劉文華

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基于GSM網(wǎng)絡(luò)的LED媒體播放器設(shè)計與實現(xiàn)

劉文華

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計算機工程系，福建 漳州 363000）

設(shè)置了基于GSM網(wǎng)絡(luò)的LED媒體播放器系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，編制了基于GSM網(wǎng)絡(luò)的LED媒體播放程序：采用Qt編寫了上位機LED信息發(fā)布程序和下位機播放程序。通過實際應(yīng)用表明，該方式系統(tǒng)安裝不受地理條件限制，不僅能夠播放文本信息還可以播放圖像等多格式信息。

GSM；PDU碼；AT指令；串口通訊

1 引言

目前常見的LED(Light－Emitting－Diode) 媒體播放系統(tǒng)的搭建和播放方式，多采用串口、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等手段，系統(tǒng)布置和內(nèi)容發(fā)布方式都大大受限。GSM 網(wǎng)絡(luò)[1]主要提供語音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，其SMS 短消息通訊方式采用通常的無線GSM 短消息模塊實現(xiàn)短消息的傳輸。因此LED媒體播放系統(tǒng)上位機和控制終端之間可以通過基于GSM 公共網(wǎng)進行數(shù)據(jù)和相關(guān)的命令傳送，從而大大改善了LED媒體播放系統(tǒng)布置的靈活性，豐富了信息發(fā)布方式，特別是移動式LED系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

本系統(tǒng)主要由上位機信息發(fā)布系統(tǒng)和下位機控制終端兩部分組成。上位機信息發(fā)布系統(tǒng)主要包括計算機、GPRS Modem和LED信息發(fā)布程序組成。由于計算機串行口及GPRS Modem接口都是RS-232C DB9標準接口，因此只需要一根DB9交叉串口線連接計算機串行口及GPRS Modem模塊即可。信息發(fā)布程序運行在Windows 操作系統(tǒng)的計算機上，對待發(fā)布信息進行編碼并通過GPRS Modem以現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)為媒介來完成LED信息發(fā)布任務(wù)。

下位機控制終端包括LED控制卡、GPRS Modem及LED媒體播放程序。下位機控制終端與上位機接口相似。LED控制卡及GPRS Modem接口都是RS-232C DB9標準接口，只需要一條DB9交叉串口線連接LED控制卡串行口及GPRS Modem模塊即可。LED媒體播放程序運行在LED控制卡上，通過GPRS Modem接收GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的短信息，解碼并播放到LED屏上。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖[1]如圖1所示。

3 LED信息發(fā)布程序設(shè)計與實現(xiàn)

信息發(fā)布程序基于QT[3]實現(xiàn)的并運行在Windows 操作系統(tǒng)的計算機上，對待發(fā)布信息進行編碼并通過GPRS Modem以現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)為媒介來完成LED信息發(fā)布任務(wù)。程序流程圖如圖2。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 LED信息發(fā)布程序流程圖

3.1 信息編碼模塊

GPRS Modem的信息載體主要是SMS短消息，如果發(fā)送內(nèi)容是文本，則直接封裝PDU碼并使用AT命令發(fā)送；如果發(fā)送內(nèi)容是圖片，則需要首先對圖片數(shù)據(jù)編碼，稱之為GSM編碼。對于三色LED屏，每一像素的組合顏色有三種，分別是紅色、綠色和黃色，需要2個數(shù)據(jù)位，則一幀64*32像素的三色LED屏，需要的數(shù)據(jù)長度是：

64*32*2/8 = 512B ……… ①

SMS短消息文字編碼采用unicode-16，即SMS短消息每個字符是2個字節(jié)（16b）。這樣，發(fā)布一副64*32像素的BMP圖片，最少需要的字符數(shù)是：

512*8÷16 = 256B ……… ②

任意unicode-16碼可能是控制字符，不適合進行SMS短信息傳輸。因此本程序設(shè)計采用0x5000段unicode-16碼，此段unicode碼對應(yīng)簡體中文文字。這樣，每個字符可用的數(shù)據(jù)位是12b，發(fā)布一副64*32像素的BMP圖片，最少需要的字符數(shù)是：

512*8÷12 = 341.3B 即342個字符 ……… ③

信息發(fā)布程序首先讀取圖片數(shù)據(jù)，然后編碼。GSM編碼算法如下，程序1：

QString gsmCode;

for(int i = 0; i < 342; i++)

{

unsigned short code = 0x5000;

for(int j = 0; j < 6; j++)

{

int tmp = 2*(5-j);

if(pbuf[i*6*3+j*3+1]&&pbuf[i*6*3+j*3+2])

{

if(!pbuf[i*6*3+j*3])

code += (0x0 << tmp); //黃色像素

else

code += (0x3 << tmp); //無色像素

}

else if(pbuf[i*6*3+j*3+1])

code += (0x1 << tmp); //綠色像素

else if(pbuf[i*6*3+j*3+2])

code += (0x2 << tmp); //紅色像素

else

code += (0x3 << tmp); //無色像素

}

gsmCode.append(QChar(code));

}

3.2 信息發(fā)布模塊

由于國內(nèi)SMS短消息規(guī)定最長字符數(shù)70，發(fā)送一副64*32像素的BMP圖片需要多條SMS短消息。而短消息在接收端接收順序可能是顛倒的。因此，每條短消息的開頭添加一個序號字符n（0-4），表示第n條短信。這樣，發(fā)布一副64*32像素的BMP圖片，最少需要的SMS短信息的條數(shù)是：

342÷69 = 4.94 即5條SMS短信息 ……… ④

信息發(fā)布模塊，首先將GSM碼封裝成PDU碼，然后使用AT命令[4]發(fā)送SMS短消息。信息發(fā)布程序如下，程序2：

QString pdu；

for（int i=0; i < 5; i++）

{

/*將一段SMS短消息封裝成PDU碼*/

pdu = toPdu(QString(”%1”).arg(i) + gsmCode.mid(i*69, 69));

/*向串口寫入AT命令，通過GSM Modem發(fā)送PUD碼*/

tty_write(”AT+CMGS=155 ”);

tty_write(pdu);

}

4 LED媒體播放程序設(shè)計與實現(xiàn)

LED媒體播放程序基于QT實現(xiàn)并運行在LED控制卡上，接收SMS短消息、截取有效數(shù)據(jù)、解碼并播放到LED顯示屏上。程序流程圖如圖3。

圖3 LED播放器程序流程圖

4.1 接收模塊

GSM Modem通過交叉串口線連接到LED控制卡上，當(dāng)GSM Modem從GSM網(wǎng)絡(luò)接收到一條短信時，向串口發(fā)送“+CMTI”提示。因此接收模塊程序首先讀取串口，當(dāng)接收到“+CMTI”提示時，向串口發(fā)送“AT+CMGR=”命令[4]就可以從串口讀取短消息內(nèi)容，即GSM碼。

4.2 播放模塊

GSM碼是一個個unicode-16字符，包括12位有效數(shù)據(jù)。播放器程序首先要從GSM碼中截取有效數(shù)據(jù)，然后解碼構(gòu)造LED播放器所需數(shù)據(jù)。由于我們的LED播放器所需數(shù)據(jù)是32*64的字符型二維數(shù)組，每個元素對應(yīng)LED屏一個像素，其中低兩位有效。定義如下，程序3：

unsigned char buf[64][32];//00-黃色 10-紅色 01-綠色 11-無色

播放模塊程序如下，程序4：

QString str;

/*計算本條短信對應(yīng)LED屏的起始位置*/

int start =((int)s.at(3)–48)*414;

/*截取有效信息*/

for(unsigned i=4; i

str.append(gsmCode.mid(i+1,3));

/*解碼*/

for(int i = 0; i< str.length() ; i++)

{

QChar chartmp = str.at(i);

int code =QString(chartmp).toInt(0,16);

buf[start+i*2] = code/4;

buf[start+i*2+1] = code%4;

}

/*寫屏*/

write(ledfd ,buf ,32*64);

5 結(jié)束語

傳統(tǒng)的LED媒體播放器其局限性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)布置和維護受到連接線的限制。特別是移動式的LED顯示屏，在有線系統(tǒng)中很難做到實時數(shù)據(jù)更新。本系統(tǒng)依托覆蓋廣泛的GSM通訊公網(wǎng)提供的短消息業(yè)務(wù)更新數(shù)據(jù)，無需自行組網(wǎng)，系統(tǒng)安裝方便，系統(tǒng)運行費用低廉，數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，是比較理想的通訊方式。盡管無線網(wǎng)絡(luò)存在其固有的安全性問題[5]，但可以通過播放器程序的短信過濾、重傳等方法提高系統(tǒng)的安全性。

[1] 韓斌杰，杜新顏，張建斌.GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 魏輝．基于GSM的LED信息發(fā)布平臺管理系統(tǒng)[J]．河南機電高等專科學(xué)校學(xué)報，2011（6）:44-46．

[3] 閆鋒欣，曾泉人，張志強．C++ GUI Qt 4 編程（第二版）(C++ GUI programming with Qt4)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008．

[4] 藍云燕，羅文龍，李曄，王勁林．一種基于AT命令的移動通信終端軟件結(jié)構(gòu)[J]．微型計算機應(yīng)用，2007（10）:1034-1038．

[5] 付航．GSM網(wǎng)絡(luò)安全問題分析及3G可信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)探討[J]．電信技術(shù)，2009（7）:76-77.

The Designand Implementation of LED Media Player Based on GSM Network

LIU Wen-hua

(Department of Mechanical and Automation Engineering, Zhangzhou Institute of Technology,FujianZhangzhou 363000, China)

This paper introduces system overall structure of LED Media Player Based on the GSM network, and develops the relative software of LED Media Player, which includes information releasing procedure on PC written in Qt and the information playing procedure on the lower machine. It proves this designation is feasible through practical application which shows that the installation is convenient, and the player can play not only text information but also image information.

GSM; PDU code; AT instruction; serial communication

TP393.09

A

1673-1417（2012）03-0029-05

2012－07－10

漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研課題(ZZY1203)

劉文華（1980－），男，山東莒南縣人，助教，工學(xué)碩士。

（責(zé)任編輯：季平）