Подключение gsm модуля к arduino. GSM модуль для дистанционного управления. Как работает GSM контроллер

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 .

Работу с GSM/GPRS-шилдом SIM900 , сейчас речь пойдёт о дешёвом (порядка 150 рублей) модуле GSM NEOWAY M590 .

Модуль продаётся «врассыпную» (в комплекте есть всё необходимое) , поэтому потребуются навыки пайки, впрочем, ничего сложного там нет.

В комплекте поставляется

Две маленькие, чёрные штучки - это резисторы, полярность не имеет значения.
Квадратная жёлтая штука - это танталовый конденсатор, полярность здесь важна, поэтому припаиваем как на картинке.
Чёрный цилиндр - это диод (в данной конструкции отвечает за понижение напряжения) , обязательно соблюдение полярности, так что делаем как на иллюстрации.
Маленькая прозрачная штучка - это светодиод, опять же, важна полярность, на плате минус расположен ближе к букве B oot.

Остальные детали, думаю, не вызывают вопросов.

Для тех, кто планирует разводить плату под модуль самостоятельно:

Подключение и эксплуатация

NEOWAY общается с ардуиной (или иным устройством) через UART (RX, TX) с помощью AT-команд . Для того чтоб посылать команды, надо выяснить скорость UARTа.
Для выяснения скорости, нужно подключить собраный модуль к компьютеру с помощью USB-UART моста, выглядит эта штука так:

В этом случае соединяем:

USB-UART <> NEOWAY

+5 <> +5
GND <> GND
TX <> RX
RX <> TX

Контакт BOOT используется для включения/отключения модуля кратковременным (~1сек) соединением с GND , однако удобнее просто соединить его с GND и не отсоединять. Включение модуля будет происходить при подачи питания.

Если такой штуки нет, то можно превратить ардуину в USB-UART мост залив в неё вот такой скетч…

Void setup() { pinMode(0, INPUT); pinMode(1, INPUT); } void loop() {}

… и соединив следующим образом:

Ардуина <> NEOWAY

+5 <> +5
GND <> GND
RX <> RX
TX <> TX

Контакт BOOT соедините с GND .

О питании

Модуль может потреблять большой ток , до 2-х ампер в пике, поэтому для надёжной работы необходимо организовать дополнительный БП. В принципе заработает то он и от ардуины, но в момент регистрации в сети или приёма звонка, модуль может перегружаться.

Так же будет не лишним поставить электролитический конденсатор (~1000 микрофарад, 16 вольт) поближе к модулю.

После подачи питания, на плате должен начать м и г а т ь светодиод (примерно раз в секунду) - это говорит о том, что он готов к работе.

Теперь подключаем Вашу конструкцию к компьютеру, в IDE Arduino открываем «Монитор последовательного порта» (в дальнейшем «терминал») , выбираем (внизу-справа) NL & CR , устанавливаем скорость 9600 и отправляем команду проверки связи - AT

Если ответ - ОК, то значит модуль работает и скорость UARTа установлена 9600 . Если ответа нет, то проверьте правильность соединения UARTа и дальше действуйте методом «тыка» подставляя разные скорости, пока не увидите заветное ОК .

После старта модем скажет - MODEM:STARTUP , а о готовности к работе сообщит - +PBREADY

Если модему не будет хватать питания (большинство возникающих проблем происходят из-за этого) , то он будет постоянно рестартовать.

Ещё я столкнулся с тем, что модем работает не со всеми сим-картами.

Если всё в порядке, тогда переходим к изучению АТ-команд для общения с NEOWAY и его настройки.

АТ-команды

АТ - запрос состояния, ответ - ОК.

ATE0 - отключить «эхо».

ATE1 - включить «эхо».
Эхо - это повтор введённой команды в терминал.

ATI - название и версия модуля.

AT+getvers - версия прошивки.

AT+IPR=9600 - установка скорости UARTа (9600) , возможные варианты - 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200.

AT&W0

AT&W1 - сохранение конфигурации настроек в EEPROM.
0 для нулевого профиля, 1 для первого профиля.

AT+CPAS - проверка статуса модема, ответ - +CPAS: 0.
Статусы: 0 - готов к работе, 2 - неизвестно, 3 - входящий звонок, 4 - в режиме соединения.

AT+CPWROFF - отключение модуля.

AT+CLIP=1 - включить АОН.

AT+CLIP=0 - отключить АОН.

ATD+79634759175; - позвонить.
В терминал будут выводиться сообщения: CONNECT - соединение установлено, BUSY - занят, NO ANSWER - нет ответа, NO CARRIER - вызов сброшен.

ATH - сбросить все соединения.

ATH1 - сбросить текущие соединение.

AT+CMGF=1 - настроить на текстовый формат SMS.

AT+CMGF=0 - настроить SMS на PDU формат.

AT+CSCS=«GSM» - кодировка текста sms - ASCII. Переправьте на нормальные кавычки.
Возможны другие кодировки: HEX – шестнадцатеричными значениями, IRA – международный справочный алфавит, PCCP437 – кодировка CP437(IBM PC), 8859-1 – кодовые страницы семейства ISO 8859, UCS2 – кодировка unicode.

AT+CMGR=1 - чтение sms, где цифра - порядковый номер сообщения. То есть в данном случае читается первое сообщение, так - AT+CMGR=2 второе и т.д.

AT+CMGD=1 - удаление sms, где цифра - порядковый номер сообщения.

AT+CMGD=1,1 - удалить все прочитанные sms.

AT+CMGD=1,2 - удалить все прочитанные и отправленные sms.

AT+CMGD=1,3 - удалить все прочитанные, отправленные и неотправленные sms.

AT+CMGD=1,4 - удалить все sms.

AT+CNMI=1,2,2,1,0 - вывод принятого sms в терминал.

Можно найти исчерпывающую информацию по ат-командам.

Отправка SMS будет осуществляться ардуиной.

Далее будем управлять модулем с помощью ардуины

Если на вашем модуле установлена скорость UARTа отличная от 9600 , тогда дайте команду:

AT+IPR=9600
При взаимодействии с ардуиной будет использоваться SoftwareSerial, а он плохо работает на скоростях выше 9600.

Отключите девайс от питания и переключите RX и TX (остальное без изменений) модуля к ардуине следующим образом:

Ардуина <> NEOWAY

+5 <> +5
GND <> GND
D2 <> TX
D3 <> RX

Контакт BOOT соедините с GND .

Вначале загружаем в ардуину простой скетч (предварительно вписав номер, с которого будете звонить на модуль) .

При старте, на каждую команду должно быть подтверждение - ОК.

#include SoftwareSerial mySerial(2, 3); byte led = 13; void setup() { delay(2000); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(led, LOW); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); Serial..println(); Serial.println("Turn on AOH:"); mySerial.println("AT+CLIP=1"); //включить АОН delay(100); // ПРИ СТАРТЕ, НА КАЖДУЮ КОМАНДУ ДОЛЖНО БЫТЬ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ - ОК } void loop() { if(mySerial.available()) //если модуль что-то послал { char ch = " "; String val = ""; while(mySerial.available()) { ch = mySerial.read(); val += char(ch); //собираем принятые символы в строку delay(3); } Serial.print("Neo send> "); Serial.println(val); if(val.indexOf("RING") > -1) //если есть входящий вызов, то проверяем номер { if(val.indexOf("79891196709") > -1) // ВПИШИТЕ НОМЕР, с которого Вы будете звонить на модуль { Serial.println("Call my phone"); mySerial.println("ATH"); //разрываем связь Serial.println("Disconnection"); Serial.println("On D13"); digitalWrite(led, HIGH); //включаем светодиод на 5 сек Serial.println("5 sec pause"); delay(5000); digitalWrite(led, LOW); //выключаем Serial.println("Off D13"); } } } }
При звонке со вписанного номера, будет на 5 секунд зажигаться D13, а связь обрываться. Если это будет другой номер, то ничего не произойдёт. Все действия отображаются в терминале.

Следующий скетч будет посылать SMS в ответ на наш звонок:

#include SoftwareSerial mySerial(2, 3); byte led = 13; void setup() { delay(2000); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(led, LOW); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); Serial..println(); Serial.println("Turn on AOH:"); mySerial.println("AT+CLIP=1"); // включить АОН delay(100); Serial.println("Text format sms:"); mySerial.println("AT+CMGF=1"); // текстовый формат SMS delay(100); Serial.println("Mode GSM:"); mySerial.println("AT+CSCS=\"GSM\""); // кодировка текста - GSM delay(100); // ПРИ СТАРТЕ, НА КАЖДУЮ КОМАНДУ ДОЛЖНО БЫТЬ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ - ОК } void loop() { if(mySerial.available()) //если модуль что-то послал { char ch = " "; String val = ""; while(mySerial.available()) { ch = mySerial.read(); val += char(ch); //собираем принятые символы в строку delay(5); } Serial.print("Neo send> "); Serial.println(val); if(val.indexOf("RING") > -1) //если есть входящий вызов, то проверяем номер { if(val.indexOf("79919790861") > -1) // ВПИШИТЕ НОМЕР, с которого Вы будете звонить на модуль { Serial.println("Call my phone"); mySerial.println("ATH"); //разрываем связь Serial.println("Disconnection"); delay(3000); sms(String("Hello from сайт"), String("+79919790861")); // ВПИШИТЕ НОМЕР, с которого Вы будете звонить на модуль } } } } void sms(String text, String phone) // отправка СМС { Serial.println("Start SMS send"); mySerial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(500); mySerial.print(text); delay(500); mySerial.print((char)26); delay(500); Serial.println("SMS send OK"); delay(2000); }
Вместо строки «Hello from сайт» можно вписать какую-либо переменную, например температуру с датчика, а звонок заменить каким-либо событием, например, нажатием на кнопку (дописав обработчик нажатия кнопки).

С помощью этого скетча можно отправлять в модуль через терминал какие-то свои команды или АТ-команды. Ответ будет выводится в терминал.

#include SoftwareSerial mySerial(2, 3); byte led = 13; void setup() { delay(2000); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(led, LOW); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); Serial..println(); } void loop() { if(Serial.available()) //если в мониторе порта ввели что-то { char ch = " "; String val = ""; while (Serial.available()) { ch = Serial.read(); val += char(ch); //собираем принятые символы в строку delay(5); } if(val.indexOf("callmy") > -1) // своя команда { mySerial.println("ATD+79196989701;"); // ВПИШИТЕ номер, на который нужно позвонить } else mySerial.println(val); // передача всего, что набрано в терминале в GSM модуль } while(mySerial.available()) { Serial.print((char)mySerial.read()); delay(3); } }
Если ввести в терминале ат-команду - AT+CLIP=1 , то включится АОН, а если ввести свою команду - callmy , тогда модуль перезвонит на вписанный в скетче телефон.

Скетч для отправки SMS-команд:

#include SoftwareSerial mySerial(2, 3); byte led = 13; void setup() { delay(2000); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(led, LOW); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); Serial..println(); Serial.println("Turn on AOH:"); mySerial.println("AT+CLIP=1"); //включить АОН delay(300); Serial.println("Text format sms:"); mySerial.println("AT+CMGF=1"); // текстовый формат SMS delay(300); Serial.println("Mode GSM:"); mySerial.println("AT+CSCS=\"GSM\""); // кодировка текста - GSM delay(300); Serial.println("SMS to terminal:"); mySerial.println("AT+CNMI=2,2,0,0,0"); // вывод смс в консоль delay(300); } void loop() { if(mySerial.available()) //если модуль что-то послал { char ch = " "; String val = ""; while(mySerial.available()) { ch = mySerial.read(); val += char(ch); //собираем принятые символы в строку delay(3); } Serial.print("Neo send> "); Serial.println(val); if(val.indexOf("+CMT") > -1) //если есть входящее sms { if(val.indexOf("led13on") > -1) // смотрим, что за команда { Serial.println("On D13"); digitalWrite(led, HIGH); //включаем светодиод } if(val.indexOf("led13off") > -1) // смотрим, что за команда { digitalWrite(led, LOW); //выключаем Serial.println("Off D13"); } } } }
Если отправить модулю смску с текстом - led13on , то светодиод зажжётся, а если отправить текст - led13off , то погаснет.

И последний скетч, который позволяет отправив в модуль смс со специальным словом, получить в ответ смс с балансом денег на симке, которая стоит в NEOWAY
Не забудьте вписать нужный номер.

#include SoftwareSerial mySerial(2, 3); byte led = 13; void setup() { delay(2000); pinMode(led, OUTPUT); digitalWrite(led, LOW); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); Serial..println(); Serial.println("Turn on AOH:"); mySerial.println("AT+CLIP=1"); //включить АОН delay(300); Serial.println("Text format sms:"); mySerial.println("AT+CMGF=1"); // текстовый формат SMS delay(300); Serial.println("Mode GSM:"); mySerial.println("AT+CSCS=\"GSM\""); // кодировка текста - GSM delay(300); Serial.println("SMS to terminal:"); mySerial.println("AT+CNMI=2,2,0,0,0"); // вывод смс в консоль delay(300); } void loop() { if(mySerial.available()) //если модуль что-то послал { char ch = " "; String val = ""; while(mySerial.available()) { ch = mySerial.read(); val += char(ch); //собираем принятые символы в строку delay(3); } Serial.print("Neo send> "); Serial.println(val); if(val.indexOf("+CMT") > -1) //если есть входящее sms { if(val.indexOf("money") > -1) // смотрим, что за команда { delay(3000); mySerial.println("ATD#100#;"); } } if(val.indexOf("+CUSD") > -1) //если есть входящее sms { if(val.indexOf("Balance") > -1) // смотрим, что за команда { delay(3000); val = val.substring(val.indexOf("Balance"),val.indexOf("r")); sms(String(val), String("+79967081199")); // ВПИШИТЕ ВАШ НОМЕР } } } } void sms(String text, String phone) //отправка СМС с балансом модема { Serial.println("Start SMS send"); mySerial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(500); mySerial.print(text); delay(500); mySerial.print((char)26); delay(500); Serial.println("SMS send OK"); delay(2000); }
Отправьте модулю смску с текстом - money и через несколько секунд придёт ответная смс с количеством денег на балансе симки NEOWAY.

Все эксперименты проводились с оператором МТС.

Теперь можно из этих скетчей собирать то, что Вам нужно.

При поступлении входящего вызова на контакте RING появляются импульсы с низким логическим уровнем длительностью 30 мс, в такт звуку гудка. При получении SMS сообщения, появляется однократный импульс длительностью 25-35 мс.

На этом пожалуй всё…

Вступайте в

Важной составляющей автоматизации любого объекта является система мониторинга и контроля. Если управлять объектом на небольших расстояниях (до нескольких сот метров) не вызывает больших проблем - можно использовать индивидуальные маломощные приемо-передатчики. То с мониторингом удаленных объектов такой прием не прокатит, организовать собственный радиоканал, скажем на 100 км, так просто не выйдет. Но тут есть один выход - можно использовать развернутые повсеместно сети сотовых операторов. Для этого есть даже специализированные GSM-модули, прикидывающиеся в сети опсоса простым мобильником. Один из таких GSM-модулей SIM900D попал ко мне в руки (за что спасибо товарищу RD3AVJ), о нем и пойдет речь.

SIM900D по сути является законченным устройством, который способен задействовать большинство услуг сотовой связи: совершать и принимать звонки, слать и получать SMS и MMS, использовать GPRS и заходить на FTP. Плюс такие плюшки как встроенный контроллер заряда Li-Ion батарей, часы реального времени, выход ШИМ интерфейс для подключения дисплея и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

Для начала работы модуля нужно минимум внешних элементов и питание, но обо всем по порядку.

ПИТАНИЕ

Модуль необходимо запитывать постоянноым напряжением в диапазоне 3,2-4,5 вольта. Плюс питания подводится к выводам 38-39 (VBAT). Земля подводится ко всем выводам GND.

Потребление в режиме ожидания составляет всего 1мА, но следует учитывать что во время регистрации сети или при плохом сигнале модуль задирает мощность и потребление кратковременно может подниматься до 2 А. Источник питания должен быть готов к этому и электролиты на пару тысяч микрофарад здесь лишними не будут.

В случае автономной работы рекомендуется использовать Li-Ion аккумуляторы, которые модуль может сам и подзаряжать. Для этого имеется встроенный контроллер заряда. Чтобы модуль мог контроллировать процесс заряда, имеется вход TEMP_BAT (27 вывод). К этому выводу подключается третий вывод аккумулятора (это вывод встроенного в аккумулятор термистра) и в случае перегрева акка, зарядка будет прекращена.

Источник питания для заряда аккумулятора подключается к выводу VCHG (28 вывод). Напряжение источника может находиться в диапазоне 5-6 Вольт с возможностью тянуть ток до 750 мА.

Заряд начинается автоматически при подаче напряжения на вывод VCHG, поэтому в управляющей программе следует организовать опрос состояния батареи и при необходимости подавать напряжение заряда, например, через транзисторный ключ.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ SIM-КАРТЫ

Следующим основным элементом является сим карта. Это ключ ко входу в сеть опсоса:) Для работы с модулем необходимы сим карты с напряжением питания 3 или 1,8 вольт (старые пяти вольтовые симки работать не будут). Общая схема подключения ниже.

Подключается она к выводам SIM_x (выводы 6-9). Для того чтобы на выводе SIM_VDD появилось питающее напряжение необходимо прижать вывод KBR0 (вывод 10) к земле.

Для защиты линий от статики рекомендуют использовать специальные TVS диоды типа SMF05С. Но их фиг где найдешь, поэтому можно оставить без них, главное поменьше трогать руками эти выводы. А при запайке, если нет паяльной станции, паять отключенным паяльником.

АНТЕННА

Тут вроде все просто, она подключается к выводу 33 (ANT). Желательно использовать специальную антенну GSM диапазона, от ее качества будет зависеть потребляемая мощность передатчика, и как итог - время автономной работы модуля. У меня на отрезок дорожки на плате длиной 7 мм уровень сигнала был 4 из 31, тоесть ловится но очень слабо. Но это при условии что репитер GSM находился на соседнем здании.

Правая часть схемы (обведенная пунктиром) служит для согласования импенданса антенны, если она подключается не напрямую к модулю, а через длинный провод. Номиналы здесь подбираются практически и по специальным приборам, поэтому эту часть схемы можно упустить.

ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

В модуле имеется собственный RTC, способный вести время даже при отсутствии основного питания. Для этого к выводу VRTC (вывод 15) должен быть подключен источник резервного питания, например 3-х вольтовая батарейка CR2032 или ионистр. В случае подключения незаряжаемого источника (как простая батарейка) необходимо использовать диод Шоттки, для ограничения обратного тока. Ниже приведены две схемы, слева подключение ионистра; справа - батарейки.

ИНДИКАЦИЯ

Для индикации собственного состояния в процессе работы, у модуля есть несколько выводов для подключения светодиодов. Первый из них вывод NETLIGHT (вывод 41). На этом выводе при работающем модуле появляется меандр, с частотой зависящей от состояния подключения к сотовой сети: во время поиска и регистрации высокий уровень на этом выводе появляется с периодом 800мс, после регистрации сети - с периодом 3 сек. Подключать светодиод к этому выводу можно только через транзисторный ключ:

Для индикации работы модуля есть еще один вывод - STATUS (5 вывод). На нем появляется высокий уровень когда модуль находится в рабочем режиме. Светодиод к этой ноге подключается также как и к выводу NETLIGHT (через NPN транзистор).

Вывод RING (вывод 11) служит для индикации входящих звонков и текстовых сообщений. Этот вывод удобно использовать с внешним прерыванием контроллера, для оперативного реагирования на события. В отличии от двух предыдущих на выводе RING активным уровнем явлется низкий, поэтому если сюда цеплять светодиод, то в качестве ключа нужно использовать PNP транзистор:

ЗАПУСК МОДУЛЯ

Модуль запускается при отрицательном импульсе длинной не менее 1 сек. на ноге PWRKEY (вывод 12). Для подачи импульса рекомендуется использовать следующую схему:

Для открытия транзистора можно использовать кнопку или импульс с микроконтроллера. Если снова подать импульс на эту ногу, то модуль выключится.

АУДИО

У модуля SIM900D имеется по два входа для микрофона и выхода на динамик. Для подключения используются выводы с 18 по 26. Схема согласования ниже.

Подключение микрофона:

К ряду побывавших в моих руках GSM модемах недавно добавился небезызвестный SIM900.

В статье речь пойдёт об отладочной плате для него.

Почему SIM900? Т.к. много слышал о нём и много, где его видел, давно захотелось ознакомиться с ним и его функционалом. Особенно заинтересовал он после статьи из журнала «Беспроводные технологии» «Все в одном или что нового в GSM-модуле SIM900». И один проект.

Основные характеристики:

• Четыре диапазона GSM 850/ 900/ 1800/ 1900 МГц;
• Класс передачи данных GPRS 10/8;
• Класс мощности 4 (2Вт в диапазонах 850.900 МГц);
• Класс мощности 1 (1Вт в диапазонах 1800/1900 МГц);
• Управление AT-командами (GSM 07.07, 07.05 + AT команды от SIMCom);
• Аудиокодеки HR, FR, EFR, AMR, подавление эха;
• CSD до 14,4кбит/сек;
• PPP-стек;
• Встроенный стек TCP/IP, UPD/IP;
• MUX (07.10);
• Протоколы HTTP и FTP;
• Напряжение питания 3,2-4,8В;
• Температурный рабочий режим -30 +80 °С;
• SIM карты поддерживает с напряжением 1,8 и 3,3В;
• Размеры: 24* 24 * 3 мм
• Вес 4 гр.

Характеристики взяты из той статьи и даташита к модулю.

Перейдём к получившемуся отладочному или демонстрационному модулю. За основу разработки взял свои наработки от . Вот что вышло:

В схеме были применены следующие упрощения от рекомендаций из даташита:

Эти упрощения не критичны, но при использование модуля в более жестких условиях или в железе, где на него будет возложена большая ответственность, о них забывать не стоит.

Теперь о том, что реализовано:

1. Питание от 5В (что удобно при работе от USB или в 5В микроконтроллером) до 7-8В, стало возможно благодаря LM1086CT с низким падение напряжения;
2. UART – для отладки или подключения к МК;
3. + выведен I2C (не забываем про согласование уровней, если подключать к 5В логике, в отладке их не заложил);
4. Кнопка и спец. вывод (5 пин на UART интерфейсе, включение высоким уровнем), как для ручного запуска модуля, т.к. и для его включения с микроконтроллера;
5. Аудио вход и выход, для экспериментов, где может понадобиться голосовая связь.
6. 2 статус диода, для отображения режимов работы модуля;
7. Джампер JUMP1, который замыкает стабилизатор и позволяет питать модуль от 3,3-4,7В, что в свою очередь позволяет его напрямую запитать, например от литий-ионной батареи. Во время сборки и проверки не оказалось под рукой стабилизатора, питал от одной 18650 банки ;
8. Разведены дополнительные земли для удобного подключения периферии;
9. Разведена SMD площадка линии NRESET, для возможности добавлении цепи перезагрузки модуля.

Печатка выглядит следующим образом:

Плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите размером 61х49мм. Основа – GSM модуль SIM900 (B09). Стабилизатор VR1 LM1086CT-ADJ в корпусе ТО-220. Держатель симкарт Sim card SCV-W2523X-08 или Sim card SCV-W2523X-06. Светодиоды любые в корпусах 0603 или 0805 с малым током потребления. Единственный транзистор VT1 – BC847 или подобный. Резисторы R1 и R2, токоограничители статус светодиодов, по 510Ом 0805. R3 4,7кОм, R4 47кОм, R5-R6 1кОм все типоразмера 0805. R7 0805 68Ом, R8 1206 10Ом. R8-R10 по 22Ома в корпусах типоразмера 0805. R12 1кОм, R13 10кОм, оба 0805. Конденсаторы C2-C3, C7-C8 по 33пФ, С4 22пФ, C5 1мкФ, С6 10пФ, С9,С10, С12 0,1мкФ, все они типоразмера 0805. Конденсатор C1 10мкФ чип-тантал типоразмера A. С10 100мкФ не менее 16В, C13 470-680мкФ не менее 10В, плату разводил под EPCOS: 100мкФ бочонок размера 8х11,5мм и 470-680мкФ той же серии размера 10х12,5-20мм. Кнопка S1 – DTSM13-5.0N (в пормэлектроннике), возможно её настоящее название – DTSM13-4.3N. Антенна любая на GSM диапазон с разьемом SMA-M, на плате SMA-F гнездо. Штыри PLS5 и 3х PLS2 + для перемычки JUMP1 нужны PLS3 и сам джампер с шагом 2,54. Аудио разъемы Jack 3,5 — CK3-101B, ставил, что было в наличии, не удачный вариант, лучше поставить какие-нибудь моно гнёзда .

Arduino представляет собой аппаратную платформу, используемую для быстрого создания различных электронных устройств, включая и охранные . Благодаря несложной конструкции, простоте языка программирования, а также использования открытых кодов даже непрофессионал сможет самостоятельно сделать многофункциональную сигнализацию для охраны своего дома, дачи, квартиры или гаража. Arduino GSM модуль станет оптимальным вариантном для создания бюджетной охранной системы, которую оптимально можно настроить под конкретный объект.

Область применения

Аппаратная платформа Arduino широко применяется в процессе создания различных электронных систем и устройств, которые могут принимать и обрабатывать сигналы от разно функциональных аналоговых либо цифровых сенсоров и датчиков. За результатами обработки получаемых сигналов может осуществляться управление внешними исполнительными механизмами и системами, подключаемыми к Arduino.

Пример использования данных модулей на видео:

Назначение

Аппаратная платформа Arduino обеспечивает возможным эффективно взаимодействовать с контролируемой средой через широкий спектр функциональных датчиков, которые могут контролировать различные параметры. Благодаря этому на базе такого рода платформ можно формировать охранные комплексы, которые будут следить за перемещениями по охраняемому периметру, за вскрытием окон и дверей, за повреждением стекол. Кроме датчиков охранного типа можно применять также и температурные сенсоры, датчики контроля за утечкой воды или газа.

Используя с платформой Ардуино GSM модуль информацию об опасности или внештатной ситуации на объекте можно предать владельцу максимально быстро. Для этой цели используется одна из сетей мобильных операторов.

Отличительной особенностью устройств Arduino является то, что их микроконтроллер может программироваться самим пользователем, используя язык Arduino, основанный на Wiring. Благодаря этому каждый может программировать алгоритм работы создаваемой охранной сигнализации так, как это требуется для конкретного охраняемого объекта и особенностей его применения.

Преимущества использования

На сегодняшний день существует множество аппаратных платформ и микроконтроллеров, которые могут получать информацию от внешних датчиков, обрабатывать ее и отправлять сигналы управления к исполнительным системам. Платформа Arduino максимально упрощает выполнение перечисленных процессов и владеет широким спектром преимуществ перед иными устройствами подобного рода.

1. Небольшая стоимость. Платформы являются достаточно дешевыми устройствами по сравнению с аналогами, что никоим образом не отражается на их функциональности.
2. Кросс-платформенность. Софт Arduino эффективно работает под такими операционными платформами, как Windows, Linux, Macintosh-OSX.
3. Простота программирования. Для настройки микроконтроллеров используется среда программирования Processing. Она оптимально подойдет как профессиональным, так и малоопытным пользователям, которые работают с устройствами Arduino.
4. Возможность усовершенствования. Специализированный софт Arduino отличается открытым кодом, что позволяет опытным пользователям его адаптировать под конкретные требования.

Высокая надежность аппаратной платформы. Платы Arduino выпускаются с микроконтроллерами ATMEGA8 и ATMEGA168 (более ранние модели) и с контроллерами ATmega32u4, Atmel ATmega328 (новые модели), которые отличаются высокой функциональностью и надежностью.

Принцип работы

Чтобы обеспечить полнофункциональную работу охранных систем или других устройств, построенных с применением платформ Arduino нужно иметь GSM модуль для Ардуино. С его помощью может осуществляться выход в Интернет, совершаться голосовой дозвон или отправка СМС-собщений.

В GSM-плате применяется специальный радиомодем M10, взаимодействие с которым обеспечивается за счет специальных AT-команд. Обмен информацией с модемом реализован с помощью программного последовательного интерфейса, владеющего цифровыми кодами.

Используемый в Ардуино GSM модем является 4-диапазонным, который может функционировать на следующих частотах: GSM 850MHz и 900MHz, PCS1900MHz и DCS1800MHz. В модеме реализована поддержка таких протоколов, как TCP/UDP и HTTP, обеспечивающих соединения через GPRS. Скорость передачи информационных пакетов в таком режиме будет составлять около 90 кбит/сек.

Отправка СМС через Arduino и GSM модуль реализуется при наличии установленной SIM-карты одного из сотовых операторов.»

Кроме этого появится возможность осуществлять передачу голосовых сообщений, совершать звонки – для этого дополнительно нужен микрофон и внешний динамик. Установка SIM-карты позволит использовать Arduino в режиме сотовой связи или GPRS.

Как подключать модули к ардуино

Перед тем, как подключить GSM модуль к Ардуино в его слот для следует установить подходящего типоразмера «симку» одного из операторов сотовой связи. После этого модуль подсоединяется к аппаратной платформе Arduino в соответствии с инструкцией и производится ее прошивка. Для этой цели используется ПК, который подключается к устройству с помощью USB-кабеля. После загрузки среды Arduino следует нажать клавишу Upload, что запустит процесс загрузки софта. По завершению этого процесса платформа может отсоединяться от компьютера и питаться от внешней системы питания.

Сравнительные характеристики GSM модулей

На потребительском рынке представлен широкий выбор различных GSM модулей под Arduino. Ниже приведены основные характеристики наиболее популярных.

Neoway M590

Ардуино GSM модуль M590 является беспроводным коммуникационным устройством, используемым в целях приема и передачи информации в сетях мобильной связи. Модуль этой серии создан на плате с минимальной обвязкой и позиционируется как GSM-модуль для аппаратной платформы Arduino.

С помощью этого устройства можно устанавливать мобильную связь с внешним телефоном, отправлять СМС-сообщения, производить обмен информацией по стандарту GPRS Class-10. В модуле этой конструкции нет микрофонного входа, что ограничивает возможность осуществления приема голосовой связи – соединение может устанавливаться, но звук передаваться не будет.

Для управления M590 используются АТ-команды, которые подаются посредством последовательной связи. В качестве рабочих радиочастот применяются частоты от 900 МГц до 1800 МГц. Величина питающего напряжения составляет в пределах 3,3…5 В. Поэтому GSM модуль Neoway M590 подключение к Ардуино осуществляет через специальный преобразователь напряжений 5 В « 3,3 В.

GSM-модуль SIM800L

Компактный Sim800l GPRS GSM модуль относится к устройствам, которые применяются для поддержки мобильной связи. Модуль построен на безе SIM-800L, созданного SIMCom Wireless Solutions и рассчитан для предоставления услуг к сервисам информационных сетей GPRS\GSM, используя для этого частоты от 850 МГц до 1900 МГц. С его помощью может осуществляться отправка SMS-сообщений, реализация звонков, а также обмен информацией по GPRS-каналам.

GSM-модуль комплектуется антенной, при потребности улучшения уровня сигнала можно использовать дополнительные антенны. Для управления модулем может использоваться ПК, подключаемый посредством специальной платы преобразования интерфейсов USB-UART либо же непосредственно через сам UART. Если используется Sim800l GPRS GSM модуль, подключение к Ардуино должно реализовываться через преобразователь логических уровней. Это обусловлено тем, что у SIM800L величина напряжения на логическом высоком уровне составляет 2,8 В, а в Arduino – 3,3…5 В.

GPRS Shield от Seeed Studio

Подключение GSM модуля к Arduino обеспечит возможность использования технологий обмена данными GSM/GPRS, а также совершать звонки и посылать СМС-сообщения. Устройства этого типа построены с использованием модуля SIMCom SIM900. Они имеют слот для установки SIM-карты, разъем для подключения внешней антенны, набор 3,5-миллиметровых джеков для аудио входа и выхода. Управление и работа с Arduino GSM Shield осуществляется посредством Serial-соединений и набора специализированных AT-команд.

Этот модуль представляет собой специальную плату, используемую для управления цифровыми устройствами удаленно, а также для обмена информацией. Применение SIM900 позволяет Arduino работать по технологиям GSM/GPRS, обеспечивая голосовую связь, отправку СМС и обмен данными с помощью сотовых и мобильных сетей.

Для функционирования этого модуля к нему подключается управляющий контроллер, источник питания, антенна, а также устанавливается SIM-карта мобильного оператора. При помощи специальных джамперов выполняется настройка способа обмена данными с контроллером. При потребности можно подключить динамик и микрофон.