Tài liệu Xây dựng hệ thống giám sát và quản lý các trạm xăng từ xa ứng dụng công nghệ sms trong gsm

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 5 DANH SÁCH HÌNH VẼ ................................................................................................. 6 DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................... 8 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..................................................... 8 PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ..................................................................... 11 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ................................................................................. 11 1.1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ............................................................................... 11 1.1.2 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................. 12 1.1.3 MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................. 12 1.1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ..................................................................................... 13 1.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ..................................................................... 13 1.3. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ................................................................................ 14 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH ATCOMMAND, TIN NHẮN SMS, CÔNG NGHỆ GSM ................................................................................ 15 2.1 TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS 2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ SMS ..................... 15 2.1.2. ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG TIN NHẮN SMS ................................. 16 2.1.3 CẤU TRÚC MỘT TIN NHẮN SMS ............................................................ 17 2.1.4 TIN NHẮN SMS CHUỖI / TIN NHẮN SMS DÀI ....................................... 17 2.1.5 SMS CENTER/SMSC ................................................................................. 18 2.1.6. NHẮN TIN SMS QUỐC TẾ....................................................................... 19 2.2 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM ........................ 19 2.2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GSM ....................................................... 19 2.2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ GSM ...................................................... 20 2.2.3 CẤU TRÚC CỦA MẠNG GSM .................................................................. 21 2.2.3.1 Cấu trúc tổng quát .............................................................................. 21 2.2.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM ....................................... 22 2.2.4 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ GSM Ở VIỆT NAM ...................... 22 1 2.3 GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH AT COMMAND...................... 23 2.3.1 GIỚI THIỆU MODULE SIM900 ............................................................... 23 2.3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA MODULE SIM900. ..................................................... 24 2.3.3 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN VÀ CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN ................... 28 2.3.5 KHẢO SÁT TẬP LỆNH AT CỦA MODULE SIM900 ............................... 31 2.3.4.1 Các lệnh khởi tạo GSM Module Sim900: ........................................... 32 2.3.4.2 Các lệnh xử lý cuộc gọi: ..................................................................... 33 2.3.4.3 Các lệnh về SMS ................................................................................. 34 2.3.4.4 Các lệnh về GPRS ............................................................................... 36 2.3.4.5 Các lệnh về TCP/IP ........................................................................... 37 2.3.4.6 Các lệnh khác...................................................................................... 37 2.3.4.7 Các lệnh kiểm tra ban đầu:................................................................. 38 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PSOC .......................................................................... 39 3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PSOC. ............................................................. 39 3.1.1 GIỚI THIỆU VỀ PSOC .............................................................................. 39 3.2 CẤU TRÚC VI XỬ LÝ ....................................................................................... 42 3.2.1. BỘ XỬ LÝ.................................................................................................. 42 3.2.2. ĐỊNH DẠNG LỆNH .................................................................................. 44 3.2.3. CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊA CHỈ ............................................................................ 45 3.3. NGẮT VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN NGẮT ................................................................ 45 3.4. CÁC CỔNG VÀO RA ĐA CHỨC NĂNG ........................................................ 46 3.5. CÁC BỘ TẠO DAO ĐỘNG .............................................................................. 48 3.5.1. BỘ TẠO DAO ĐỘNG CHÍNH BÊN TRONG ........................................... 48 3.5.2. BỘ TẠO DAO ĐỘNG TỐC ĐỘ THẤP NỘI TẠI ...................................... 49 3.5.3. BỘ TẠO DAO ĐỘNG THẠNH ANH 32KHZ ........................................... 49 3.5.4. VÒNG CHỐT PHA ................................................................................... 50 3.5.5. SLEEP VÀ WATCHDOG .......................................................................... 50 3.6. CÁC KHỐI PSOC SỐ ........................................................................................ 52 3.6.1. CÁC KHỐI NGOẠI VI SỐ ........................................................................ 52 2 3.7. HỆ THỐNG KHỐI PSOC TƯƠNG TỰ ............................................................ 57 3.7.1. CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI............................................................................ 57 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM XĂNG DẦU ............................................................................................................................... 60 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................ 60 4.2. SƠ ĐỒ KHỐI...................................................................................................... 60 4.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ............................................................................ 62 4.4. YÊU CẦU CẦN KHẮC PHỤC ......................................................................... 62 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG..................................................................... 63 5.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ................................................................................... 63 5.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG ........................................................ 64 5.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ................................................................................... 65 5.3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ PHẦN CỨNG & TÍNH TOÁN................................. 65 5.3.1.1 Nguồn cung cấp cho toàn hệ thống. ................................................... 65 5.3.1.2 Khối trung tâm xử lý ........................................................................... 67 5.3.1.3 Modul Sim900. .................................................................................... 68 5.3.1.4 Khối hiển thị........................................................................................ 68 5.3.1.5 Khối truyền thống. .............................................................................. 69 5.3.2 SƠ ĐỒ MẠCH IN ....................................................................................... 70 5.3.2.1 Khối trung tâm xử lý ........................................................................... 70 5.3.2.2 Khối Modul Sim900. ........................................................................... 71 5.3.2.3 Khối hiển thị........................................................................................ 73 5.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ..................................................................................... 73 5.4.1. ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU TRUYỀN THÔNG. ............................................. 73 5.4.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ............................................................................ 74 5.4.2.1 Lưu đồ thuật toán phát truyền thông giao tiếp cây xăng.................... 74 5.4.2.2. Lưu đồ thuật toán nhận truyền thông giao tiếp cây xăng .................. 75 5.4.3. CÚ PHÁP PHÁT NHẬN TIN NHẮN THÔNG QUA MODUL SIM900.... 76 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................... 82 3 6.1 KẾT LUẬN.......................................................................................................... 82 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ........................................................................ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 83 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi là Trần Như Ý - tác giả của luận văn “Xây dựng hệ thống giám sát & quản lý các trạm xăng từ xa ứng dụng công nghệ SMS trong GSM”. Tôi xin cam đoan mình đã thực hiện hiện luận văn một các nghiêm túc, toàn bộ nội dung luận văn cũng như kết quả nghiên cứu là do tôi thực hiện. Đồng thời, việc tham khảo các tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn tuân thủ theo đúng yêu cầu và không sao chép của bất kỳ một luận văn nào trước đó. 5 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống. ................................................................................14 Hình 2.1. Cấu trúc của công nghệ GSM. ..................................................................21 Hình 2.2. Các thành phần mạng GSM. .....................................................................22 Hình 2.3. Module Sim900. ........................................................................................26 Hình 2.4. Sơ đồ khối Sim900. ..................................................................................27 Hình 2.5. Sơ đồ chân của Module Sim900. ..............................................................28 Hình 3.1. Sơ đồ khối cấu trúc của PSoC (CY8C27443). ..........................................42 Hình 3.2. Cấu trúc liên kết của CPU với bộ nhớ (cấu trúc Harvard). ......................43 Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý của bộ định thời. ...........................................................52 Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý của bộ định thời. ...........................................................54 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý của bộ điều chế độ rộng xung. ......................................54 Hình 3.6. Nguyên lý điều chế độ rộng xung có giải an toàn....................................55 Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý của bộ truyền thông UART...........................................56 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý của bộ truyền thông SPI Master....................................56 Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý của bộ truyền thông SPI Slave. .....................................57 Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại INSAMP. ..............................................58 Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại đảo. ......................................................58 Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại không đảo PGA. ...................................59 Hình 5.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị bằng SMS. .................................64 Hình 5.2. Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho toàn mạch. .....................................66 Hình 5.3. Sơ đồ nguyên lý kết nối PSoc CY8C29466. .............................................67 Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý kết nối Module Sim900 .................................................68 Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị. ..................................................................68 Hình 5.6. Sơ đồ nguyên lý khối truyền thông. ..........................................................69 Hình 5.7. Sơ đồ mạch in lớp TOP khối Trung tâm xử lý..........................................70 Hình 5.8. Sơ đồ mạch in lớp BOTTOM khối Trung tâm xử lý. ...............................70 Hình 5.9. Sơ đồ bố trí linh kiện khối Trung tâm xử lý. ............................................71 Hình 5.10. Sơ đồ mạch in lớp TOP khối Modul Sim900. ........................................71 Hình 5.11. Sơ đồ mạch in lớp BOTTOM khối Modul Sim900. ...............................72 Hình 5.12. Sơ đồ bố trí linh kiện khối Modul Sim900. ............................................72 Hình 5.13. Sơ đồ bố trí linh kiện khối Modul Sim900. ............................................73 Hình 5.14. Sơ đồ mạch in khối hiển thị. ...................................................................73 Hình 5.15. Sơ đồ mạch in khối hiển thị. ...................................................................73 Hình 5.16. Lưu đồ tuật toán phát truyền thông giao tiếp cây xăng...........................74 Hình 5.17. Lưu đồ thuật toán nhận truyền thông giao tiếp cây xăng. .......................75 Hình 5.18. Sơ đồ khối Trung tâm xử lý. ..................................................................79 Hình 5.19. Sơ đồ khối SIM900. ...............................................................................80 Hình 5.20. Sảm phẩm hoàn thiện. .............................................................................80 Hình. 5.21. Hoạt động hệ thống ................................................................................81 6 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Mô tả sơ đồ chân của SIM900 ......................................................... 29 Bảng 3.2 Các thanh ghi của CPU .................................................................... 43 Bảng 3.2 Các thanh ghi của Bộ điều khiển ngắt ............................................. 45 Bảng 3.3 Bảng vector ngắt .............................................................................. 46 Bảng 3.4 Các thanh ghi vào ra đa chức năng .................................................. 46 7 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT GSM Global System for Mobile Mạng thông tin di động toàn cầu SMS Communications Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây SMSC Short Message Service Center Trung tâm tin nhắn SIM Subscriber Identity Modules Module nhận dạng tin nhắn GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến chung PAP Password Authentication Protocol Giao thức xác thực bằng mật khẩu PPP Point-to-Point Protocol Giao thức kết nối điểm tới điểm TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận IP Internet Protocol Giao thức liên mạng CSD Circuit Switched Data Chuyển mạch dữ liệu USSD Unstructured Supplementary Service Dữ liệu dịch vụ bổ sung phi cấu trúc DTE Data Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối dữ liệu CPU Central Processing Unit Khối xử lý trung tâm ISR Interrupt Service Routine Trình phục vụ ngắt 8 PHẦN MỞ ĐẦU Ứng dụng công nghệ Viễn thông để tự động hóa giám sát và quản lý kinh doanh xăng dầu đã được nhiều quốc gia trên thế giới thực hiện và đạt hiệu quả cao. Hiện nay ở Việt Nam, công tác quản lý đang thực hiện chủ yếu theo phương pháp thủ công (ghi chép, cập nhật dữ liệu). Đổi mới công nghệ và phương pháp quản lý kinh doanh xăng dầu để nâng cao hiệu quả sản xuất, kinh doanh đang là nhu cầu thực sự và bức thiết hiện nay của các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu, đồng thời để phát triển theo xu hướng quá trình hội nhập nền kinh tế chung của thế giới. Hầu hết các trụ bơm xăng dầu điện tử sản xuất trong nước cũng như ở nước ngoài đều có cổng truyền thông để kết nối với các thiết bị truyền thông. Trên cơ sở nhu cầu thực tế của các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầuvà khả nằng kết nối thông qua các cổng truyền thông của các trụ bơm xăng dầu, em đã đưa ra giải pháp công nghệ kết nối tất các các trụ bơm xăng dầu của một trạm bơm xăng dầu về cổng truyền thông phục vụ cho việc việc tự động giám sát và quản lý, giúp cho các cơ sở kinh doanh xăng dầu thực hiện kinh doanh, giám sát quản lý một cách hiện đại, chuyên nghiệp và hiệu quả. Việc kết nối tất các các trụ bơm xăng dầu của một trạm bơm xăng dầu về một cổng truyền thông phục vụ cho công tác quản lý không làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động cũng như bất kỳ thông số kỹ thuật đo lường nào của trụ bơm xăng dầu. Toàn bộ nội dung của luận văn được trình bày trong 6 chương với nội dung tóm tắt như sau: Chương 1 – Tổng quan về đề tài: Chương này trình bày những vấn đề chính như ý nghĩa, mục đích và phương pháp nghiên cứu của luận văn. Chương 2 – Giới thiệu tổng quan về công nghệ GSM, Modul SIM900 và tập lệnh ATCOMMAN. Chương 3 – Giới thiệu về PSoc: Chương này trình bày thiết kế chi tiết bộ xử lý on chip PSoc. Chương 4 – Giới thiệu nguyên lý hoạt động của trạm xăng dầu 9 Chương 5 – Thiết kế và thi công: Chương này trình bày các sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in của hệ thống . Chương 6 – Kết luận và hướng phát triển. Từ kết quả nghiên cứu và thực hiện luận văn, học viên đã đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu về việc tự đông hóa sản xuất và quản lý, góp phần vào sự phát triển của các doanh nghiệp Việt nam trong quá trình hội nhập với nền kinh tế phát triển của thế giới. Do hạn chế về nhiều mặt lên Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự góp ý chỉ bảo của Thầy, Cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS. TS Đào Ngọc Chiến đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành luận văn. Em cũng xin cảm ơn các Thầy, Cô, bạn bè cùng toàn thể người thân đã giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong thời gian thực hiện luận văn. 10 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin ... Như chúng ta cũng đã biết, gần như các thiết bị tự động trong nhà máy, trong đời sống của các gia đình ngày nay đều hoạt động độc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sự thiết lập, cài đặt của người sử dụng. Chúng chưa có một sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu. Nhưng đối với hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS thì lại khác. Ở đây, các thiết bị điều khiển tự động được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một một thiết bị trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu. Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị và quản lý thay đổi trạng thái cho một trạm bơm xăng dầu thông qua tin nhắn SMS gồm có: thay đổi đơn giá, xem tổng, quản lý điện áp,… Hoặc nó có thể điều khiển thiết bị đơn giản như đèn bảo vệ, máy phát điện, quạt máy, hệ thống báo động … Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu não trung tâm. Đầu não trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hoàn chỉnh hoặc có thể là một bộ xử lí đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển. Bình thường, các trạm xăng dầu khi muốn thay đổi và xem các thông số cho hệ thống người quản lý phải mất thời gian về mặt thao tác, đối với các nhà quản lý lớn thì việc di chuyển giữa các trạm xăng rất xa và bất tiện. Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề tài " Xây dựng hệ thống giám sát & quản lý các trạm xăng từ xa ứng dụng công nghệ SMS trong GSM " để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà. 11 1.1.2. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng các thiết bị một cách tự động ngày càng cao, con người ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng như các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và công nghệ ngày càng cao.Ở Việt Nam các hệ thống bán lẻ xăng dầu thông qua các Tổng Công ty, các đại lý lên việc phân cấp quản lý dữ liệu cho hệ thống rất phức tạp và không thuận tiện và tốn thời gian. Ví dụ: người quản lý muốn đi kiểm tra số lượng xăng, dầu bán ra có thể phải đi xa mấy trăm cây số nhất là ở các tỉnh vùng xa, việc đó dẫn đến chi phí rất tốn kém…. Từ những nhu cầu thực tế đó, em muốn đưa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống Giao tiếp và giám sát các hệ thống trạm xăng dầu từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Đề tài lấy cơ sở là dùng tin nhắn SMS để giám sát và quản lý thiết bị. Việc sử dụng tin nhắn SMS để giám sát thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là ở chỗ nào có phủ sóng mạng điện thoại di động ta cũng có thể điều khiển và giám sát thiết bị được). Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp. 1.1.3. MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, chế tạo ra một hệ thống Điều khiển tự động từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. Qua quá trình khảo sát và thiết kế đề tài có các mục đích sau: ¾ Kết nối Một trung tâm xử lý với 1 trạm xăng dầu để có thể Giám sát và điều khiển được từ 1 đến 16 máy thông qua đường truyền chuẩn RS-485 ¾ Thay đổi được các thông số của từng máy như: đơn giá, làm tròn,… ¾ Xem và giám sát dữ liệu của từng máy rồi gửi về 1 đến 5 số điện thoại được mặc định trước. 12 1.1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Để thực thi một hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS áp dụng cho một trạm xăng dầu hoàn chỉnh như nói trên là rất phức tạp và rất tốn kém. Để giải quyết được vấn đề này đòi hỏi phải có một lượng thời gian, kiến thức nhất định và cả vấn đề tài chính. Với lượng thời gian và kiến thức có hạn, trong đề tài này em thực hiện được các vấn đề sau: ¾ Xem các thông số của hệ thống bằng tin nhắn SMS tại ví trí có phủ sóng của mạng điện thoại di động đang hoạt động trong nước như Viettel, Mobile Phone, Vina Phone … ¾ Thay đổi lại các thông số cho trạm xăng dầu bằng tin nhắn SMS như đơn giá , làm tròn số tiền,… ¾ Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng tự động báo động bằng cách gửi một tin nhắn SMS tới người quản lý khi có người khác đột nhập hệ thống. 1.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ mạng internet. - Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet. - Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, em đã lắp ráp thử nghiệm với nhiều cách thức khác nhau để từ đó chọn lọc giải pháp tối ưu. 13 1.3. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG CPU CÂY XĂNG 1 CPU CÂY XĂNG 2 CPU CÂY XĂNG 9 CPU CÂY XĂNG 10 … CPU CÂY XĂNG 8 CPU TRUYỀN THÔNG … CPU CÂY XĂNG 16 CPU SIM900 Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống. Giải thích: - CPU Cây xăng: Thực hiện chức năng hoạt động của Cây xăng có cổng truyền thông để giao tiếp với CPU Truyền thông qua chuẩn truyền RS-485. - Cạc Truyền thông ( CPU Truyền thông ): Mỗi một CPU Truyền thông có khả năng kết nối được với 16 CPU Cây xăng. Dữ liệu của các cây xăng được cập nhật liên tục và khi có yêu cầu sẽ được gửi đi bằng tin nhắn điện thoại đi động thông qua CPU SIM900. - CPU Sim900 sử dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tầng EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz. Nó được kết nối với CPU trung tâm qua cổng UART theo chuẩn RS-232. Từ sơ đồ hệ thống trên ta xây dựng CPU Truyền thông trên Vi Xử lý dựa trên Công nghệ PSoc. Các chíp chế tạo theo công nghệ PSoC cho phép thay đổi được cấu hình đơn giản bằng cách gán chức năng cho các khối tài nguyên có sẵn trên chíp. Hơn nữa nó còn có thể kết nối tương đối mềm dẻo các khối chức năng với nhau hoặc giữa các khối chức năng với các cổng vào ra. Chính vì vậy mà PSoC có thể thay thế cho rất nhiều chức năng nền của một số hệ thống cơ bản chỉ bằng một đơn chip. 14 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH ATCOMMAND, TIN NHẮN SMS, CÔNG NGHỆ GSM 2.1. TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS 2.1.1. GIỚI THIỆU VỀ SMS SMS là từ viết tắt của Short Message Service. SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu âu vào năm 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System for Mobile Communications) .Thực chất nó là công nghệ cho phép gửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau . Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Ngày nay thì 3GPP (Third Generation Partnership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy nó chỉ có thể chứa : + 160 kí tự nếu như mã hóa kí tự 7 bit được sử dụng (mã hóa kí tự 7 bit thì phù hợp với mã hóa các kí tự latin chẳng hạn như các kí tự alphabet của tiếng Anh). + 70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (các tin nhắn SMS không chứa các kí tự latin như kí tự chữ Trung Quốc phải sử dụng mã hóa kí tự 16 bit). Ở dạng tex tin nhắn SMS hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ có hỗ trợ mã Unicode , bao gồm cả Arabic, Trung Quốc, Nhật bản và Hàn Quốc. Bên cạnh gữi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các dữ liệu dạng binary. Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác … Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện thoại có sử dụng GSM hoàn toàn. Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang wireless. 15 Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợ trên nhiều model điện thoại. 2.1.2. ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG TIN NHẮN SMS ¾ Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn. Khi ta gọi đến 1 thuê bao nào đó mà thuê bao bị tắt nguồn hoặc không trong vùng phủ sóng thì ta có thể gửi một tin nhắn SMS đến thuê bao đó hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi nó tới thuê bao đó khi điện thoại của thuê bao này bật nguồn. ¾ Tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác. Việc đọc và viết các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào. Khi ở chỗ đông người và trong các cuộc họp,… bạn phải ra ngoài để thực hiện một cuộc gọi hay trả lời một cuộc gọi. Bạn sẽ không phải làm như thế nếu như tin nhắn SMS được sử dụng. ¾ Các tin nhắn SMS có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào. Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và mang nó theo người hầu như cả ngày. Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi và đọc các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trong văn phòng hay trên xe bus hay ở nhà… ¾ Các mạng điện thoại di động chúng có thể được thay đổi giữa các sóng mang Wireless khác nhau. Ngày nay hệ thống tin nhắn SMS là một công nghệ rất phát triển và thành công. Tất cả các điện thoại cầm tay đều có hỗ trợ . Bạn không chỉ có thể trao đổi các tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng sóng mang wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác. ¾ SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó. 16 Ngày nay tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng công nghệ GSM. Cho lên việc xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thể phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng. Ngoài ra các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text. Nó có thể được sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa … Tin nhắn SMS hỗ trợ cho việc chi trả các dịch vụ trực tuyến. 2.1.3. CẤU TRÚC MỘT TIN NHẮN SMS Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi sẽ được chia làm 5 phần như sau : - Instructions to air interface : Chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện không khí) . - Instructions to SMSC : Chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC (short message service centre). - Instructions to handset : Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay. - Instructions to SIM (optional) : Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM (Subscriber Identity Modules). - Message body : Nội dung tin nhắn SMS. 2.1.4. TIN NHẮN SMS CHUỖI / TIN NHẮN SMS DÀI Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mang một lượng giới hạn các dữ liệu. Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là SMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời. Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. Cơ cấu hoạt động 17 cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy di động của người nhận. Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng wireless. 2.1.5. SMS CENTER/SMSC Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan tới SMS của một mạng wireless. Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS. Sau đó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận). Một tin nhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó. Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này cho đúng với chu trình của nó. Nếu như máy điện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này. Và khi máy điện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận. Thường thì một SMSC sẽ họat động một cách chuyên dụng để chuyển lưu thông SMS của một mạng wireless. Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lí SMSC của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless. Tuy nhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng wireless. Bạn phải biết địa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng wireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện thoại của bạn. Điển hình một địa chỉ SMSC là một số điện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế. Một điện thoại nên có một thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉ SMSC. Thông thường thì địa chỉ được điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả. 18 2.1.6. NHẮN TIN SMS QUỐC TẾ Các tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành được chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế với nhau. Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửi giữa các nhà điều hành trog cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở những quốc gia khác nhau. Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi trong nước. Và chi phí gửi tin nhắn trong nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia . Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậm chí là quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu. 2.2. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.2.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu. Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử 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 19 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. Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE. GSM hiện chiếm 85% thị trường di động với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới. 2.2.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ GSM - Cho phép gởi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến 126 kí tự. - Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ hiện hành lên đến 9.600 bps. - Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM(dịch vụ roaming). - Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing ) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate. - Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts đối với băng tần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900Mhz. - Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps). 20