基于ARM/GPRS的宿舍信息發送系統

摘 要： 針對宿舍衛生和違規信息及時發送的需求，設計并實現了基于GPRS及Synchronization Services for ADO.NET同步技術的宿舍信息發送系統。該系統由服務器端、移動終端（采用基于ARM9的S3C2440微處理器）、GPRS網絡和手機接收終端組成。ARM控制器通過串口向GPRS模塊發送AT指令，將宿舍相關信息以短信形式發送至手機端，移動終端通過基于服務的同步技術實現與服務器端信息的同步。

關鍵詞： ARM； GPRS； Synchronization Services for ADO.NET； AT指令； 同步

中圖分類號：TP311.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）11-77-03

0 引言

宿舍是學生在校期間重要的生活場所，為保證有一個衛生、整潔和安全的生活環境，除了需要學生自我約束外，還需有相應的規章制度及定期的檢查督促制度，其中包括對違章電器進行不定期的檢查，對夜不歸宿、使用違章電器及衛生沒有達到要求的宿舍及時通知班主任。

傳統的做法是采用紙質的表格形式，操作流程是宿管人員將內容設計成表格，然后將表格打印出來，每天進行檢查時，將檢查的數據填寫到表格中。一般情況下，一個宿管人員負責整棟宿舍的檢查工作，待檢查完畢，已近中午。宿管人員上交材料后再由宿舍管理部門分發到系部，系部再將信息反饋給班主任，班主任時常是第二天上午才能接收到信息，這樣的信息不具有及時性。為了能將宿舍的各種信息及時反饋，本系統采用移動解決方案——基于ARM/GPRS的宿舍信息發送系統。宿管人員只需帶上移動設備，進入系統后，將檢查的結果直接錄入系統中，對于環境不理想或有違規情況的宿舍，通過系統的GPRS模塊以短信的形式及時反饋給相應的班主任。同時，將檢查的結果存入移動數據庫中，待檢查完后將移動數據庫中的信息同步到服務器（PC機），可以從桌面的數據庫系統中將所有信息導出到EXCEL中，這樣便于學期末匯總，以及優秀學生宿舍的評選，解決了信息發送不及時和紙質信息不易管理的問題。

1 系統設計

系統主要由服務器端、移動終端、GPRS網絡和手機終端四部分組成。GPRS網絡是移動終端和手機終端的傳輸介質。GPRS采用分組交換技術，它具有“高速”和“永遠在線”等優點，非常適合應用于信息傳送系統的無線傳輸。通過微軟ActiveSync同步程序或無線網絡可以將移動終端連接到服務器，實現信息的同步。系統框架如圖1所示。

1.1 移動終端

移動終端選擇Samsung公司基于ARM920T內核的S3C2440微處理器，嵌入式Windows CE 6.0操作系統以及Siemens公司的GPRS模塊MC39i組成信息發送平臺。GPRS模塊是實現信息發送功能的主要電子元件，通過串口接收AT指令，在模塊內插入手機SIM卡，可以與移動運營商的短信中心建立無線連接，從而實現短信的自由發送。

1.2 服務器端

服務器端主要是完成與移動設備端中的信息同步，數據庫采用SQL Server 2005，數據庫中數據表及表間關系如圖2所示。

2 系統實現

2.1 開發環境與關鍵技術

2.1.1 開發環境

系統采用交叉編譯的方式，使用Visual Studio 2008開發。

⑴ 服務器環境

服務器：IIS

數據庫：使用ADO.NET提供程序的任何數據庫，本系統使用SQL Server 2005。

安裝的組件：SQL Server Compact設備運行時的組件 （SSCEDeviceRuntime-CHS.msi）、支持移動設備數據同步的組件（SyncServices.msi）。

⑵ 移動設備環境

操作系統：Windows CE 6.0

在定制操作系統時，需勾選.Net FrameWork 3.5框架和支持SQL Server Compact 3.5本地數據庫管理組件。檢查設備是否支持SQL Server Compact 3.5，可以打開設備端Windows CE 6.0操作系統中的Windows文件夾，查看是否包含與SQL Server Compact數據庫有關的DLL文件。

2.1.2 關鍵技術

⑴ GPRS

GPRS是通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務，它以封包（Packet）方式來傳輸，具備隨時隨地聯機的特點，可以讓使用者隨時都在上線的狀態[1]。

本系統利用GPRS實現短信息的發送，通用的GPRS發送短信主要采用兩種模式：PDU模式與TEXT模式[2]。國內手機基本上不支持TEXT模式，它主要用于歐美地區。PDU模式被所有手機支持，可以使用任何字符集，也是手機默認的編碼方式。PDU模式收發短信可以使用三種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼[3]。UCS2編碼是Unicode編碼的一種，它采用兩個字節來編碼一個字符，一般用十六進制表示。本系統采用大多數手機默認的PDU模式的UCS2編碼，即短信以UCS2碼的形式進行發送，所以在發送信息之前需要對發送的信息內容按照指定的UCS2碼格式進行編碼，這樣才能正確地發送到目標手機上。

⑵ AT指令

AT即Attention，最初由美國Hayes公司推出，專門用于數據傳輸通信領域，目前已成為全球通用的標準[4]。本系統中使用的GPRS模塊是指帶有GPRS功能的GSM 模塊，它連接了移動設備與GPRS網絡，通過AT指令來控制短信的發送。

本系統中用到的AT指令主要有：AT+CSCA獲取短信中心號；AT+CMGS發送短消息；AT+CMGF選擇短消息信息格式[5]，設置0值時表示PDU模式，設置1值為TEXT模式。

⑶ Synchronization Services for ADO.NET同步技術

Synchronization Services for ADO.NET （以下簡稱Sync Services）是微軟公司推出的同步框架（Microsoft Synchronization Framework）中的一員，也是其重要的組成部分[6]。它支持數據庫與應用程序本地緩存之間的數據同步，SQL Server CE提供本地數據緩存的功能，Visual Studio 2008中增加了“本地數據緩存”項目，對Sync Service for ADO.NET提供了非常好的支持?？蛻舳说臄祿彺婕夹g除了提高訪問效率外，還可以減少客戶端對服務器的訪問壓力。

Sync Services提供了四種同步方式：僅下載同步、僅上傳同步、雙向同步、快照同步[7]。本系統僅需將客戶端的數據上傳到服務器，所以使用僅上傳同步方式，該同步方式用于在移動終端上插入數據，在同步過程中，會將移動終端數據庫中進行的插入和其他數據更改上載到服務器端。

2.2 主要模塊實現

系統運行界面如圖3所示。本系統設定宿舍衛生分數為10分制，當宿舍分數為9分及以下或出現違規情況時，“通知老師”按鈕激活，可將信息發送給老師。“保存”按鈕將信息插入到客戶端的數據庫中，在將設備連接到服務器端或網絡連接的情況下通過“同步”按鈕可以實現移動設備端與服務器端信息同步。

2.2.1 信息發送模塊

GPRS模塊通過串口采用串行異步數據傳輸方式進行通信，通過AT指令來發送UCS2格式編碼的PDU串。

⑴ PDU編碼

PDU編碼即將要發送的內容、發送到的手機號以及短信中心號轉換為UCS2格式編碼的PDU串。短信中心號和手機號編碼流程如圖4所示。

發送信息編碼的過程是：先將內容轉換為Unicode編碼，再將編碼長度除以2后格式化為兩位的16進制數。

由短信中心號、手機號和發送內容的PDU碼組合即為要發送的PDU串。

⑵ 信息發送

將信息以PDU編碼的形式進行發送，其流程如圖5所示。

信息發送的關鍵代碼如下：

利用串口類SerialPort打開與關閉串口。

打開串口：

AutoResetEvent receiveNow；

public SerialPort OpenPort（string pName，int pBaudRate，

int pDataBits，int pStopBits，int pParity，int pReadTimeout，

int pWriteTimeout）

{ receiveNow=new AutoResetEvent（1）；

SerialPort port=new SerialPort（）；

……//串口參數的設置

port.DataReceived+=new SerialDataReceivedEventHandler

（port_DataReceived）；

port.Open（）；

return port；

}

private void port_DataReceived（object sender，

SerialDataReceivedEventArgs e）

{ if （e.EventType==SerialData.Chars）

receiveNow.Set（）；

}

關閉串口：

public void ClosePort（SerialPort port）

{ port.Close（）；

port.DataReceived-=new SerialDataReceivedEventHandler

（port_DataReceived）；

port=1；

}

PDU碼信息發送：

public bool sendMsg（SerialPort port， string CenterNo，

string PhoneNo， string Message）

{ bool isSend=true；

try

{ PduEncode pEncode=new PduEncode（）；

//PduEncode類完成信息到PDU串的編碼

int length；

string SMSPdu=pEncode.GetPduEncode（CenterNo，

PhoneNo， Message， out length）；

string recieveData=ExecCommand（port， \"AT\"， 600）；

//利用定義的方法ExecCommand完成執行AT命令功能

recieveData=ExecCommand（port， \"AT+CMGF=0\"， 600）；

string command=\"AT+CMGS=\"+（15+length）.ToString（）；

recieveData=ExecCommand（port， command， 600）；

string s=new string（（char）26， 1）；

command=SMSPdu+s；

ExecCommand（port， command， 6000）；

return isSend；

}

catch

{ isSend=1；

return isSend；

}

}

2.2.2 信息同步模塊

移動終端與服務器端數據同步采用的是Synchronization Services for ADO.NET同步技術中的N層體系結構，即嵌入式移動設備端（以下簡稱客戶端）不能與服務器端直接進行數據同步通信，需通過中間層?？蛻舳瞬捎脙H上傳同步方式同步信息的過程如下。

⑴ 客戶端創建同步代理對象（繼承自SyncAgent），并調用其同步方法Synchronize（）。

⑵ 中間層調用服務器同步提供程序代理（繼承自ServerSyncProvider）的ApplyChanges（）、GetChanges（）等四個方法。

⑶ 服務器調用同步適配器，從而為服務器同步提供程序與服務器數據庫交互所需的增、刪、改命令。

⑷ 將數據增量返回服務器端、中間層和客戶端。

⑸ 同步代理服務器同步提供程序（繼承自ServerSyncProvider）檢索更改，將增量更改于服務器端數據庫。完成客戶端與服務器端數據同步。

3 結束語

本文以GPRS技術和Synchronization Services for ADO.NET同步技術為基礎，根據宿舍的具體需求，在基于ARM的嵌入式移動設備上設計并實現了一種宿舍信息發送系統，系統具有界面友好、方便操作、獲取宿舍相關信息速度快，以及信息發送及時等特點，該系統的投入使用減少了宿舍信息獲取過程中表格填寫、計算機錄入、紙質表格信息傳送等中間環節，提高了宿舍管理人員的工作效率，實現了宿舍信息及時發送。

參考文獻：

[1] 孫小春.GPRS技術及其應用研究[J].楊凌職業技術學院學報，2013.12（2）：51-53

[2] 王浩.基于WINCE模擬器的短信收發系統設計[J].南昌工程學院學報，2010.29（1）：9-13

[3] 呂延崗，任曉鵬，張紅瑞等.集成GSM短消息的網絡交互平臺設計[J].河北省科學院學報，2012.29（1）：15-28，27

[4] 逄玉俊，李姣，王慶輝.基于GPRS模塊的遠程毒氣監測系統設計[J].沈陽化工大學學報，2013.27（2）：155-158

[5] 張宏宇，侯立剛，耿淑琴等.一種短信控制的水浸報警系統設計[J].現代電子技術，2012.35（20）：1-4，8

[6] 王浩，楊正校，史桂紅.Windows CE系統應用開發編程[M].中國水利水電出版社，2011：139

[7] 蔡子昭，張禮中，王偉.SQL Server CE在野外采集系統中的應用[J].微計算機信息，2011.27（4）：64-66