можно включить двумя способами:

    аппаратным (нажатие кнопки PWRKEY);

    программным.

Подключение к плате Arduino

Плата GSM GPRS SIM900 Shield сделана в формате шилда для плат Ардуино. Контакты шилда (гребенки) легко вставляются в разъемы платы, образуя при этом "бутерброд" (рисунок 2).


Рисунок 2. Установка GPS GPRS shield на плату Arduino.

Управление модулем GSM GPRS SIM900 с помощью AT-команд

Рассмотрим управление модулем GSM GPRS shield с помощью AT-команд. Для этого установим модуль на и подключим её к компьютеру. Arduino-скетч отправки и получения данных между компьютером и модулем GSM GPRS shield через плату показан в листинге 1.


Листинг 1

#include

// создание объекта

SoftwareSerial grs(7, 8); // RX, TX

// скорость обмена

#define GSMbaud 9600

Serial.begin(9600);

gsm.begin(GSMbaud);

Serial.println("Start");

if (Serial.available()) {

str1 = Serial.readStringUntil("\n");

str1.toCharArray(buffer, hh.length() + 1);

gsm.write(buffer);

gsm.board.write("\n");

if (gsm.available()) {

Serial.write(gprs.read());

Загружаем скетч на плату ардуино, открываем монитор последовательного порта и набираем команды установки режима:

Команда проверки подключения модуля к GPRS-сети, которую при ответе COMMAND NO RESPONSE необходимо постоянно повторять

Подключаемся к точке доступа оператора связи. Для Билайн:

AT + CGDCONT = 1, "IP", "internet.beeline.ru"

AT + CSTT = "internet.beeline.ru","", ""

Установка интернет-соединения:

AT + CGACT = 1,1

Обращение к интернет-ресурсу

Весь процесс подключения представлен на рисунке 3.


Рисунок 3. Процесс работы с модулем GSM GPRS SIM800 в мониторе последовательного порта.

Пример отправки sms-сообщений с платы Arduino

Рассмотрим пример использования отправки sms-сообщений при уменьшении температуры воздуха в помещении ниже определенного значения. Нам потребуются следующие детали:

    модуль GSM GPRS Shield – 1 шт;

    sim-карта сотового оператора с положительным балансом;

    блок питания 12В – 1 шт;

Схема подключения показана на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема подключения для отправки sms-сообщений при низких значениях температуры воздуха.

Приступим к написанию скетча. Каждые 30 секунд получаем данные влажности и температуры с датчика DHT11. Используем библиотеку DHT. При значении температуры ниже критического отправляем sms на номер указанный в константе PHONE. И делаем паузу на 10 минут.

Содержимое скетча показано в листинге 2.


Листинг 2

// подключение библиотек

#include

#include "DHT.h"

// телефон для отправки sms

#define PHONE_NUMBER "+7928222222"

// создание объектов

SoftwareSerial gsm(7, 8);

DHT sensorDHT(2, DHT22);

// пороговое значение температуры

#define TEMPP 18

unsigned long millissend;

// запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

// запуск датчика DHT

sensorDHT.begin();

// запуск SoftwareSerial

gsm.begin(9600);

if (millis()-millissend>30*1000) { // показания каждые 30 секунд?

// получение данных с датчика DHT

int h = sensorDHT.readHumidity();

int t = sensorDHT.readTemperature();

if(t

// отправить sms

// ждем 10 минут

delay(10*60*1000);

millissend=millis();

// отправка sms

void SendSMS(int t) {

// установка text mode

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

// телефон

gsm.println(PHONE_NUMBER);

gsm.println("\"");

// отправить данные t

// окончание передачи

gsm.println((char)26);

Загружаем скетч, проверяем событие прихода sms-сообщения на выбранный номер телефона при критическом значении температуры.


Рисунок 5. Схема в сборе.

Создадим прошивку получения данных при отправке sms-сообщения на sim-карту, находящийся в модуле GSM GPRS shield. Содержимое скетча показано в листинге 3.


Листинг 3

// подключение библиотек

#include

#include "DHT.h"

// создание объектов

SoftwareSerial gsm(7, 8);

DHT sensorDHT(2, DHT22);

// переменные

String phone = ""

String str1 = ""; //

boolean isSMS = false;

// подключение последовательного порта

Serial.begin(9600);

// запуск датчика DHT

// запуск SoftwareSerial

gsm.begin(9600);

// Настройка приёма сообщений

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

gsm.print("AT+IFC=1, 1\r");

gsm.print("AT+CPBS=\"SM\"\r");

gsm.print("AT+CNMI=1,2,2,1,0\r");

if (gsm.available()) {

char c = gsm.read();

if ("\r" == c) {

if (isSMS) { // текущая строка - sms-сообщение,

if (!str1.compareTo("tmp")) { // текст sms - tmp

// отправить sms на приходящий номер

// получение данных

int t = dht.readTemperature();

// AT-команда установки text mode

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

// номер телефона получателя

gsm.println("AT + CMGS = \"");

gsm.println(phone);

gsm.println("\"");

// сообщение – данные температуры

// окончание передачи

gsm.println((char)26);

Serial.println(currStr);

if (str1.startsWith("+CMT")) {

Serial.println(str1);

// выделить из сообщения номер телефона

phone=str1.substring(7,19);

Serial.println(phone);

// если текущая строка начинается с "+CMT",

// то следующая строка является сообщением

else if ("\n" != c) {

str1 += String(c);

Загружаем скетч на плату, отправляем sms-сообщение с текстом tmp на sim-карту и получаем в ответ sms-сообщение с данными температуры.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Нет связи с Arduino по последовательному порту.

    Проверьте питание платы.

    Проверьте правильность установки перемычек.

2. Не отправляются sms-сообщения

    Проверьте наличие внешнего питание GSM GPRS shield.

    Проверьте баланс sim-карты.

GSM и GPRS модуль в проектах Ардуино позволяет подключаться к удаленным автономным устройствам через обычную сотовую связь. Мы можем отправлять команды на устройства и принимать информацию от него с помощью SMS-команд или через интернет-подключение, открытое по GPRS. В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные модули для Arduino, разберемся с подключением и рассмотрим примеры программирования.

Модули GSM GPRS

GSM модуль используется для расширения возможностей обычных плат Ардуино – отправка смс, совершение звонков, обмен данными по GPRS. Существуют различные виды модулей, наиболее часто используемые – SIM900, SIM800L, A6, A7.

Описание модуля SIM900

Модуль SIM900 используется в различных автоматизированных системах. С помощью интерфейса UART осуществляется обмен данными с другими устройствами. Модуль обеспечивает возможность совершения звонков, обмен текстовыми сообщениями. Работа модуля релизуется на компоненте SIM900, созданным фирмой SIMCom Wireless Solution.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 4,8-5,2В;
  • В обычном режиме ток достигает 450 мА, максимальный ток в импульсном режиме 2 А;
  • Поддержка 2G;
  • Мощность передачи: 1 Вт 1800 и 1900 МГц, 2 Вт 850 и 900 МГц;
  • Имеются встроенные протоколы TCP и UDP;
  • GPRS multi-slot class 10/8;
  • Рабочая температура от -30С до 75С.

С помощью устройства можно отслеживать маршрут транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS устройством. Возможность отправки смс-сообщений используется в беспроводной сигнализации и различных охранных системах.

Описание модуля SIM800L

Модуль выполнен на основе компонента SIM800L и используется для отправки смс, реализации звонков и обмена данными по GPRS. В модуль устанавливается микро сим карта. Устройство обладает встроенной антенной и разъемом, к которому можно подключать внешнюю антенну. Питание к модулю поступает от внешнего источника либо через DC-DC преобразователь. Управление осуществляется с помощью компьютера через UART, Ардуино, Raspberry Pi или аналогичные устройства.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 3,7В – 4,2В;
  • Поддержка 4х диапазонной сети 900/1800/1900 МГц;
  • GPRS class 12 (85.6 кБ/с);
  • Максимальный ток 500 мА;
  • Поддержка 2G;
  • Автоматический поиск в четырех частотных диапазонах;
  • Рабочая температура от –30С до 75С.

Описание модуля A6

Модуль A6 разработан фирмой AI-THINKER в 2016 году. Устройство используется для обмена смс-сообщениями и обмена данными по GPRS. Плата отличается низким потреблением энергии и малыми размерами. Устройство полностью совместимо с российскими мобильными операторами.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 4,5 – 5,5В;
  • Питание 5В;
  • Диапазон рабочих температур от -30С до 80С;
  • Максимальное потребление тока 900мА;
  • GPRS Class 10;
  • Поддержка протоколов PPP, TCP, UDP, MUX.

Модуль поддерживает карты формата микросим.

Описание модуля A7

A7 является новейшим модулем от фирмы AI-THINKER. По сравнению со своим предшественником A6 имеет встроенный GPS, позволяющий упрощать конструкцию устройства.

Технические характеристики:

  • Диапазон рабочих напряжений 3,3В-4,6В;
  • Напряжение питания 5В;
  • Частоты 850/900/1800/1900 МГц;
  • GPRS Class 10: Макс. 85.6 кбит;
  • Подавление эха и шумов.

Устройство поддерживает микросим карты. Модуль поддерживает обмен звонками, обмен смс-сообщениями, передачу данных по GPRS, прием сигналов по GPS.

Где купить GSM модули для ардуино

Традиционно, прежде чем начать, несколько советов и полезных ссылок на продавцов Aliexpress.

Очень качественный модуль KEYES SIM900 GSM GPRS Модуль SIM800C для ардуино от проверенного поставщика
Шилд для разработки, совместимый с Ардуино, на базе модуля SIM900 GPRS/GSM Недорогой модуль mini A6 GPRS GSM

Подключение GSM GPRS шилда к Arduino

В этом разделе мы рассмотрим вопросы подключения GSM – модулей к плате адуино. За основу почти во всех примерах берется Arduino Uno, но в большинстве своем примеры пойдут и для плат Mega, Nano и т.д.

Подключение модуля SIM800

Для подключения нужны плата Ардуино, модуль SIM800L, понижающий преобразователь напряжения, провода для соединения и батарея на 12В. Модуль SIM800L требует нестандартное для ардуино напряжение в 3,7В, для этого нужен понижающий преобразователь напряжения.

Распиновка модуля SIM800 приведена на рисунке.

Плату Ардуино нужно подключить к компьютеру через USB кабель. Батарею на 12 В подключить через преобразователь: -12В на землю Ардуино, от земли в преобразователь в минус, +12В в преобразователь в плюс. Выходы с модуля TX и RX нужно подключить к пинам 2 и 3 на Ардуино. Несколько модулей можно подключать к любым цифровым пинам.

Подключение модуля A6

Модуль A6 стоит дешевле, чем SIM900, и его очень просто подключать к Ардуино. Модуль питается напряжением 5В, поэтому для соединения не нужны дополнительно понижающие напряжение элементы.

Для подключения потребуются плата Ардуино (в данном случае рассмотрена Arduino UNO), GSM модуль А6, соединительные провода. Схема подключения приведена на рисунке.

Вывод RX с модуля GSM нужно подключить к TX на плате Ардуино, вывод TX подключить к пину RX на Ардуино. Земля с модуля соединяется с землей на микроконтроллере. Вывод Vcc на GSM модуле нужно соединить с PWR_KEY.

Подключение с помощью GSM-GPRS шилда

Перед подключением важно обратить внимание на напряжение питания шилда. Ток в момент звонка или отправки данных может достигать значений в 15-2 А, поэтому не стоит запитывать шилд напрямую от Ардуино.

Перед подключением к Ардуино нужно установить сим-карту на GSM-GPRS шилд. Также нужно установить джамперы TX и RX, как показано на рисунке.

Подключение производится следующим образом – первый контакт (на рисунке желтый провод) с шилда нужно соединить с TX на Ардуино. Второй контакт (зеленый провод) подключается к RX на Ардуино. Земля с шилда соединяется с землей с аруино. Питание на микроконтроллер поступает через USB кабель.

Макет соединения шилда и платы Ардуино изображен на рисунке.

Для работы потребуется установить библиотеку GPRS_Shield_Arduino.

Для проверки правильности собранной схемы нужно сделать следующее: соединить на Ардуино RESET и GND (это приведет к тому, что данные будут передаваться напрямую от шилда к компьютеру), вставить сим-карту в шилд и включить питание шилда. Плату Ардуино нужно подключить к компьютеру и нажать кнопку включения. Если все соединено правильно, загорится красный светодиод и будет мигать зеленый.

Краткое описание взаимодействия через AT-команды

AT-команды – это набор специальных команд для модема, состоящий из коротких текстовых строк. Чтобы модем распознал поданную ему команду, строки должны начинаться с букв at. Строка будет восприниматься, когда модем находится в командном режиме. AT-команды можно отправлять как при помощи коммуникационного программного обеспечения, так и вручную с клавиатуры. Практические все команды можно разделить на 3 режима – тестовый, в котором модуль отвечает, поддерживает ли команду; чтение – выдача текущих параметров команды; запись – произойдет записывание новых значений.

Список наиболее используемых AT-команд:

  • AT – для проверки правильности подключения модуля. Если все исправно, возвращается OK.
  • A/ – повтор предыдущей команды.
  • AT+IPR? – получение информации о скорости порта. Ответом будет +IPR: 0 OK (0 в данном случае – автоматически).
  • AT+ICF? – настройка передачи. В ответ придет +ICF: бит, четность.
  • AT+IFC? – контроль передачи. Ответом будет +IFC: терминал от модуля, модуль от терминала (0 – отсутствует контроль, 1 – программный контроль, 2 – аппаратный).
  • AT+GCAP – показывает возможности модуля. Пример ответа – +GCAP:+FCLASS,+CGSM.
  • AT+GSN – получение IMEI модуля. Пример ответа 01322600XXXXXXX.
  • AT+COPS? – показывает доступные операторы.
  • AT+CPAS – состояние модуля. Ответ +CPAS: 0. 0 – готовность к работе, 3 – входящий звонок, 4 – голосовое соединение, 2 – неизвестно.
  • AT+CCLK? – информация о текущем времени и дате.
  • AT+CLIP=1 – включение/выключение АОН. 1 – включен, 0 – выключен.
  • AT+CSCB=0 – прием специальных смс-сообщений. 0 – разрешено, 1 – запрещено.
  • AT+CSCS= “GSM” – кодирование смс-сообщения. Можно выбрать одну из следующих кодировок: IRA, GSM, UCS2, HEX, PCCP, PCDN, 8859-1.
  • AT+CMEE=0 – получение информации об ошибке.
  • AT+CPIN=XXXX – ввод пин-кода сим-карты.
  • AT&F – сброс до заводских настроек.
  • AT+CPOWD=1 – срочное(0) или нормальное(1) выключение модуля.
  • ATD+790XXXXXXXX – звонок на номер +790XXXXXXXX.
  • ATA – ответ на вызов.
  • AT+CMGS=”+790XXXXXXXX”>Test sms – отправка смс-сообщения на номер +790XXXXXXXX.

В данном случае рассмотрены основные команды для модуля SIM900. Для разных модулей команды могут незначительно отличаться. Данные для модуля будут подаваться через специальную программу «терминал», которую нужно установить на компьютер. Также подавать команды модулю можно через монитор порта в Arduino IDE.

Скетчи для работы с модулем GSM

Отправка СМС на примере SIM900

Перед тем, как отправить сообщение, нужно настроить модуль. В первую очередь нужно перевести в текстовый формат передаваемое сообщение. Для этого существует команда AT+CMGF=1. Нужно перевести кодировку на GSM командой AT+CSCS=»GSM». Эта кодировка наиболее удобная, так как там символы представлены в ASCII коде, который легко понимает компилятор.

Затем нужно набрать смс-сообщение. Для этого посылается команда с номером абонента AT+CMGS=»+79XXXXXXXXX» r, в ответ предлагается набрать текст смс. Нужно выполнить отправку сообщения. По окончании требуется отправить код комбинации Ctrl+Z, модуль позволит отправку текста адресату. Когда сообщение будет отправлено, вернется OK.

Взаимодействие с модулем основано на индексах, которые присваиваются каждому новому сообщению. По этому индексу можно указать, какое из сообщений удалить или прочитать.

Получение смс. Для чтения смс-сообщения используется команда AT + CNMI = 2,2,0,0,0. Когда на модуль придет текстовое сообщение, он отправит в последовательный порт +CMTI: «SM»,2 (в данном случае 2 – порядковый номер сообщения). Чтобы его прочитать, нужно отправить команду AT+CMGR=2.

Прием голосового звонка. В первую очередь для разговора нужно подключить к модулю динамик и микрофон. При получении звонка будет показан номер, с которого он совершен. Для осуществления работы нужно включить библиотеку GSM:

#include

Если сим-карта заблокирована, нужно ввести ее пин-код. Если пин-код не требуется, это поле нужно оставить пустым.

#define PINNUMBER “”

В setup() должна быть произведена инициализация передачи данных на компьютер. Следующим шагом будет создание локальной переменной, чтобы отследить статус подключения к сети. Скетч не будет запущен, пока сим-карта не подключена к сети.

boolean notConnected = true;

С помощью функции gsmAccess.begin() происходит подключение к сети. При установлении соединения вернется значение GSM_READY.

vcs.hangCall(); – функция, показывающая, что модем готов принимать звонки.

getvoiceCallStatus() – определяет статус скетча. Если кто-то звонит, она возвращает значение RECEIVINGCALL. Для записи номера нужно воспользоваться функцией retrieveCallingNumber(). Когда будет совершен ответ на звонок, вернется TALKING. Затем скетч будет ждать символа новой строки, чтобы прервать разговор.

Установить GPRS-соединение и отправить данные на удаленный сервер

Сначала нужно установить библиотеку SoftwareSerial, которая позволяет обеспечивать последовательную передачу информации и связать GSM-модуль и микроконтроллер Ардуино.

Для отправки данных на сервер нужно отправить следующие команды:

AT+SAPBR=1,1 – открытие Carrier.

Следующие три команды связаны с установкой настроек подключения к сети.

AT+SAPBR=3,1,\”APN\”,\”internet.mts.ru\” – выбор оператора mts, имя точки доступа.

AT+SAPBR=3,1,\”USER\”,\” mts \” – выбор пользователя mts.

AT+SAPBR=3,1,\”PWD\”,\” mts \”

AT+SAPBR=1,1 – установка соединения.

AT+HTTPINIT – инициализация http.

AT+HTTPPARA=”URL”, – URL адрес.

AT+HTTPREAD – ожидание ответа.

AT+HTTPTERM – остановка http.

Если все выполнено правильно, в мониторе порта будут появляться строчки с АТ командами. Если отсутствует связь с модемом, то будет показывать по одной строке. При успешной установке GPRS-соединения на модуле начнет мигать светодиод.



Есть вопросы?

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить