基于CGI的無線路由中短信功能設計

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摘要：移動通信中的短消息是人們無線溝通的重要方式，更以其方便、可靠性得到廣泛應用。針對嵌入式無線路由的迅速普及，為實現良好人機交互，提出將短消息功能植入可使用上網卡的無線路由的動態Web中。用C語言進行CGI程序設計，采用PDU短信模式，實現無線路由設備中短信的收發。實驗結果也證實了此方案的正確性、實用性和可擴展性。
關鍵詞：無線路由；動態Web；CGI；短信；PDU
為實現良好的人機交互及遠程控制功能，如今大部分嵌入式Linux設備均引入Web服務器技術，無線路由的迅速普及更體現了這一點。Goa head是一款主要面向嵌入式系統的Web服務器，因其支持asp、cgi且兼容性良好備受無線路由等嵌入式設備的青睞。而通用網關接口(CGI)則是Web服務器與為添加功能編寫的外部程序之間的一個接口。市面普及的無線路由器，管理界面鮮有收發短信的功能，這樣用戶可用功能受到限制。通過這個CGI接口實現從Web端編輯短信并發送，及上網卡接收短信并顯示與Web端等功能，實現了無線路由更智能的一面。
1 嵌入式無線路由中的CGI技術
1．1 CGI工作原理
通用網關接口是Web服務器和外部擴展程序之間的一個接口。CGI可以使編寫的程序處理WWW上客戶端送來的表單和數據并對此做出相應反應。而且基于CGI的網頁應用程序可工作于不同的瀏覽器平臺，兼容性良好。
CGI程序的工作一般分為以下幾個步驟：
1)客戶端發出請求；
2)Web服務器激活相應的CGI程序；
3)CGI程序對客戶端的請求做出反應；
4)Web服務器將CGI程序的處理結果傳送給客戶端；
5)Web服務器中斷和客戶端瀏覽器的連接；
6)Web服務器將CGI程序的輸出顯示在瀏覽器的窗體上。
1．2 CGIC函數庫
CGIC是用來生成基于CGI的WWW應用程序的C語言函數庫，C語言編程是一項復雜且容易出錯的工作，選擇合適的庫CGIC成為必要。一般的Linux系統都支持ANSIC，增加相應的庫函數和相應的h文件就可以實現CGI；而CGIC是一個完全符合ANSIC標準的程序庫，在任何支持ANSIC標準的系統平臺上都可以使用。
它有以下功能：
1)對數據進行語法分析；
2)接收以GET和POST兩種方式發送的數據；
3)把FORM中的不同域連接成連續的串；
4)為檢索FORM數據而提供字符串，整數，浮點以及單項和多項選擇功能；
5)為數字字段提供邊界檢測；
6)把CGI環境變量加載到非空的C串中；
7)為調試而捕捉CGI狀態；
8)提供相對安全的系統調用功能。
CGIC本身提供了一個main()函數，CGIC的用戶編寫的程序代碼應該放在函數cgiMain()中。CGIC的main()函數主要用來完成CGI程序的初始化工作、獲取客戶端用戶的輸入以及相應的解碼工作，最后main()函數會調用cgiMain()以執行用戶編寫的程序代碼。
2 短信功能設計
短信息服務作為目前最方便快捷的交流方式，工作原理也變得越來越標準化。通常對短消息的控制有3種實現途徑：Block模式，基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。使用Text模式收發短信代碼簡單，但最大的缺點是不能收發中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發送英文短信。本文主要使用的是在Linux下用C語言來實現PDU模式的SMS收發。
2．1 PDU模式下短信發送原理
一個完整的SMS消息所包含的所有報頭信息被以二進制字符串格式傳送。這個二進制由十六進制格式的IA5字符組合而成。一般的PDU碼由13項組成：1)短信息中心地址長度，2位十六進制數(1字節)；2)短信息中心號碼類型，2位十六進制數；3)短信息中心號碼，2)和3)的長度由1)中數據決定；4)文件頭字節，2位十六進制數；5)信息類型，2位十六進制數；6)被叫號碼長度，2位十六進制數；7)被叫號碼類型，2位十六進制數，取值同短信息中心號碼類型；8)被叫號碼，長度由被叫號碼長度中的數據決定；9)協議標識，2位十六進制數；10)數據編碼方案，2位十六進制數；11)有效期，2位十六進制數；12)用戶數據長度，2位十六進制數。13)用戶數據，其長度由用戶數據長度中的數據決定。數據編碼方案中設定采用UCS2編碼，這里是中英文的Unicode字符。
常用AT命令如下表所示：

2．2 PDU模式編碼
用PDU模式收發短消息可以使用3種編碼：7-bit編碼、8-bit編碼和USC2編碼。7-bit編碼用于發送普通的ASCII字符；8-bit編碼通常用于發送數據消息，如圖片或鈴聲等；USC2編碼用于發送Unicode字符。由于短信需實現中文短信的發送，所以選擇用UCS2編碼，即中文Unico de碼。這些編碼均有標準算法。
3 軟件設計
3．1 串口通信
嵌入式無線路由是通過串口發送一系列AT命令實現與無線路由的各種通信，短消息的收發也是通過這種方式。串口通信是計算機與其他設備通信的常用方法，本系統采用libcsms這個基于Linux的串行通信函數庫，來實現串行接口的異步事件驅動并發。采用該方法，只需要在cgi中編寫數據處理函數，大大提高了工作效率。
3．2 短信發送頁面設計
Html代碼發送短信部分，為簡化cgi程序工作，在web端通過腳本函數ucs2_code()將短信內容先做處理。ucs2_code()函數具體功能為：讀取短信內容，循環獲取短信的每一位并通過charCodeAt()和toString()方法結合轉換為單獨的Unicode碼，再根據長度補齊；如此得到整個短信內容的Unicode碼及此編碼的長度。
再通過form提交表單，提交內容有：手機號碼，手機內存寫入狀態，處理后的短信Unicode碼和長度。部分代碼如下：

3．3 CGI發送短消息
Cgi發送短信主函數處理消息部分通過環境變量，讀取form表單提交的值；先讀取手機號碼，若成功則處理手機號碼后繼續讀取短信內容的Unicode碼，若成功則讀取短信長度，若成功則將短消息參數結構中的SMSC地址的變量賦相應值。再讀取短信是發送還是保存的狀態。如此完成整個web頁面短消息的處理過程。
發送短信主函數部分代碼如下所示：



發送短消息在gsmSendMessage中實現，先根據PDU參數，編碼PDU串；再通過PDU串和其中SMSC信息的長度，生成發送命令。向串口輸入命令，根據返回值ans判斷模塊是否準備就緒，是則繼續輸入PDU串，返回TRUE，則發送成功；否則返回FALSE。
發送短信流程圖如圖1所示。


4 結束語
設計的創新之處在于提供了基于CGI的嵌入式無線路由中上網卡模塊的短信收發功能的設計方法。短信收發采用PDU模式處理中文、英文短信；功能是通過用C語言編寫的CGI實現。在web端與iavascript結合，實現動態web的高效運行。對于基于Linux的無線路由設備已慢慢滲透人們日用的各個角落成為必需品，如果將短信收發功能添加其中，更能增加此設備智能的功能，為用戶提供更便利的服務。