GSM модуль и Arduino

При помощи Arduino GSM модулей можно подключатся к удаленным устройства использую сотовую связь. Передача данных или команд осуществляется при помощи SMS команд или же через подключение через интернет, которое открыто через GPRS.

GSM модуль используется совместно с Arduino и расширяют его функционал, такой как отправка SMS, соединение и передача данных через GRPS, совершение звонков. Наиболее популярные и часто используемые модули SIM900, SIM800L, A6, A7.

GSM модуль SIM900

Этот модуль нашел свое применение в различных автоматизированных системах. Обмен данным с устройствами происходит по интерфейсу UART. Также при его помощи можно делать звонки и обмениваться текстовыми сообщениями. Отправка SMS может использоваться в охранных системах. Также на нем можно отслеживать маршрут совместно с Глонасс или GPS устройством.

Модуль работает на микросхеме SIM900 производимой SIMCom Wireless Solution.

Характеристики модуля SIM900

• напряжение питания 4,8-5,2 В;
• потребляемы ток в рабочем режиме 450 мА, максимальный ток в импульсном режиме 2 А;
• поддержка 2G;
• мощность передачи: 1 Вт 1800 и 1900 МГц, 2 Вт 850 и 900 МГц;
• имеются встроенные протоколы TCP и UDP;
• GPRS multi-slot class 10/8;
• рабочая температура от -30 С до 75 С.

GSM модуль SIM800L

Модуль сделан на базе компонента SIM800L и также предназначен для отправки SMS, совершения звонков и обмена какими либо данными при помощи GPRS. В модуль можно установить микро сим карту. В устройстве есть встроенная антенна и разъем, к этому  разъему можно прицепить антенну. Запитать модуль можно от внешнего источника или через DC-DC преобразователь. Управлять модулем можно через UART , подавая команды с компьютера, Arduino, Raspberry Pi или аналогичные устройства.

Технические характеристики:

• напряжение питания 3,7В – 4,2В;
• поддержка 4х диапазонной сети 900/1800/1900 МГц;
• GPRS class 12 (85.6 кБ/с);
• максимальный ток 500 мА;
• поддержка 2G;
• автоматический поиск в четырех частотных диапазонах;
• рабочая температура от –30 С до 75 С.

GSM модуль A6

Модуль A6 создан фирмой AI-THINKER в 2016 году. Устройство предназначено для обмена SMS-сообщениями и обмена данными по GPRS. Плата небольшое энергопотребление и небольшими размерами. Модуль совместим с операторами российских сетей. В модуль есть поддержка карт формата микросим.

Технические характеристики:

• напряжение питания 4,5 – 5,5В;
• диапазон рабочих температур от -30 С до 80 С;
• максимальный ток потребление 900мА;
• GPRS Class 10;
• поддержка протоколов PPP, TCP, UDP, MUX.

GSM модуль A7

A7 является новейшим модулем от фирмы AI-THINKER. В отличии от A6 имеет встроенный GPS, который упрощает конструкцию. Модуль  также поддерживает микросим карты. Есть функция передачи данных по GPRS, прием сигналов по GPS.

Технические характеристики:

• напряжение питания 3,3В-4,6В;
• частоты 850/900/1800/1900 МГц;
• GPRS Class 10: Макс. 85.6 кбит;
• подавление эха и шумов.

Подключение GSM модулей к Arduino

Подключение модуля SIM800

Итак для того чтобы подключить модуль SIM800L к Arduino. Понадобится понижающий преобразователь напряжения, который обеспечит нас напряжением в 3.7 В.

Распиновка выводов модуля SIM800

Схема подключения модуля SIM800 к Arduino Uno

Схема подключение модуля A6 к Arduino Uno

Модуль A6 стоит несколько дешевле, чем SIM900, а подключать к Arduino его гораздо проще. Модуль запитывается от напряжением 5 В, поэтому не нужно всякие там преобразователи, подаем 5 В и все.

Ножку RX с модуля подключается к TX на Arduino,а ножка TX подключается к пину RX на Ardiono. GND с модуля соединяется с GND на Arduino. Вывод VCC на модуле соединяется с PWR_KEY.

Схема подключение модуля  SIM900 к Arduino

Перед тем как подключить нужно обратить внимание на напряжение питания шилда. Ток можеть быть 15-2 А в процессе звонка или отправки, по этой причине не нужно подключать шилд напрямую от Ардуино.

Перед тем как подключить Arduino, cначала нужно нужно установить сим-карту на GSM-GPRS шилд и выставить джамперы TX и RX, как показано на рисунке.

Подключать нужно по следующей схеме – первый провод (желтый) с шилда подключается к TX на Ардуино. Второй провод (зеленый провод) подключается к RX на Ардуино. GND с шилда соединяется с GND Arduino. Напряжение на микроконтроллер поступает через USB кабель либо любой внешний источник питания главное чтобы было 5 В.

Схема подключения модуля  SIM900 к Arduino

Для того чтобы проверить корректность собранной схемы нужно сделать сделать следующие шаги:

• соединить на Arduino выводы RESET и GND (в результате данные будут передаваться напрямую от шилда к компьютеру);
• вставить сим-карту в шилд и подать питание на шилд;
• плату Arduino нужно подключить к компьютеру и нажать кнопку включения.

Если все шаги выполнены правильно, загорится красный светодиод а зеленый начнет мигать.

AT-команды взаимодействия с модулем GSM

Для начала работы с GSM модулями нужно установить библиотеку GPRS_Shield_Arduino

AT-команды – это специальные команды для модема, которые состоят из коротких текстовых строк. Для того чтобы модем распознал отправленную ему команду, строка обязательно должна начинаться с символов at.  Восприниматься строка будет только тогда, когда GSM модем , будет пребывать в командном режиме.

Отправку AT-команд можно осуществлять с помощью коммуникационного программного обеспечения или же вручную с клавиатуры.

Большинство команд можно разделить на 3 режима:

• тестовый, в котором модуль отвечает, поддерживает ли команду;
• чтение – выдача текущих параметров команды;
• запись – произойдет записывание новых значений.

Список наиболее используемых AT-команд:

• AT – проверка правильности подключения GSM модуля. Если все исправно, то возвращается OK;
• A/ – повтор предыдущей команды;
• AT+IPR? – получение информации о скорости порта. Ответом будет +IPR: 0 OK (0 в данном случае – автоматически);
• AT+ICF? – настройка передачи. В ответ придет +ICF: бит, четность;
• AT+IFC? – контроль передачи. Ответом будет +IFC: терминал от модуля, модуль от терминала (0 – отсутствует контроль, 1 – программный контроль, 2 – аппаратный);
• AT+GCAP – показывает возможности модуля. Пример ответа – +GCAP:+FCLASS,+CGSM;
• AT+GSN – получение IMEI модуля. Пример ответа 01322600XXXXXXX;
• AT+COPS? – показывает доступные операторы;
• AT+CPAS – состояние модуля. Ответ +CPAS: 0. 0 – готовность к работе, 3 – входящий звонок, 4 – голосовое соединение, 2 – неизвестно;
• AT+CCLK? – информация о текущем времени и дате;
• AT+CLIP=1 – включение/выключение АОН. 1 – включен, 0 – выключен;
• AT+CSCB=0 – прием специальных смс-сообщений. 0 – разрешено, 1 – запрещено;
• AT+CSCS= “GSM” – кодирование смс-сообщения. Можно выбрать одну из следующих кодировок: IRA, GSM, UCS2, HEX, PCCP, PCDN, 8859-1;
• AT+CMEE=0 – получение информации об ошибке;
• AT+CPIN=XXXX – ввод пин-кода сим-карты;
• AT&F – сброс до заводских настроек;
• AT+CPOWD=1 – срочное(0) или нормальное(1) выключение модуля;
• ATD+790XXXXXXXX – звонок на номер +790XXXXXXXX;
• ATA – ответ на вызов;
• AT+CMGS=»”+790XXXXXXXX”» Test sms – отправка смс-сообщения на номер +790XXXXXXXX;

В данном случае представлены основные команды для модуля SIM900. У других модулей команды незначительно отличаются.

Данные в модуль отправляются через специальную программу «терминал», которая устанавливается на ПК. Подавать команды модулю можно также через мониторинг порта в Arduino IDE.

Отправка SMS-сообщений AT командами SIM900

В примере используются команды стандарта GSM 07.05.

Перед тем как начать отправку сообщения необходимо провести настройку модуля.

Для начала нужно перевести формат передаваемого модулю текста сообщения в текстовый режим командой «AT+CMGF=1\\r».

По умолчанию используется режим PDU, а сообщения передаются в HEX-виде, а это не очень удобно.

Нужно перевести кодировку на GSM при помощи команды «AT+CSCS=»GSM»\\r»

Кодировка определяет  вид передаваемого номера телефонов, текста сообщений и USSD-запросы.

Самой удобный является «GSM», где символы представлены в ASCII кодах и их без труда понимает компилятор.

Но есть минусы будет доступна только латиница.

Для кириллицы необходимо использовать режим «UCS2» Unicode. Далее пока рассмотрим вариант с кириллицей

Отправка SMS сообщения

1. Отправляем команду «AT+CMGS=»+79XXXXXXXXX»\\r», ответом будет приглашение набрать текст сообщения — символ ‘>’.
2. Отправляем текст. По окончании нужно отправить код комбинации клавиш Ctrl+Z (код 0x1A), только тогда модуль поймет, что текст набран и можно посылать сообщение адресату.
3. Получаем «OK» — поздравляю, сообщение улетело.

Прием голосового звонка

Для начала нужно подсоединить к модулю динамик и микрофон. При получении звонка отобразиться номер, с которого он совершен. Для начала работы необходимо подцепить библиотеку GSM:

#include <GSM.h>

Если сим-карта заблокирована, то необходимо ввести ее пин-код. Если пин-код не требуется, это поле нужно оставить пустым.

#define PINNUMBER “”

В setup() должна быть произведена инициализация передачи данных на компьютер. Следующим шагом будет создание локальной переменной, чтобы отследить статус подключения к сети. Скетч не будет запущен, пока сим-карта не подключена к сети.

boolean notConnected = true;

С помощью функции gsmAccess.begin() происходит подключение к сети. При установлении соединения вернется значение GSM_READY.

vcs.hangCall(); – функция, показывающая, что модем готов принимать звонки.

getvoiceCallStatus() – определяет статус скетча. Если кто-то звонит, она возвращает значение RECEIVINGCALL. Для записи номера нужно воспользоваться функцией retrieveCallingNumber(). Когда будет совершен ответ на звонок, вернется TALKING. Затем скетч будет ждать символа новой строки, чтобы прервать разговор.