一种在单片机中实现GSM模块控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种在单片机中实现GSM模块控制的系统，包括GSM任务调度层、任务处理与撤销层、任务执行层、功能封装层、底层驱动层、以及全局变量层，其中，所述GSM任务调度层、所述任务处理与撤销层、所述任务执行层、所述功能封装层和所述底层驱动层依次连接，并均与所述全局变量层连接。本发明专利技术通过五层划分加一套全局变量层的软件架构，将GSM的任务划分成GSM模块的功能序列，每次调用任务执行函数，执行一个功能封装函数，该功能封装函数通过异步控制，对于短时间内有回复的AT命令，通过同步方式检测其回复，可以较迅速地做出响应，而对于回复时间较长的AT命令，通过异步方式检测其回复，减少了回复的等待时间，降低了系统功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种在单片机中实现GSM模块控制的系统及方法
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及在单片机上实现GSM无线通信模块的低功耗控制的嵌入式系统及其工作方法，更具体地，涉及以嵌入式软件架构实现GSM模块的低功耗控制。
技术介绍
全球移动通信系统GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)技术广为大众所熟知，其中的核心模块是GSM无线通信模块，其指的是符合GSM规范的，具有发送短信、语音通话、GPRS数据传输等基于GSM网络的所有基本功能的软件模块，又简称为GSM模块。市面上大部分智能硬件产品都附带有通信模块，根据其需求，可能选择WIFI模块、蓝牙模块、GSM模块。其中，GSM模块网络覆盖面广，应用限制小，是智能硬件上最受欢迎的通信方案之一。一般的智能硬件开发，都是通过一个单片机来控制一个通信模块以及其余相关外设，其中，通信模块是最为复杂的部分，其控制逻辑是否完善直接影响着单片机的稳定性、功耗、功能性，进而影响到最终的智能硬件产品的价值。现有的通过单片机控制通信模块的软件架构(以下简称软件架构)，大致有两种：(1)数据透传型：将GSM模块配置成“数据透传模式”，在整个系统的运行周期中，GSM模块都处于开启状态。这一方式编程简单，无需进行复杂的软件设计，但是能够使用的GSM模块功能局限于GPRS数据传输。同时GSM模块保持开启，导致电路功耗较大，不适合于对功耗有严格要求的产品。(2)同步控制型：使用AT指令对GSM模块进行控制，发出一条AT指令后，程序阻塞，直到GSM模块返回结果。为了防止程序锁死，一般设置超时时间，返回时间若超过超时时间，则认为命令失败。这一方式编程比较简单，但是存在一定缺陷：耗时较长的AT指令其返回时间不固定，如果超时时间设置过短，则命令失败率高，如果设置过长，则系统阻塞时间过长，影响系统处理速度。此外，无论如何设置超时时间，系统都存在一定阻塞，导致用户体验下降。这些现有技术中存在如下缺点。在数据透传型架构中，GSM模块开启时间过长，因而功耗较高，此外，由于GSM模块持续开启，因而无法使用除GPRS数据传输以外的功能。在同步控制型架构中，对长命令的超时时间难以进行合适的设置，过高则系统长时间阻塞，过低则命令成功率低，而且系统阻塞的存在必定导致用户体验的下降，进一步地，在同步控制逻辑中，主程序代码和GSM模块控制代码耦合程度较高，这导致一旦更换GSM模块，主程序代码必须相应修改，大大提高了开发人员的工作量。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术提供一种在单片机中实现GSM模块控制的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：检测是否接收到模块启用命令，如果未接收到，则返回到其余业务逻辑，继续等待，如果接收到，则判断要执行的任务是否是GSM任务，如果不是，则关闭GSM模块，如果是，则进入步骤S2；步骤S2：执行GSM任务调度；步骤S3：GSM任务调度结束后，返回其余业务逻辑，继续等待新的命令。进一步地，步骤S2中GSM任务调度的执行方法包括：步骤S201：由依据本专利技术的系统的GSM任务调度层判断任务是否在进行中，如果任务正在进行中，则进入任务执行处理环节，如果任务不在进行中，则从任务队列中取出一条任务，并进入任务执行处理环节；步骤S202：在任务执行处理环节，判断模块是否出错，如果没有出错，则表示执行成功，退出当前任务；如果出错，则将错误计数器中的数值加1，并进入步骤S203；步骤S203：判断错误计数器的数值是否超过预先设定的阈值，如果没有超过，则对GSM状态机进行校正，并退出当前任务；如果超过阈值，则执行任务撤销操作S204；步骤S204：执行模块检测，如果检测不通过，则停用该模块，并退出当前任务；如果检测通过，则清空该错误计数器的值，并退出当前任务。进一步地，所述任务执行处理环节包括：步骤S201-1：根据异步等待标志位，判断是否正在等待异步回复，如果不是，则进入步骤S201-2，如果是，则进入步骤S201-3；步骤S201-2：判断当前正在执行哪项任务，根据任务编号调用任务执行函数，如果任务执行函数出错，则设置GSM状态变量中的模块错误位，并退出任务执行处理环节；如果任务执行函数没有出错，则在执行完毕后退出任务执行处理环节；步骤S201-3：检测是否接收到异步回复，如果异步回复超时或失败，则设置GSM状态变量中的模块错误位，并退出任务执行处理环节；如果没有检测到异步回复超时或失败，则继续进行异步回复成功检测，如果该异步回复成功，则重置所述异步等待标志位，并退出任务执行处理环节；如果仍然没有检测到异步回复成功，则直接退出任务执行处理环节。进一步地，任务执行函数的运行方法包括：步骤S201-2-a：根据任务内容判断当前模块的状态，确定需要执行哪项功能封装函数；步骤S201-2-b：根据所确定的功能封装函数编号，调用相应功能封装函数；步骤S201-2-c：判断功能封装函数是否出错，如果出错，则返回“错误”，否则返回“正常”。进一步地，其中所述功能封装函数将一条或多条AT命令组合，进行连续执行，对于短时间内有回复的AT命令，以同步方式执行；对于回复时间长的AT命令，将该AT命令放在功能封装函数的最后，并且设置等待长回复标志位。进一步地，功能封装函数的执行方法包括：步骤ss1：执行短时间内有回复的AT命令，并判断是否执行成功，如果不成功，返回“失败”；如果执行成功，则设置GSM状态变量中的GSM模块状态机，并继续执行后续AT命令；步骤ss2：执行长时间回复的AT命令，设置等待长回复标志位，并设置GSM状态变量中的GSM模块状态机；步骤ss3：AT命令均执行完成后，返回“成功”。进一步地，将特定命令保存在长时间AT命令列表中，系统在处理待执行AT命令时，查询该长时间AT命令列表，如果待执行AT命令包括在该列表中，则该待执行AT命令属于长时间回复的AT命令，如果不包括在该列表中，则属于短时间内有回复的AT命令。本专利技术还提供一种在单片机中实现GSM模块控制的系统，该系统包括：GSM任务调度层，用于进行GSM任务切换，并调用任务处理函数和任务撤销函数，如果检测到模块错误，则进行GSM状态机校正；任务处理与撤销层，用于根据当前任务调用相应的任务处理函数；当需要撤销任务时，调用相应的任务撤销函数，根据当前任务进行相应的撤销工作；任务执行层，包括至少一个任务执行函数，每一个GSM任务对应于一个任务执行函数，用于根据具体的业务逻辑与模块当前的状态，调用相应的功能函数；功能封装层，用于将一条或多条AT指令打包，控制GSM模块实现特定功能；底层驱动层，用于执行AT命令的发送以及回复的接收和检测；所述系统还包括全局变量层，其包括GSM状态变量，用于在所述GSM任务调度层、所述任务处理与撤销层、所述任务执行层、所述功能封装层和所述底层驱动层之间交换信息；其中，所述GSM任务调度层、所述任务处理与撤销层、所述任务执行层、所述功能封装层和所述底层驱动层依次连接，并均与所述全局变量层连接。进一步地，所述GSM状态变量中保存有：GSM模块状态机、GSM任务队列、当前执行的任务、当前执行的功能函数、接收缓存和发送缓存、模块错误位，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在单片机中实现GSM模块控制的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：检测是否接收到模块启用命令，如果未接收到，则返回到其余业务逻辑，继续等待，如果接收到，则判断要执行的任务是否是GSM任务，如果不是，则关闭GSM模块，如果是，则进入步骤S2；步骤S2：执行GSM任务调度；步骤S3：GSM任务调度结束后，返回其余业务逻辑，继续等待新的命令。

【技术特征摘要】
1.一种在单片机中实现GSM模块控制的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：检测是否接收到模块启用命令，如果未接收到，则返回到其余业务逻辑，继续等待，如果接收到，则判断要执行的任务是否是GSM任务，如果不是，则关闭GSM模块，如果是，则进入步骤S2；步骤S2：执行GSM任务调度；步骤S3：GSM任务调度结束后，返回其余业务逻辑，继续等待新的命令。2.如权利要求1所述的方法，其中步骤S2中GSM任务调度的执行方法包括：步骤S201：由依据本发明的系统的GSM任务调度层判断任务是否在进行中，如果任务正在进行中，则进入任务执行处理环节，如果任务不在进行中，则从任务队列中取出一条任务，并进入任务执行处理环节；步骤S202：在任务执行处理环节，判断模块是否出错，如果没有出错，则表示执行成功，退出当前任务；如果出错，则将错误计数器中的数值加1，并进入步骤S203；步骤S203：判断错误计数器的数值是否超过预先设定的阈值，如果没有超过，则对GSM状态机进行校正，并退出当前任务；如果超过阈值，则执行任务撤销操作S204；步骤S204：执行模块检测，如果检测不通过，则停用该模块，并退出当前任务；如果检测通过，则清空该错误计数器的值，并退出当前任务。3.如权利要求2所述的方法，其中所述任务执行处理环节包括：步骤S201-1：根据异步等待标志位，判断是否正在等待异步回复，如果不是，则进入步骤S201-2，如果是，则进入步骤S201-3；步骤S201-2：判断当前正在执行哪项任务，根据任务编号调用任务执行函数，如果任务执行函数出错，则设置GSM状态变量中的模块错误位，并退出任务执行处理环节；如果任务执行函数没有出错，则在执行完毕后退出任务执行处理环节；步骤S201-3：检测是否接收到异步回复，如果异步回复超时或失败，则设置GSM状态变量中的模块错误位，并退出任务执行处理环节；如果没有检测到异步回复超时或失败，则继续进行异步回复成功检测，如果该异步回复成功，则重置所述异步等待标志位，并退出任务执行处理环节；如果仍然没有检测到异步回复成功，则直接退出任务执行处理环节。4.如权利要求3所述的方法，其中任务执行函数的运行方法包括：步骤S201-2-a：根据任务内容判断当前模块的状态，确定需要执行哪项功能封装函数；步骤S201-2-b：根据所确定的功能封装函数编号，调用相应功能封装函数；步骤S201-2-c：判断功能封装函数是否出错，如果出错，则返回“错误”，否则返回“正常”。5.如权利要求4所述的方法，其中所述功能封装函数将一条或多条AT命令组合，进行连续执行，对于短时间内...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜昊霖，牟荣增，王宏飞，
申请(专利权)人：中科院微电子研究所昆山分所，
类型：发明
国别省市：江苏,32