GSM-модуль SIM300: основные характеристики и применение в системах телеметрии

Альтернативы SIM300 и перспективы развития

Хотя SIM300 остается популярным решением, существуют и более современные альтернативы:

• SIM800 — поддержка 2G сетей с улучшенными характеристиками
• SIM7000 — модуль с поддержкой NB-IoT и LTE Cat-M1
• SIM7020 — специализированный модуль для IoT-приложений

Тенденции развития GSM-модулей включают:

• Поддержку сетей 4G/5G
• Интеграцию GNSS-приемников
• Снижение энергопотребления
• Уменьшение размеров
• Расширение функциональности для IoT

Однако SIM300 по-прежнему остается надежным и проверенным решением для многих приложений, особенно в регионах с хорошим покрытием 2G сетей.

Лидер китайского рынка GSM/GPRS/EDGE модемов – компания Simcom выходит на российский рынок

О компании SIMCom Limited

Шанхайская компания SIMCom Limited основана в 2002 году как одно из основных направлений бизнеса группы SIM Technology Group, в сферу деятельности которой входит разработка и производство мобиль ных телефонов, LCD-дисплеев для портативной электроники, GSM/GPRS/EDGE-модулей и ряда других сопутствующих комплектующих. В группу SIM Technology входят три основные компании:

• Shanghai Sunrise — производитель LCD для мобильных телефонов и другой портативной электроники;
• Shanghai SIMCom — ведущий китайский производитель мобильных телефонов и на данный момент лидер китайского рынка встраиваемых модулей;
• Suncom Logistic — компания, ответственная за логистику, продажи и маркетинг товаров группы SIM Technology.

К 2004 году стремительно развивающаяся компания SIMCom Limited выпускала свыше 50 различных моделей мобильных телефонов стандарта GSM, отвечающих всем требованиям современного рынка.

Важнейшим направлением деятельности SIMCom считает разработку и производство встраиваемых GSM/GPRS/EDGE-модулей. По прогнозам ведущих мировых исследовательских агентств мировой рынок M2M-приложений к году обгонит рынок мобильных телефонов и будет составлять порядка $100 млрд.

С ростом рынка и ужесточением конкуренции среди производителей GSM-модемов падает их цена, открывая новые потенциальные области для их применения, о которых несколько лет назад никто и не думал. К основным телеметрическим приложениям, которые «на слуху» у россий ских производителей, можно отнести следующие:

• охранные системы;
• системы мониторинга транспорта и персональные навигационные системы;
• системы контроля и учета энергоресурсов;
• торгово-кассовое оборудование;
• WLL – стационарная телефония;
• телемедицина.

Модемы SIMCom

Как уже отмечалось, SIM Technology ставит своей целью идти в ногу с основными тенденциями развития рынка беспроводных M2M-решений, что находит отражение в ее продукции. В настоящее время компания производит модули SIM100, SIM200, SIM300 и SIM600, основные характеристики которых представлены в таблице. Остановимся подробнее на ключевых параметрах и основных отличиях модулей.

Таблица. Основные характеристики модулей SIM100S, SIM200, SIM300 и SIM600

Базовыми модулями, которые SIMCom позиционирует для российского рынка, являются SIM100 и SIM300. Оба модуля представляют собой трехдиапазонные модемы GSM/GPRS 900/1800/1900 MГц. Устройства обладают сходными характеристиками и отличаются размерами и версией чипсета Analog Devices, который лежит в их основе. При этом SIM300 является новым модемом, информация о нем еще не размещена на официальном сайте SIMCom [1]. Миниатюрный размер модема SIM300 (40×33×2,85 мм) позволяет разработчикам интегрировать его в мобильные устройства, такие как PDA и Smart phones.

Рис. 1. Внешний вид модуля SIM100S

Оба модуля поддерживают GPRS Class 10 и содержат встроенный стек TCP/IP, что существенно расширяет диапазон их применений. Модули также обладают всеми стандартными для данного класса устройств функциями, такими как поддержка SMS, CSD 14,4 кбит/с, USSD, Fax Group 3 Class 1, SIM Application Toolkit, программирование по последовательному интерфейсу с помощью AT-команд GSM07.07 07.05 и дополнительные команды SIMCom. Напряжение питания 3,4–4,5 В, рекомендованное — 4 В. Ток потребления в режиме SLEEP — 2,5 мA.

К важным преимуществам всех модемов SIMCom следует отнести встроенный интерфейс SPI для управления внешним LCD-дисплеем. Помимо этого все модули обладают поддержкой аудио-интерфейсов — двумя встроенными аудиоканалами, включающими два микрофонных входа и два выхода. Детальные характеристики аудиоканалов приведены в технической документации.

Еще одной полезной особенностью модемов Simcom является наличие альтернативного подключения антенны, как к 50-Ом ВЧ коннектору, так и непосредственно, пайка кабеля к металлизированной площадке на модеме, что довольно удобно для портативных приложений и при включении собственных антенн заказчика.

В модуль SIM300 также встроен АЦП общего назначения, предназначенный для мониторинга внешнего аналогового напряжения (например, от температурного датчика). Пользователь может с помощью специальной AT-команды определить значение напряжения, поданного на отдельный вывод модуля.

Модем SIM200 (рис. 2) является 4-диапазонным модулем GSM/GPRS 850/900/1800/1900 MГц. Такая универсальность позволяет включать его в проекты, требующие перемещения конечного устройства между странами с различной базовой инфраструктурой GSM-сети. В остальном по функциональности SIM200 не отличается от описанного выше SIM100S и имеет сходные с SIM300 размеры.

Рис. 2. Внешний вид модуля SIM200

Наконец, одна из последних разработок SIMCom — SIM600 — высокопроизводительный GSM/GPRS/EDGE-модуль, тоже работающий в четырех диапазонах GSM. SIM600 обладает 100-выводным разъемом и расширенной функциональностью. Поддержка EGPRS/EDGE, уже работающего у операторов большой тройки в ряде российских регионов в тестовом режиме, позволяет модулю принимать данные со скоростью 180 кбит/с. Помимо этого, модуль обладает поддержкой LCD, внешней камеры, IrDA, USB, BlueTooth, клавиатуры 5×5, а также интерфейсом с дополнительным модулем памяти.

В планах SIMCom — производство модуля с интегрированным GPS-приемником на основе последнего чипсета компании SiRF Technology.

Резюмируя все выше сказанное, можно сказать, что у ведущих европейских производителей Wavecom, Siemens и SonyEricsson появился серьезный конкурент, линейка модулей которого не уступает последним. И пусть модули Simcom не обладают некоторыми особенностями, присущими Wavecom и SonyEricsson, как, например, возможность использования внутренних ресурсов процессора, практика показывает, что определяющими факторами в большинстве случаев являются цена и надежность модема. А здесь, SIM Technology есть, что сказать конкурентам.

Литература

1. http://www.sim.com
2. http://www.macrogroup.ru/documentation/manufacturer.xhtml?id=666 /ссылка утрачена/
3. http://www.macrogroup.ru/manufacturers/page.xhtml?id=89 /ссылка утрачена/
4. Пушкарев О. EDGE — технология высокоскоростной передачи в GSM-сетях // Беспроводные технологии. 2005. № 1.

Исследование GSM модуля SIM300. Часть2

Модуль SIM300 является трехдиапазонным GSM/GPRS предназначены для работы в приложениях, связанных с передачей данных посредством GPRS канала: для передачи голоса, коротких (SMS) и факсимильных сообщений в системах удаленного контроля и мониторинга, в измерительных системах и телеметрии, системах безопасности и оповещения, в PCI-модемах.

Примеры других модулей.

Примеры различных модулей компании SIMCOM приведены на рис.1

Рисунок1. GSM модули SIMCOM 

Как видно из схемы, модули могут содержать не только GSM модуль, но и модули GPS,Bluetooth, а также иметь различное количество диапазонов рабочих частот.

 Помимо GSM модулей в начтоящее время применяются WCDMA/HSPA модули.(рис.2)

Рисунок2.WCDMA/HSPA модули SIMCOM

 Помимо компании SIMCOM на ранке представлены модули ведущих мировых производителей (Siemens, Wavecom/SE, Enfora, Motorola, Nokia, Simcom и др.) с различными техническими параметрами и ценами. Основные технические характеристики модулей ведущих мировых производителе мало отличаются друг от друга в одноименном классе. Основная конкурентная борьба ведется в области сервисных функций, надежности, размерах, энергопотреблении.

 Возможности модуля SIM300:

Передача речи.

• Телефонная связь
• Аварийные вызовы
• Режимы сжатия данных:
• полноскоростной режим (Full Rate)
• полускоростной режим (Half Rate)
• улучшенное качество речи (Enhanced Full Rate)
• Подавление эхо и уменьшение шумов
• Передача сигналов DTMF

 Передача данных GSM модуля:

 General Packet Radio Service (GPRS) Class 10 обеспечивает работу GSM модулю в режиме голосового соединения или пакетной передачи данных с возможностью автоматического переключения между режимами. Модуль позволяет передавать данные со скоростью до 9 600 бит/с, а принимать со скоростью до 38 400 бит/с.

Circuit Switched Data (CSD) обеспечивает работу GSM модулю со скоростью до 9 600 бит/c.

High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) позволяет GSM модулю передавать данные со скоростью 9 600 бит/с, а принимать со скоростью до 19 200 бит/c.

 GPRS (TCP/IP UDP):

TCP/IP/UDP стек уже интегрирован в аппаратно-программное обеспечение GSM модуля. Это снимает с разработчика необходимость его реализации в собственной программе.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети Internet и обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса.

File Transfer Protocol (FTP) может вызывать несколько команд, которые позволяют GSM модулю просмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один или несколько файлов.

SMS сервис GSM модуля:

• Прием текстовых и PDU сообщений
• Передача текстовых и PDU сообщений
• Прием широковещательных сообщений
• Подтверждение о получении SMS
• Соединение до 6 сообщений при одной отправке.

Максимальная длина одного сообщения 160 символов при использовании 7-bit кодирования и 140 символов при 8-bit кодировании. При использовании так называемой кириллической кодировки UCS2 возможно читать и посылать сообщения по-русски и тогда максимальная длина сообщения сокращается до 70 символов из-за того, что на каждый символ этой кодировки требуется 2 байта

Дополнительные возможности GSM модуля: 

• Переадресация вызовов
• Блокирование и запрет вызовов
• Ожидание и удержание вызова
• Конференц-связь
• Звонки только по разрешенным номерам
• Определение номера входящего звонка
• Выбор оператора и предпочтительной сети
• Возможность иметь две независимые линии со своими номерами
• Просмотр остатка на счете
• Регулировка громкости звука
• Уведомление о разряде аккумулятора
• Обслуживание телефонной книги
• Часы и будильник
• USSD и поддержка UCS2

 Управление модулем производится с помощью AT команд (GSM07. 05, GSM07.07,«ITU-T recommendation V.25ter» и AT команды, разработанные SIMCOM ) через последовательный порт, подключаемый к COM-порту компьютера. Для ввода команд через ПК используется HyperTerminal (Windows), GTKTERM (Linux) и их аналоги для различных платформ.  

 Рисунок3. Главное окно HyperTerminal

 AT-команды.

 AT-команды (набор команд Hayes) — набор команд, разработанных в 1977 году компанией Hayes для собственной разработки, модема «Smartmodem 300 baud». Набор команд состоит из серий коротких текстовых строк, которые объединяют вместе, чтобы сформировать полные команды операций, таких как набор номера, начала соединения или изменения параметров подключения.

Для того, чтобы модем распознал эти команды, они должны быть записаны в специфической форме. Каждая команда всегда начинается буквами AT или at (от англ. ATtention, за что и получили своё название), дополненных одной или больше командой и завершаемой в конце нажатием клавиши Enter (существу. Команды воспринимаются модемом только тогда, когда он находится в «командном режиме» или offline.

AT-команды обычно отправляются модему посредством коммуникационного программного обеспечения, но также могут быть введены пользователем вручную, с компьютерной клавиатуры.

Стандартизация набора команд Hayes (и AT-команд) выразилась в документе под названием Data Transmission Systems and Equipment — Serial Asynchronous Automatic Dialing and Control, известном как TIA/EIA-602. Далее, ITU-T выпустила документ V.250 (так же известный как V.25ter), содержащий все команды TIA/EIA-602 и несколько дополнительных. После чего был выпущен TIA/EIA-602-A содержащий только ссылки на V.250 и небольшую историческую справку.

Набор команд и архитектура оказались весьма удачными и неоднократно расширялись и дополнялись. ETSI выпустил ряд стандартов описывающих управление мобильными телефонами и модемами стандарта GSM, таких как GSM07.05 и GSM07.07. Некоторые производители коммуникационного оборудования дополняют стандартный набор AT-команд воими собственными расширениями.

 Командная строка для АТ-команд

Все АТ-команды, за исключением двух, должны начинаться с символов. Исключение составляют escape-последовательность +++ и команда повтора /. Префикс командной строки (символы at) не чувствителен к регистру. На одной строке вы можете ввести одну или несколько команд. В последнем случае, все команды могут разделяться пробелами, которые игнорируются модемом через его интерпретатор АТ-команд.

В командную строку вы можете ввести до 39 знаков, включая А и Т, исключая пробелы и возвраты каретки. Если вы введете более, чем 39 знаков, на экране появится сообщение о синтаксической ошибке.

Подтверждение команд at

Большинство АТ-команд, набранных в командной строке модем немедленно подтверждает. Как только вы введете последний символ команды и нажмете возврат каретки, модем ответит на это выводом краткого сообщения: ОК

Основные команды at

Следующие основные команды at доступны только в терминальном режиме работы модема.

 at С этого префикса начинаются все (кроме двух) команды at.

d Набрать номер. Вы можете использовать эту команду для того, чтобы набрать номер телефона прямо из командной строки. Формат команды следующий:

atd [string] Параметр string может содержать до 45 символов. Не используйте здесь круглые скобки или дефисы.

+++ esc-последовательность. Это одна из двух команд, которая не используются в префиксе at. После того, как произошло соединение с другим модемом, может понадобиться возвратиться в командный режим. Для этого вы должны набрать на клавиатуре три раза подряд символ +. После этого, модем ответит сообщением ОК и вы вновь возвратитесь в командный режим.

А/ Повтор. Эта команда не использует префикс at и вам не нужно нажимать возврат каретки. Ввод этой команды заставляет модем повторить последнюю введенную команду at. Весьма полезная команда для повторного набора телефонного номера.

Н Повесить трубку. Эта команда посылает в модем сигнал, после которого происходит отключение от линии.

О online-режим работы с модемом. Эта команда возвращает модем в режим непосредственного управления. Обычно используется для того, чтобы возобновить связь после ввода escape-последовательности +++.

Все поддерживаемые модулем AT-команды сведены в таблицу, находящиеся в руководстве по эксплуатации модуля.

Простейшие примеры.

 Входящий голосовой вызов 

 При помощи любого телефона набираем номер SIM-карты, установленной на отладочной плате. В окне GTKTERM (HyperTerminal) появятся сообщения:

RING

RING

RING

Для ответа на входящий звонок существует следующая команда:

ATA

Для отклонения звонка или прекращения разговора необходимо ввести:

ATH

 Исходящий голосовой вызов 

Для того чтобы совершить звонок с использованием GSM/GPRS модема, необходимо ввести команду:

ATD8921ххххххх;

 Обратите внимание, что команда пишется слитно, номер телефона не выделяется кавычками. При совершении голосового вызова всегда необходимо ставить точку с запятой после номера телефона.

В данном модуле предусмотрена функция повторного звонка по по-

следнему надранному номеру (REDIAL):

ATDL

Для завершения вызова также необходимо ввести команду ATH.

Литература:

1. http://telematika.com.ua/content/view/57/35/lang,GPS-monitoring/
2. https://secure.wikimedia.org/wikipedia/en/wiki/Hayes_command_set
3. http://articles.org.ru/cfaq/index.php?qid=1101&frommostrecent=yes

Как связать модем GSM (SIM 300) с ATmega32 для отправки и получения SMS-сообщений (часть 42/46)

Что такое модем GSM?

GSM расшифровывается как Global System for Mobile Communications. Это набор стандартов, разработанный Европейским институтом стандартов телекоммуникаций (ETSI) для описания протоколов цифровых сотовых сетей второго поколения (2G), используемых мобильными телефонами.

Модем — это устройство, которое модулирует и демодулирует сигналы в соответствии с требованиями связи. Он модулирует аналоговый несущий сигнал для кодирования цифровой информации, а также демодулирует такой несущий сигнал для декодирования передаваемой информации.

GSM-модем — это устройство, которое модулирует и демодулирует сигналы GSM и, в данном случае, сигналы 2G. Мы используем модем SIMCOM SIM300. Это трехдиапазонный модем GSM/GPRS, так как он может обнаруживать и работать на трех частотах (EGSM 900 МГц, DCS 1800 МГц и PCS1900 МГц). Рабочие частоты по умолчанию: EGSM 900 МГц и DCS 1800 МГц.

Sim300 широко используется во многих проектах, поэтому для этого было разработано множество вариантов макетных плат. Эти макетные платы оснащены различными функциями, облегчающими связь с модулем SIM300. Некоторые платы имеют только интерфейс TTL, некоторые платы имеют интерфейс RS232, а некоторые — интерфейс USB. Если на вашем ПК есть последовательный порт (DB9) вы можете купить модем GSM, который имеет интерфейсы TTL и RS232 в экономичном режиме.

GSM-модуль Sim300, используемый здесь, состоит из интерфейса TTL и интерфейса RS232. Интерфейс TTL позволяет нам напрямую взаимодействовать с микроконтроллером, а интерфейс RS232 включает в себя микросхему MAX232 для обеспечения связи с ПК. Он также состоит из зуммера, антенны и слота для SIM-карты. Sim300 в этом приложении используется как DCE (оконечное оборудование канала передачи данных), а ПК — как DTE (оконечное оборудование данных).

Зачем использовать модем GSM

Технология GSM развилась настолько, что буквально нет места на земле, где бы не было сигнала GSM. В таком сценарии GSM предоставляет нам широкие возможности для удаленного управления вещами из любого места одним кончиком пальца. GSM также обеспечивает простоту и надежность связи.

Некоторые AT-команды

GSM-модуль Sim300 можно использовать для отправки и получения SMS-сообщений, подключая его к ПК, когда SIM-карта вставлена. GSM-модему можно отправлять команды для отправки или получения SMS с ПК через COM-порт (последовательный порт или USB). Эти команды называются AT-команды . С помощью AT-команд мы можем выполнять несколько действий, таких как отправка и получение SMS, MMS и т. д. Sim300 имеет интерфейс RS232, и его можно использовать для связи с ПК. Sim300 обычно работает со скоростью 9600 бод, с 1 стоповым битом, без четности, без аппаратного управления и 8 битами данных. Мы увидим некоторые из AT-команд, необходимых для отправки и получения SMS.

Некоторые другие команды могут зависеть от устройства и могут работать или не работать на всех модемах. Лучше

использовать AT-команды, указанные для используемого модема.

Использование модема GSM

Сначала мы попытаемся установить связь с модемом с помощью ПК (гипертерминала).

1. Настройка нового подключения в Гипертерминале

Рис. 1: Скриншот создания нового подключения в Гипертерминале

2. Выбор порта:

Рис. 2. Скриншот Выбор порта на гипертерминале

Выберите COMPORT, к которому подключен ваш модем. Если вы используете DB9разъем, это COM1, и если вы используете USB-разъем, он будет отображаться в раскрывающемся меню.

3. Свойства COM

Установите свойства COM, как показано на рисунке, и нажмите кнопку OK.

Рис. 3: Скриншот свойств COM на гипертерминале

4. Отправка команд на модем

Рис. 4 : Скриншот AT-команд для GSM-модема на гипертерминале

Теперь включите GSM-модем и подождите, пока на терминале не появится сообщение «Call Ready». Введите AT и нажмите кнопку «Ввод». Вы увидите OK на гипертерминале. Точно так же попробуйте другие команды.

Рис. 5: Скриншот AT-команд для GSM-модема на гипертерминале

Использование UART микроконтроллера Atmega32 для связи с модемом