2.1．短消息的接收

如圖2，GSM Modem主動上報的信息將存儲到串口1接收緩沖區(qū)中，軟件從串口1接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)中介析出短信序號（Modem收到的短消息在Modem中的存儲序號）存儲到短信序號隊列（短信序號緩沖區(qū)1~n）中，然后軟件通過短信序號隊列的狀態(tài)來決定是否需要向Modem發(fā)送讀短信或者刪除短信命令。
當(dāng)軟件發(fā)送讀短消息命令后，GSM Modem將對應(yīng)序號的短信息送出，數(shù)據(jù)將存儲到串口1接收緩沖區(qū)中，軟件再從串口1接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)中解析出短消存儲到短信隊列（短信緩沖區(qū)1~m）中。這樣需要軟件處理的短消息就存儲到了短信隊列中，而處理的事情則交由軟件的其它部分區(qū)處理。
2.2．短消息的發(fā)送

對所有需要發(fā)送到GSM Modem的數(shù)據(jù)，則通過UART1發(fā)送緩沖區(qū)來完成。具體發(fā)送那些數(shù)據(jù)（讀/刪除短信、下行功率查詢、信源信息查詢、未讀短信查詢）或者緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)（短消息發(fā)送緩沖區(qū)、告警上報發(fā)送緩沖區(qū)）由軟件根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)來選擇確定。
3．設(shè)計思路的實現(xiàn)

3.1．串口1數(shù)據(jù)的發(fā)送

3.1.1．串口1發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

串口1是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，由串口1的發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)來決定，其串口1發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下所示。
typedef struct{?
unsigned char bStBuf; // bStBuf = Uart1_TxBuf_Rdy或者?
// = Uart1_TxBuf_Wait或者?
// = Uart1_TxBuf_Empty?
unsigned short Index;?
unsigned short Len;?
char Buf[270];?
} Uart1Buf_t;?
??bStBuf成員：串口1發(fā)送緩存的狀態(tài)。
??Index成員：串口1發(fā)送數(shù)據(jù)緩存索引。
??Len成員：串口1發(fā)送數(shù)據(jù)緩存中有效數(shù)據(jù)長度。
??Buf成員：串口1發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。
3.1.2．串口1發(fā)送緩沖區(qū)軟件定時器

由于GSM Modem的特性致使串口1不能不間斷地發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，對串口1的數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)定一個軟件定時器，軟件定時器用于控制GSM Modem是否可以接收來之串口1的新數(shù)據(jù)。軟件定時器的結(jié)構(gòu)定義如下所示。
typedef struct{?
unsigned char bTimerSt; //?軟件定時器的狀態(tài): Timer_START或者?
// Timer_STOP?
unsigned int TimerCtn; //?軟件定時器的計數(shù)器?
void (*func)(void); //?超時后的相應(yīng)的處理功能函數(shù)指針?
} SoftTimer_t;?
??bTimerSt成員：用于描述軟件定時器的狀態(tài)。它有2種狀態(tài)：
l?Timer_START：開始軟件定時器。
l?Timer_STOP：停止軟件定時器。
??TimerCtn成員：用于描述軟件定時器的定時時間。它是一個32位的計數(shù)器，硬件定時的基準(zhǔn)時間為20ms（建議設(shè)置在前后臺系統(tǒng)主程序循環(huán)一次需要的時間）。因此，最大的定時時間20ms*2^32= 85,899,345.92秒。
??func成員：用于描述軟件定時器超時需要去處理相應(yīng)事情的函數(shù)。該函數(shù)是在定時器中斷服務(wù)程序下運行，因此為了減少中斷服務(wù)程序占用CPU的時間，函數(shù)在只做簡單的狀態(tài)設(shè)置或者清除工作。如函數(shù)Clear_Uart1TxbStBuf。
void Clear_Uart1TxbStBuf(void){?
Uart1Tx.bStBuf = Uart1_TxBuf_Empty; //?設(shè)置串口1發(fā)送緩沖區(qū)為空?
……?
}?
3.1.3．串口1數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)機

串口1發(fā)送緩沖區(qū)的成員bStBuf有3種狀態(tài)：
??Uart1_TxBuf_Rdy：串口1發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。
??Uart1_TxBuf_Wait：串口1發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)等待。
??Uart1_TxBuf_Empty：串口1發(fā)送緩沖區(qū)空。
其3種狀態(tài)的轉(zhuǎn)移情況如圖3所示。

當(dāng)串口1發(fā)送緩沖區(qū)在Uart1_TxBuf_Rdy狀態(tài)下時，軟件可以向串口的發(fā)送緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)。寫入數(shù)據(jù)后，串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)將轉(zhuǎn)移到Uart1_TxBuf_Rdy。
在將數(shù)據(jù)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)拷貝到串口1發(fā)送緩沖區(qū)后，開啟串口1的發(fā)送中斷，軟件將進(jìn)入串口1的發(fā)送中斷服務(wù)程序。這個中斷服務(wù)程序?qū)z測串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)，如果狀態(tài)為Uart1_TxBuf_Rdy，則說明串口1發(fā)送緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，這時串口1緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)通過串口1的發(fā)送中斷把所有的數(shù)據(jù)發(fā)送給GSM Modem。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)將轉(zhuǎn)移到Uart1_TxBuf_Wait狀態(tài)，否則，將維持當(dāng)前的狀態(tài)。如函數(shù)Uart1_Tx。
void Uart1_Tx(void){?
if(Uart1Tx.bStBuf == Uart1_TxBuf_Rdy){?
//?發(fā)送緩沖區(qū)準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)?
*AT91C_US1_RHR = Uart1Tx.Buf[Uart1Tx.Index++];?
if(Uart1Tx.Index == Uart1Tx.Len){ //?判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完?
Uart1Tx.bStBuf = Uart1_TxBuf_Wait; //?改變串口1發(fā)送緩沖區(qū)?
//?的狀態(tài)?
Uart1TxIntDis(); //?關(guān)閉串口1發(fā)送中斷?
Uart1TxTimer.bTimerSt = Timer_START; //?開啟串口1軟件定時器?
}?
}?
}?
當(dāng)串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)在Uart1_TxBuf_Wait狀態(tài)時，它可以有兩條路徑讓串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到Uart1_TxBuf_Empty。
其一，就是串口1軟件定時器超時，如下面的程序代碼所示。
#define Uart1TxTimer (Timer[0]) //?便于閱讀?

void Clear_Uart1TxbStBuf(void){ //?串口1軟件定時器超時處理函數(shù)?
Uart1Tx.bStBuf = Uart1_TxBuf_Empty; //?設(shè)置串口1發(fā)送緩沖區(qū)為空?
……?
}?

void SoftTimer_Init(void){ //?軟件定時器初始化函數(shù)?
Uart1TxTimer. bTimerSt = Timer_STOP;?
……?
Uart1TxTimer.func = Clear_Uart1TxbStBuf;?
……?
}?

void SoftTimer_Handler(void){ //?軟件定時器計數(shù)處理函數(shù)?
int i;?
for(i=0; i<SoftTimer_NUM; i++){?
if(Timer[i].bTimerSt == Timer_START){?
if(Timer[i].TimerCtn– == 0){ //?定時器超時？?
Timer[i].bTimerSt = Timer_STOP; //?停止定時計數(shù)器?
Timer[i].func(); //?該定時器對應(yīng)的相關(guān)操作?
}?
}?
}?
}?
其二，就是相應(yīng)的條件成立。如發(fā)送端消息，當(dāng)軟件從串口1的接收緩沖區(qū)中解析出“+CMGS n（1≤n≤255）”信息或者發(fā)送失敗的信息時，串口1發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)將轉(zhuǎn)移到Uart1_TxBuf_Empty狀態(tài)，同時停止串口1軟件定時器；讀短消息收到“+CMGR ……”信息。
3.2．短信數(shù)據(jù)的發(fā)送

如圖2所示，需要通過串口1發(fā)送的數(shù)據(jù)包括：讀/刪除短信數(shù)據(jù)、下行功率查詢數(shù)據(jù)、信源信息查詢數(shù)據(jù)、未讀短信查詢數(shù)據(jù)、短消息發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、告警上報發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。其中對讀/刪除短信數(shù)據(jù)、下行功率查詢數(shù)據(jù)、信源信息查詢數(shù)據(jù)、未讀短信查詢數(shù)據(jù)，它們直接由GSM Modem處理，并做出處理結(jié)果應(yīng)答。因此，這類數(shù)據(jù)直接通過串口1發(fā)送緩沖發(fā)送。
而短信數(shù)據(jù)（短消息發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、告警上報發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)）發(fā)送需要兩步操作（先發(fā)送短信的目的電話號碼，再發(fā)送短信消息內(nèi)容），發(fā)送是否完成，與GSM Modem和GSM網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。因此，這類數(shù)據(jù)的發(fā)送，先將發(fā)送操作的所有數(shù)據(jù)存儲到短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，然后由軟件通過短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)通過串口1發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送給GSM Modem。
3.1.1．短信數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

短信數(shù)據(jù)包括短消息發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)和告警上報發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。根據(jù)短信發(fā)送操作的兩步，短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：
typedef struct{?
unsigned char bStBuf; // bStBuf = SmsTx_Emty或者?
// = SmsTx_CmdRdy或者?
// = SmsTx_Dly1?或者?
// = SmsTx_DatRdy或者?
// = SmsTx_Dly2或者?
// = SmsTx _Wait?
unsigned char cmd_len;?
char cmd_buf[32];?
unsigned short dat_len;?
char dat_buf[SMS_LEN+1];?
unsigned char retry_time; //?重傳次數(shù)?
} SmsTx_t;?
??bStBuf成員：用于描述短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的狀態(tài)。
??cmd_len成員：用于描述cmd_buf中數(shù)據(jù)的長度。
??cmd_buf成員：用于存儲短消息發(fā)送中的控制命令，如AT+CMGS=13583823789。
??dat_len成員：用于描述儲短消息發(fā)送中的信息體長度。
??dat_buf成員：用于存儲短消息發(fā)送中的信息體。
??retry_time成員：用于描述短消息在發(fā)送失敗時，重傳的次數(shù)。
3.1.2．短信數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)機

短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的狀態(tài)有4種狀態(tài)：
??SmsTx_Empty：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)空。
??SmsTx_CmdRdy：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)控制命令準(zhǔn)備好。
??SmsTx_Dly1：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)延時1。
??SmsTx_DatRdy：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)消息體準(zhǔn)備好。
??SmsTx_Dly2：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)延時2。
??SmsTx_Wait：短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等待。
其狀態(tài)的轉(zhuǎn)移情況如下圖4所示。

狀態(tài)機的轉(zhuǎn)移過程通過短消息發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的發(fā)送來說明，其告警上報發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送與此相同。短消息發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的相光程序代碼如下。
void Uart1TxDatDeal(void){?（1）?
if(ReportTx.bStBuf == SmsTx_CmdRdy){?（2）?
if(Uart1Tx.bStBuf == Uart1_TxBuf_Empty){?（3）?
sprintf(Uart1Tx.Buf, ReportTx.cmd_buf);?（4）?
Uart1Tx.Len = ReportTx.cmd_len;?（5）?
Uart1Tx.Index = 0;?（6）?
Uart1Tx.bStBuf = Uart1_TxBuf_RDY;?（7）?
Uart1TxTimer.TimerCtn = 5*T100ms;?（8）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_Dly1;?（9）?
UartTxDatType = ReportType;?（10）?
Uart1TxIntEn();?（11）?
}?（12）?
}?（13）?
slse if(ReportTx.bStBuf == SmsTx_DatRdy){?（14）?
if(Uart1Tx.bStBuf == Uart1_TxBuf_Empty){?（15）?
sprintf(Uart1Tx.Buf, ReportTx.dat_buf);?（16）?
Uart1Tx.Len = ReportTx.dat_len;?（17）?
Uart1Tx.Index = 0;?（18）?
Uart1Tx.bStBuf = Uart1_TxBuf_RDY;?（19）?
Uart1TxTimer.TimerCtn = 7*T1s;?（20）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_Dly2;?（21）?
Uart1TxIntEn();?（22）?
}?（23）?
}?（24）?
slse if(ReportTx.bStBuf == SmsTx_Wait){?（25）?
if(ReportTx.retry_time– == 0)?（26）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_Empty;?（27）?
else?（28）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_CmdRdy;?（29）?
}?（30）?
……?
}?

void Clear_Uart1TxbStBuf(void){?（1）?
……?（2）?
if(bReportPrevSt == SmsTx_Dly1)?（4）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_DatRdy;?（5）?
else if(bReportPrevSt == SmsTx_Dly2)?（6）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_Wait;?（7）?
……?
}?

void Uart1_Rx(unsigned char rx_dat){?（1）?
Uart1Rx.Buf[Uart1Rx.Index] = rx_dat;?（2）?
……?（3）?
if(strcomp(&Uart1Rx.Buf,”+CMGS”) == 0){?（4）?
if(UartTxDatType == ReportType){?（5）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_Empty;?（6）?
UartTxDatType = NoType;?（7）?
Uart1TxTimer.bTimerSt = Timer_STOP;?（8）?
}?（9）?
……?
}?（10）?
else if(strcomp(&Uart1Rx.Buf,”ERROR”) == 0){?（11）?
if(UartTxDatType == ReportType){?（12）?
if(ReportTx.retry_time != 0){?（13）?
ReportTx.retry_time–;?（14）?
ReportTx.bStBuf = SmsTx_CmdRdy;?（15）?
}?（16）?
UartTxDatType = NoType;?（17）?
Uart1TxTimer.bTimerSt = Timer_STOP;?（18）?
}?（19）?
……?
……?
}?
短消息發(fā)送緩沖區(qū)在SmsTx_Empty狀態(tài)時，軟件向短消息發(fā)送緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，短消息發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_CmdRdy。
當(dāng)軟件檢查到短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的狀態(tài)在SmsTx_CmdRdy狀態(tài)時，如Uart1TxDatDeal的（2）處，說明緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好了，可以向串口1發(fā)送緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)移。這時如果串口1發(fā)送緩沖區(qū)為空如Uart1TxDatDeal的（3）處，則將短信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的cmd_buf中的有效數(shù)據(jù)寫入到串口1發(fā)送緩沖區(qū)中，設(shè)置串口1定時器等待時間為500毫秒，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_Dly1；否則，狀態(tài)維持不變。
當(dāng)串口1軟件定時器超時時，將運行Clear_Uart1TxbStBuf函數(shù)，函數(shù)將檢測短消息發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)，如果狀態(tài)為SmsTx_Dly1，則將狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_DatRdy，如函數(shù)Clear_Uart1TxbStBuf的（4）~（5）處。否則狀態(tài)將維持。
在SmsTx_DatRdy狀態(tài)下，其操作過程與SmsTx_CmdRdy狀態(tài)基本一致，只是等待的時間為7秒。如果狀態(tài)可以轉(zhuǎn)移，則轉(zhuǎn)移到SmsTx_Dly2。
在SmsTx_Dly2狀態(tài)，如果串口1軟件定時器超時，其狀態(tài)的轉(zhuǎn)移于SmsTx_Dly1狀態(tài)下一致，如Clear_Uart1TxbStBuf函數(shù)的（6）~（7）處；如果在這個狀態(tài)收到短消息發(fā)成功的信息，則狀態(tài)將轉(zhuǎn)移到SmsTx_Empty,停止串口1軟件定時器，如函數(shù)Uart1_Rx的（4）~（9）處；如果發(fā)送短信失敗，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_CmdRdy狀態(tài)，重傳計數(shù)器減1，停止串口1軟件定時器，如函數(shù)（11）~（19）處。
在SmsTx_Wait狀態(tài)，當(dāng)重傳計數(shù)器為0時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_Emty。如果在重傳計數(shù)器不為0時，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移到SmsTx_CmdRdy狀態(tài)。
4．結(jié)束語

在整個移動2G光纖直放站近端機的監(jiān)控軟件中，除了短消息收發(fā)處理、還包括實時采樣、實時告警上報等任務(wù)，其所有的軟件設(shè)計都采用類似于短信收發(fā)處理的狀態(tài)機、隊列和軟件定時器的設(shè)計思路。極大地提高移動2G光纖直放站近端機監(jiān)控軟件的效率。
這種在前后臺系統(tǒng)中使用狀態(tài)機、隊列和軟件定時器的設(shè)計思路，可以應(yīng)用到其它的嵌入式前后臺系統(tǒng)，是一種值得學(xué)習(xí)、借鑒的日嵌入式軟件設(shè)計思路。

參考文獻(xiàn)
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