Как установить GSM модуль для управления сигнализацией StarLine A93. Освоение GSM на базе модуля SIM900D Gsm модуль a7 подключение к ардуино

Обзор платы GSM/GPRS SIM900 Shield

Плата Arduino GPRS/GSM Shield (рисунок 1) предоставляет нам возможность использовать для удаленного приема и передачи данных мобильной GSM-связи. Осуществить это можно тремя способами:

используя отправку/прием коротких текстовых сообщений (SMS);

отправкой голосовых (аудио) команд на основе технологий CSD (стандартная технология передачи данных в сети GSM) и/или DTMF (двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера);

используя пакетную передачу данных на основе технологии GPRS.

Плата построена на базе модуля SIMCom SIM900.

Также на ней расположены:

слот для SIM-карты;

джек 3,5 мм для аудио-входа и выхода;

разъём для внешней антенны.

Общение с платой производится через serial-соединение с помощью набора AT-команд. С помощью перемычек на плате возможно установить используемые для коммуникации контакты: аппаратные 0- 1-й или 2-3 (на некоторых платах) 7- 8-й для работы через SoftwareSerial.

Рисунок 1. GPS GPRS shield.

Плату GSM GPRS SIM900 Shield можно включить двумя способами:

аппаратным (нажатие кнопки PWRKEY);

программным.

Подключение к плате Arduino

Плата GSM GPRS SIM900 Shield сделана в формате шилда для плат Ардуино. Контакты шилда (гребенки) легко вставляются в разъемы платы, образуя при этом "бутерброд" (рисунок 2).

Рисунок 2. Установка GPS GPRS shield на плату Arduino.

Управление модулем GSM GPRS SIM900 с помощью AT-команд

Рассмотрим управление модулем GSM GPRS shield с помощью AT-команд. Для этого установим модуль на и подключим её к компьютеру. Arduino-скетч отправки и получения данных между компьютером и модулем GSM GPRS shield через плату показан в листинге 1.

Листинг 1

#include

// создание объекта

SoftwareSerial grs(7, 8); // RX, TX

// скорость обмена

#define GSMbaud 9600

Serial.begin(9600);

gsm.begin(GSMbaud);

Serial.println("Start");

if (Serial.available()) {

str1 = Serial.readStringUntil("\n");

str1.toCharArray(buffer, hh.length() + 1);

gsm.write(buffer);

gsm.board.write("\n");

if (gsm.available()) {

Serial.write(gprs.read());

Загружаем скетч на плату ардуино, открываем монитор последовательного порта и набираем команды установки режима:

Команда проверки подключения модуля к GPRS-сети, которую при ответе COMMAND NO RESPONSE необходимо постоянно повторять

Подключаемся к точке доступа оператора связи. Для Билайн:

AT + CGDCONT = 1, "IP", "internet.beeline.ru"

AT + CSTT = "internet.beeline.ru","", ""

Установка интернет-соединения:

AT + CGACT = 1,1

Обращение к интернет-ресурсу

Весь процесс подключения представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Процесс работы с модулем GSM GPRS SIM800 в мониторе последовательного порта.

Пример отправки sms-сообщений с платы Arduino

Рассмотрим пример использования отправки sms-сообщений при уменьшении температуры воздуха в помещении ниже определенного значения. Нам потребуются следующие детали:

модуль GSM GPRS Shield – 1 шт;

sim-карта сотового оператора с положительным балансом;

блок питания 12В – 1 шт;

Схема подключения показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема подключения для отправки sms-сообщений при низких значениях температуры воздуха.

Приступим к написанию скетча. Каждые 30 секунд получаем данные влажности и температуры с датчика DHT11. Используем библиотеку DHT. При значении температуры ниже критического отправляем sms на номер указанный в константе PHONE. И делаем паузу на 10 минут.

Содержимое скетча показано в листинге 2.

Листинг 2

// подключение библиотек

#include

#include "DHT.h"

// телефон для отправки sms

#define PHONE_NUMBER "+7928222222"

// создание объектов

SoftwareSerial gsm(7, 8);

DHT sensorDHT(2, DHT22);

// пороговое значение температуры

#define TEMPP 18

unsigned long millissend;

// запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

// запуск датчика DHT

sensorDHT.begin();

// запуск SoftwareSerial

gsm.begin(9600);

if (millis()-millissend>30*1000) { // показания каждые 30 секунд?

// получение данных с датчика DHT

int h = sensorDHT.readHumidity();

int t = sensorDHT.readTemperature();

if(t

// отправить sms

// ждем 10 минут

delay(10*60*1000);

millissend=millis();

// отправка sms

void SendSMS(int t) {

// установка text mode

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

// телефон

gsm.println(PHONE_NUMBER);

gsm.println("\"");

// отправить данные t

// окончание передачи

gsm.println((char)26);

Загружаем скетч, проверяем событие прихода sms-сообщения на выбранный номер телефона при критическом значении температуры.

Рисунок 5. Схема в сборе.

Создадим прошивку получения данных при отправке sms-сообщения на sim-карту, находящийся в модуле GSM GPRS shield. Содержимое скетча показано в листинге 3.

Листинг 3

// подключение библиотек

#include

#include "DHT.h"

// создание объектов

SoftwareSerial gsm(7, 8);

DHT sensorDHT(2, DHT22);

// переменные

String phone = ""

String str1 = ""; //

boolean isSMS = false;

// подключение последовательного порта

Serial.begin(9600);

// запуск датчика DHT

// запуск SoftwareSerial

gsm.begin(9600);

// Настройка приёма сообщений

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

gsm.print("AT+IFC=1, 1\r");

gsm.print("AT+CPBS=\"SM\"\r");

gsm.print("AT+CNMI=1,2,2,1,0\r");

if (gsm.available()) {

char c = gsm.read();

if ("\r" == c) {

if (isSMS) { // текущая строка - sms-сообщение,

if (!str1.compareTo("tmp")) { // текст sms - tmp

// отправить sms на приходящий номер

// получение данных

int t = dht.readTemperature();

// AT-команда установки text mode

gsm.print("AT+CMGF=1\r");

// номер телефона получателя

gsm.println("AT + CMGS = \"");

gsm.println(phone);

gsm.println("\"");

// сообщение – данные температуры

// окончание передачи

gsm.println((char)26);

Serial.println(currStr);

if (str1.startsWith("+CMT")) {

Serial.println(str1);

// выделить из сообщения номер телефона

phone=str1.substring(7,19);

Serial.println(phone);

// если текущая строка начинается с "+CMT",

// то следующая строка является сообщением

else if ("\n" != c) {

str1 += String(c);

Загружаем скетч на плату, отправляем sms-сообщение с текстом tmp на sim-карту и получаем в ответ sms-сообщение с данными температуры.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Нет связи с Arduino по последовательному порту.

Проверьте питание платы.

Проверьте правильность установки перемычек.

2. Не отправляются sms-сообщения

Проверьте наличие внешнего питание GSM GPRS shield.

Проверьте баланс sim-карты.

Важной составляющей автоматизации любого объекта является система мониторинга и контроля. Если управлять объектом на небольших расстояниях (до нескольких сот метров) не вызывает больших проблем - можно использовать индивидуальные маломощные приемо-передатчики. То с мониторингом удаленных объектов такой прием не прокатит, организовать собственный радиоканал, скажем на 100 км, так просто не выйдет. Но тут есть один выход - можно использовать развернутые повсеместно сети сотовых операторов. Для этого есть даже специализированные GSM-модули, прикидывающиеся в сети опсоса простым мобильником. Один из таких GSM-модулей SIM900D попал ко мне в руки (за что спасибо товарищу RD3AVJ), о нем и пойдет речь.

SIM900D по сути является законченным устройством, который способен задействовать большинство услуг сотовой связи: совершать и принимать звонки, слать и получать SMS и MMS, использовать GPRS и заходить на FTP. Плюс такие плюшки как встроенный контроллер заряда Li-Ion батарей, часы реального времени, выход ШИМ интерфейс для подключения дисплея и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

Для начала работы модуля нужно минимум внешних элементов и питание, но обо всем по порядку.

ПИТАНИЕ

Модуль необходимо запитывать постоянноым напряжением в диапазоне 3,2-4,5 вольта. Плюс питания подводится к выводам 38-39 (VBAT). Земля подводится ко всем выводам GND.

Потребление в режиме ожидания составляет всего 1мА, но следует учитывать что во время регистрации сети или при плохом сигнале модуль задирает мощность и потребление кратковременно может подниматься до 2 А. Источник питания должен быть готов к этому и электролиты на пару тысяч микрофарад здесь лишними не будут.

В случае автономной работы рекомендуется использовать Li-Ion аккумуляторы, которые модуль может сам и подзаряжать. Для этого имеется встроенный контроллер заряда. Чтобы модуль мог контроллировать процесс заряда, имеется вход TEMP_BAT (27 вывод). К этому выводу подключается третий вывод аккумулятора (это вывод встроенного в аккумулятор термистра) и в случае перегрева акка, зарядка будет прекращена.

Источник питания для заряда аккумулятора подключается к выводу VCHG (28 вывод). Напряжение источника может находиться в диапазоне 5-6 Вольт с возможностью тянуть ток до 750 мА.

Заряд начинается автоматически при подаче напряжения на вывод VCHG, поэтому в управляющей программе следует организовать опрос состояния батареи и при необходимости подавать напряжение заряда, например, через транзисторный ключ.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ SIM-КАРТЫ

Следующим основным элементом является сим карта. Это ключ ко входу в сеть опсоса:) Для работы с модулем необходимы сим карты с напряжением питания 3 или 1,8 вольт (старые пяти вольтовые симки работать не будут). Общая схема подключения ниже.

Подключается она к выводам SIM_x (выводы 6-9). Для того чтобы на выводе SIM_VDD появилось питающее напряжение необходимо прижать вывод KBR0 (вывод 10) к земле.

Для защиты линий от статики рекомендуют использовать специальные TVS диоды типа SMF05С. Но их фиг где найдешь, поэтому можно оставить без них, главное поменьше трогать руками эти выводы. А при запайке, если нет паяльной станции, паять отключенным паяльником.

АНТЕННА

Тут вроде все просто, она подключается к выводу 33 (ANT). Желательно использовать специальную антенну GSM диапазона, от ее качества будет зависеть потребляемая мощность передатчика, и как итог - время автономной работы модуля. У меня на отрезок дорожки на плате длиной 7 мм уровень сигнала был 4 из 31, тоесть ловится но очень слабо. Но это при условии что репитер GSM находился на соседнем здании.

Правая часть схемы (обведенная пунктиром) служит для согласования импенданса антенны, если она подключается не напрямую к модулю, а через длинный провод. Номиналы здесь подбираются практически и по специальным приборам, поэтому эту часть схемы можно упустить.

ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

В модуле имеется собственный RTC, способный вести время даже при отсутствии основного питания. Для этого к выводу VRTC (вывод 15) должен быть подключен источник резервного питания, например 3-х вольтовая батарейка CR2032 или ионистр. В случае подключения незаряжаемого источника (как простая батарейка) необходимо использовать диод Шоттки, для ограничения обратного тока. Ниже приведены две схемы, слева подключение ионистра; справа - батарейки.

ИНДИКАЦИЯ

Для индикации собственного состояния в процессе работы, у модуля есть несколько выводов для подключения светодиодов. Первый из них вывод NETLIGHT (вывод 41). На этом выводе при работающем модуле появляется меандр, с частотой зависящей от состояния подключения к сотовой сети: во время поиска и регистрации высокий уровень на этом выводе появляется с периодом 800мс, после регистрации сети - с периодом 3 сек. Подключать светодиод к этому выводу можно только через транзисторный ключ:

Для индикации работы модуля есть еще один вывод - STATUS (5 вывод). На нем появляется высокий уровень когда модуль находится в рабочем режиме. Светодиод к этой ноге подключается также как и к выводу NETLIGHT (через NPN транзистор).

Вывод RING (вывод 11) служит для индикации входящих звонков и текстовых сообщений. Этот вывод удобно использовать с внешним прерыванием контроллера, для оперативного реагирования на события. В отличии от двух предыдущих на выводе RING активным уровнем явлется низкий, поэтому если сюда цеплять светодиод, то в качестве ключа нужно использовать PNP транзистор:

ЗАПУСК МОДУЛЯ

Модуль запускается при отрицательном импульсе длинной не менее 1 сек. на ноге PWRKEY (вывод 12). Для подачи импульса рекомендуется использовать следующую схему:

Для открытия транзистора можно использовать кнопку или импульс с микроконтроллера. Если снова подать импульс на эту ногу, то модуль выключится.

АУДИО

У модуля SIM900D имеется по два входа для микрофона и выхода на динамик. Для подключения используются выводы с 18 по 26. Схема согласования ниже.

Подключение микрофона:

SIM900 — это четырехдиапазонный GSM/GPRS модуль, входящий в семейство модулей для поверхностного монтажа SMT (Surface Mount Technology), который позволяет использовать все преимущества миниатюрных и эффективных решений. Благодаря малым габаритным размерам SIM900 прекрасно подходит для M2M приложений.

Основные характеристики GSM модуля SIM900:

• GSM: 850/900/1800/1900 МГц
• GPRS multi-slot class 10/8
• Соответствие стандарту GSM фазы 2/2+
  • Класс мощности 4 (2 Вт в диапазонах 850/900 МГц)
  • Класс мощности 1 (1 Вт в диапазонах 1800/1900 MГц)
• Управление AT командами (GSM 07.07 ,07.05 и фирменные AT команды SIMCOM)
• Embedded AT — работа с приложениями пользователя*
• Аудиокодеки HR, FR, EFR, AMR, подавление эха
• CSD до 14.4кбит/с
• PPP-стек
• Встроенный стек TCP/IP, UDP/IP
• MUX (07.10)
• Протоколы HTTP и FTP*
• Декодирование DTMF-тонов*
• FOTA*
• Напряжение питания 3,2 ... 4,8 В
• Рабочий температурный диапазон: −40 °C ... +85 °C
• Размеры: 24* 24 * 3 мм
• Масса: 6,2 г

* - специальная версия ПО

SIM900 — новое решение от компании SIMCom, одна из моделей нового поколения недорогих модулей GSM/GPRS. SIM900 был разработан с учетом замечаний пользователей предыдущих версий модулей. Особое внимание разработчики SIM900 уделили вопросу увеличения надежности ПО, добавлены режимы работы с минимальным энергопотреблением, значительно уменьшены и размеры SIM900.

Одновременно с этим разработчики SIM900 сохранили основные преимущества предыдущих версий:

• бюджетная стоимость;
• удобный встроенный стек с TCP/IP;
• популярный дизайн с торцевыми контактами, что даёт возможность использовать для SIM900 доступные технологии пайки и монтажа.

Всё это позволяет использовать SIM900 в различных изделиях, в т. ч. в системах безопасности, персональных и автомобильных навигаторах, в системах промышленной автоматики и другом оборудовании. Следует отметить и расширенный функционал SIM900, доступный в прошивке ENHANCE — декодирование DTMF, создание и отправка писем на eMail благодаря АТ-командам, исполнение команд полученных по SMS и т. д. SIM900 имеет и прошивку с поддержкой технологии Embedded AT, дающую возможность записи в память модуля пользовательского кода на языке С. Это позволяет (в определенных случаях) отказаться от применения внешнего микроконтроллера.

Arduino представляет собой аппаратную платформу, используемую для быстрого создания различных электронных устройств, включая и охранные . Благодаря несложной конструкции, простоте языка программирования, а также использования открытых кодов даже непрофессионал сможет самостоятельно сделать многофункциональную сигнализацию для охраны своего дома, дачи, квартиры или гаража. Arduino GSM модуль станет оптимальным вариантном для создания бюджетной охранной системы, которую оптимально можно настроить под конкретный объект.

Область применения

Аппаратная платформа Arduino широко применяется в процессе создания различных электронных систем и устройств, которые могут принимать и обрабатывать сигналы от разно функциональных аналоговых либо цифровых сенсоров и датчиков. За результатами обработки получаемых сигналов может осуществляться управление внешними исполнительными механизмами и системами, подключаемыми к Arduino.

Пример использования данных модулей на видео:

Назначение

Аппаратная платформа Arduino обеспечивает возможным эффективно взаимодействовать с контролируемой средой через широкий спектр функциональных датчиков, которые могут контролировать различные параметры. Благодаря этому на базе такого рода платформ можно формировать охранные комплексы, которые будут следить за перемещениями по охраняемому периметру, за вскрытием окон и дверей, за повреждением стекол. Кроме датчиков охранного типа можно применять также и температурные сенсоры, датчики контроля за утечкой воды или газа.

Используя с платформой Ардуино GSM модуль информацию об опасности или внештатной ситуации на объекте можно предать владельцу максимально быстро. Для этой цели используется одна из сетей мобильных операторов.

Отличительной особенностью устройств Arduino является то, что их микроконтроллер может программироваться самим пользователем, используя язык Arduino, основанный на Wiring. Благодаря этому каждый может программировать алгоритм работы создаваемой охранной сигнализации так, как это требуется для конкретного охраняемого объекта и особенностей его применения.

Преимущества использования

На сегодняшний день существует множество аппаратных платформ и микроконтроллеров, которые могут получать информацию от внешних датчиков, обрабатывать ее и отправлять сигналы управления к исполнительным системам. Платформа Arduino максимально упрощает выполнение перечисленных процессов и владеет широким спектром преимуществ перед иными устройствами подобного рода.

1. Небольшая стоимость. Платформы являются достаточно дешевыми устройствами по сравнению с аналогами, что никоим образом не отражается на их функциональности.
2. Кросс-платформенность. Софт Arduino эффективно работает под такими операционными платформами, как Windows, Linux, Macintosh-OSX.
3. Простота программирования. Для настройки микроконтроллеров используется среда программирования Processing. Она оптимально подойдет как профессиональным, так и малоопытным пользователям, которые работают с устройствами Arduino.
4. Возможность усовершенствования. Специализированный софт Arduino отличается открытым кодом, что позволяет опытным пользователям его адаптировать под конкретные требования.

Высокая надежность аппаратной платформы. Платы Arduino выпускаются с микроконтроллерами ATMEGA8 и ATMEGA168 (более ранние модели) и с контроллерами ATmega32u4, Atmel ATmega328 (новые модели), которые отличаются высокой функциональностью и надежностью.

Принцип работы

Чтобы обеспечить полнофункциональную работу охранных систем или других устройств, построенных с применением платформ Arduino нужно иметь GSM модуль для Ардуино. С его помощью может осуществляться выход в Интернет, совершаться голосовой дозвон или отправка СМС-собщений.

В GSM-плате применяется специальный радиомодем M10, взаимодействие с которым обеспечивается за счет специальных AT-команд. Обмен информацией с модемом реализован с помощью программного последовательного интерфейса, владеющего цифровыми кодами.

Используемый в Ардуино GSM модем является 4-диапазонным, который может функционировать на следующих частотах: GSM 850MHz и 900MHz, PCS1900MHz и DCS1800MHz. В модеме реализована поддержка таких протоколов, как TCP/UDP и HTTP, обеспечивающих соединения через GPRS. Скорость передачи информационных пакетов в таком режиме будет составлять около 90 кбит/сек.

Отправка СМС через Arduino и GSM модуль реализуется при наличии установленной SIM-карты одного из сотовых операторов.»

Кроме этого появится возможность осуществлять передачу голосовых сообщений, совершать звонки – для этого дополнительно нужен микрофон и внешний динамик. Установка SIM-карты позволит использовать Arduino в режиме сотовой связи или GPRS.

Как подключать модули к ардуино

Перед тем, как подключить GSM модуль к Ардуино в его слот для следует установить подходящего типоразмера «симку» одного из операторов сотовой связи. После этого модуль подсоединяется к аппаратной платформе Arduino в соответствии с инструкцией и производится ее прошивка. Для этой цели используется ПК, который подключается к устройству с помощью USB-кабеля. После загрузки среды Arduino следует нажать клавишу Upload, что запустит процесс загрузки софта. По завершению этого процесса платформа может отсоединяться от компьютера и питаться от внешней системы питания.

Сравнительные характеристики GSM модулей

На потребительском рынке представлен широкий выбор различных GSM модулей под Arduino. Ниже приведены основные характеристики наиболее популярных.

Neoway M590

Ардуино GSM модуль M590 является беспроводным коммуникационным устройством, используемым в целях приема и передачи информации в сетях мобильной связи. Модуль этой серии создан на плате с минимальной обвязкой и позиционируется как GSM-модуль для аппаратной платформы Arduino.

С помощью этого устройства можно устанавливать мобильную связь с внешним телефоном, отправлять СМС-сообщения, производить обмен информацией по стандарту GPRS Class-10. В модуле этой конструкции нет микрофонного входа, что ограничивает возможность осуществления приема голосовой связи – соединение может устанавливаться, но звук передаваться не будет.

Для управления M590 используются АТ-команды, которые подаются посредством последовательной связи. В качестве рабочих радиочастот применяются частоты от 900 МГц до 1800 МГц. Величина питающего напряжения составляет в пределах 3,3…5 В. Поэтому GSM модуль Neoway M590 подключение к Ардуино осуществляет через специальный преобразователь напряжений 5 В « 3,3 В.

GSM-модуль SIM800L

Компактный Sim800l GPRS GSM модуль относится к устройствам, которые применяются для поддержки мобильной связи. Модуль построен на безе SIM-800L, созданного SIMCom Wireless Solutions и рассчитан для предоставления услуг к сервисам информационных сетей GPRS\GSM, используя для этого частоты от 850 МГц до 1900 МГц. С его помощью может осуществляться отправка SMS-сообщений, реализация звонков, а также обмен информацией по GPRS-каналам.

GSM-модуль комплектуется антенной, при потребности улучшения уровня сигнала можно использовать дополнительные антенны. Для управления модулем может использоваться ПК, подключаемый посредством специальной платы преобразования интерфейсов USB-UART либо же непосредственно через сам UART. Если используется Sim800l GPRS GSM модуль, подключение к Ардуино должно реализовываться через преобразователь логических уровней. Это обусловлено тем, что у SIM800L величина напряжения на логическом высоком уровне составляет 2,8 В, а в Arduino – 3,3…5 В.

GPRS Shield от Seeed Studio

Подключение GSM модуля к Arduino обеспечит возможность использования технологий обмена данными GSM/GPRS, а также совершать звонки и посылать СМС-сообщения. Устройства этого типа построены с использованием модуля SIMCom SIM900. Они имеют слот для установки SIM-карты, разъем для подключения внешней антенны, набор 3,5-миллиметровых джеков для аудио входа и выхода. Управление и работа с Arduino GSM Shield осуществляется посредством Serial-соединений и набора специализированных AT-команд.

Этот модуль представляет собой специальную плату, используемую для управления цифровыми устройствами удаленно, а также для обмена информацией. Применение SIM900 позволяет Arduino работать по технологиям GSM/GPRS, обеспечивая голосовую связь, отправку СМС и обмен данными с помощью сотовых и мобильных сетей.

Для функционирования этого модуля к нему подключается управляющий контроллер, источник питания, антенна, а также устанавливается SIM-карта мобильного оператора. При помощи специальных джамперов выполняется настройка способа обмена данными с контроллером. При потребности можно подключить динамик и микрофон.