GPRS Shield V2.0

使用GPRS扩展板将您的Arduino连接到GSM/GPRS蜂窝网络！您现在可以使用Arduino/Seeeduino或其他主板通过易于使用的AT命令拨打电话号码或向朋友发送短信。这个新版本采用了四频段低功耗GSM/GPRS模块SIM900以及紧凑的PCB天线。同时，对接口和基础电路进行了改进，使其更加简洁可靠。您有两种选择来实现GPRS扩展板与主板的通信——UART或SoftwareSerial。

版本

版本	描述	发布日期
v0.9b	初始公开发布（测试版）	2011年3月3日
v1.2	添加软件端口来控制SIM90的开/关	2011年12月2日
v1.4	重新设计电源电路，重新布局PCB	2012年8月30日
v2.0	四频段支持并重新设计PCB天线	2013年2月3日
v3.0	将arduino插座更改为最新的Arduino Uno标准	2015年3月20日

V2.0与之前版本的区别是什么？

外观变化
- V2.0采用标准扩展板外形以及保护外壳；
- 鸭嘴天线被紧凑的PCB天线取代；
- 麦克风和耳机接口在V2.0上被2合1耳机插孔取代。
电源电路变化
- 用DC-DC电路替换原有的LDO电路。散热更低，效率更高，达到80%+。同时，V1.0上的EXT_PWR插孔被移除。V2.0现在可以直接从Arduino获取电流，无需额外的5V适配器。
软启动电路
- 新版本中添加了软启动电路，以平滑扩展板开启时的功率冲击，防止扩展板出现意外复位问题。
天线改进
- SIM900的最大发射功率为30dBm(1w)。然而V1.0的输出功率只有0.4W。在这个新版本中，发射功率提升到29dBm以上(0.8w+)，为您提供更可靠和稳定的信号传输。

规格参数

项目	值
兼容性	直接兼容 Arduino UNO/Seeeduino；通过跳线兼容其他主板
可选接口	UART，软件串口
四频段支持	850/900/1800/1900MHz
通信支持	标准 - GSM 07.07 & 07.05 和增强 - SIMCOM AT 命令
工作温度	-40°C 到 +85 °C
协议支持	0710 MUX 协议，嵌入式 TCP/UDP 协议，FTP/HTTP，FOTA，MMS，嵌入式 AT
SIM900 认证	CE，IC，FCC，ROHS，PTCRB，GCF，ICASA，REACH，AT&T
尺寸	68.58 * 53.34mm
电源供应	通过 5V 引脚供应 5v，通过 Vin 引脚供应 6.5~12v

注意事项

确保您的 SIM 卡已激活。
GPRS Shield 没有 ESD 防护措施。在干燥天气下处理时请特别小心。

硬件概述

GPRS Shield UART 的出厂默认设置为 19200 bps 8-N-1。（可使用 AT 命令更改）。
串口选择
- 您有两种选择来实现 GPRS shield 与主板的通信，将两个跳线插到 SWserial 或 HWserial 位置。如果使用 SWserial，GPRS Shield 的 SIM900 将使用 D7 和 D8；如果使用 HWserial，将使用 D0 (RX) 和 D1 (TX)。
通过 D9 开/关机
- 默认未焊接 JP 焊盘。如果您想使用软件来开/关 GPRS shield，请焊接它。将 D9 设置为高电平，意味着按钮被按下。JP 焊盘位于 ISP 端口旁边。
SIM900 引脚引出
- SIM900 的一些引脚在 ISP 端口旁边引出，包括 LINEIN_R、LINEIN_L、ADC、PWM1、PWM2、GPIO1~GPIO6、GND、FW_update (DISP_CLK、DISP_DATA、DISP_D/C、DISP_CS)、RI、DCD、DSR、CTS、VDD_EXT、LDTR、LRTS。这些引脚直接从 SIM900 引出，无任何设置。
RTC 电池座
- 它可以通过 CR1220 电池为 SIM900 的 VRTC 提供 3v 电压。
电源
- 用 DC-DC 电路 -- TD1410 替换原来的 LDO 电路。散热更低，效率更高，可达 80%+。同时，输出可达 4.15V/2A。电源供应有两个输入： 5v 引脚：新版本中添加了软启动电路，以平滑 shield 开启时的电源冲击，防止 shield 出现意外复位问题。更详细的变化请参考相关阅读：版本
- Vin 引脚：输入电压范围为 6.5v 到 12v。
天线
- 天线连接器类型为 IPEX，SIM900 的最大发射功率为 30dBm(1w)。更多信息请参见 GPRS 天线规格。

LED 状态说明

LED	状态	功能
电源指示灯（绿色）	关闭	GPRS Shield 电源关闭
	开启	GPRS Shield 电源开启
状态指示灯（红色）	关闭	电源关闭
	开启	电源开启
网络指示灯（绿色）	关闭	SIM900 未工作
	64ms 开启/800ms 关闭	SIM900 未找到网络
	64ms 开启/3000ms 关闭	SIM900 找到网络
	64ms 开启/300ms 关闭	GPRS 通信

开始使用

使用 AT 命令体验乐趣

当您收到 GPRS Shield 时，您想要做的第一件事是什么？发送短信（SMS）？还是给某人打电话（需要耳机）？您可以通过使用 AT 命令与 GPRS Shield 对话来完成所有这些操作 - 这是它能理解的一种特殊语言。

AT 命令是通过串行接口（UART）发送到 GPRS 调制解调器的简单文本命令，因此您可以使用任何串行终端软件与其通信。

硬件安装

将激活的 SIM 卡插入 SIM 卡座 - 6 针 SIM 卡座。SIM900 支持 1.8 伏和 3.0 伏 SIM 卡 - 会自动检测 SIM 卡的电压类型。
- 将 SIM 卡插入卡座
- 锁定 SIM 卡座
确保天线垫片正确扣合
通信端口配置 GPRS shield 可以通过 Arduino 的硬件串口或软件串口进行控制。这里我们默认使用软件串口。通过插入跳线帽来选择，如下所示。
插入 Arduino - GPRS Shield 像任何其他设计良好的扩展板一样，是可堆叠的。
给 Arduino 供电 - 通过 USB 线或 DC 插孔给 Arduino 供电。连接后电源指示 LED 应该亮起。

软件

让我们来体验使用 AT 命令控制 GPRS shield 的乐趣。

GPRS Shield 配备了通过 GSM 网络发送数据所需的所有配件，除了 Arduino 板和 GSM SIM 卡。如果您想要进行语音通话，还需要带麦克风的耳机。

步骤 1：为 GPRS Shield 创建测试设置

note

几乎所有的 AT 命令都应该以回车符结尾发送，您需要在串口终端中选择"+CR"选项。

要使用 AT 命令进行实验，您需要一种为 GPRS Shield 供电并与其通信的方法。最好的方法是使用下面描述的 Arduino Duemilanove 板。相同的步骤适用于 Seeeduino 或 Seeeduino Stalker。

按照之前的硬件安装步骤设置硬件系统；
确保 GPRS Shield 上的 GPRS_TX & GPRS_RX 跳线安装在 SWSerial 位置 - 这样 GPRS_TX 将连接到 D7(RX)，GPRS_RX 连接到 D8(TX)。
通过 USB 线将 Arduino Duemilanove（或 Seeeduino）连接到您的计算机。
Duemilanove 板上的 ATmega328P 微控制器只有一个 UART，用于与 PC 通信。我们需要的是在 ATmega328P 内运行的 Arduino 程序，通过在数字引脚 D8 和 D7 上使用软件串口来模拟第二个串口（UART）。所有通信都将通过软件串口和实际硬件串口进行。通过这样做，来自计算机（连接到实际硬件 UART）的所有数据都将路由到 GPRS Shield（连接到软件 UART）。然后我们就能够发出 AT 命令来控制 GPRS Shield。概述此方案的框图如下所示。

为了开发这样的程序，我们需要使用 SoftwareSerial 库。这是演示代码。

//Serial Relay - Arduino will patch a
//serial link between the computer and the GPRS Shield
//at 19200 bps 8-N-1
//Computer is connected to Hardware UART
//GPRS Shield is connected to the Software UART

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial GPRS(7, 8);
unsigned char buffer[64]; // buffer array for data recieve over serial port
int count=0;     // counter for buffer array
void setup()
{
    GPRS.begin(19200);               // the GPRS baud rate
    Serial.begin(19200);             // the Serial port of Arduino baud rate.

}

void loop()
{
    if (GPRS.available())              // if date is comming from softwareserial port ==> data is comming from gprs shield
    {
        while(GPRS.available())          // reading data into char array
        {
            buffer[count++]=GPRS.read();     // writing data into array
            if(count == 64)break;
        }
        Serial.write(buffer,count);            // if no data transmission ends, write buffer to hardware serial port
        clearBufferArray();              // call clearBufferArray function to clear the storaged data from the array
        count = 0;                       // set counter of while loop to zero


    }
    if (Serial.available())            // if data is available on hardwareserial port ==> data is comming from PC or notebook
    GPRS.write(Serial.read());       // write it to the GPRS shield
}
void clearBufferArray()              // function to clear buffer array
{
    for (int i=0; i<count;i++)
    { buffer[i]=NULL;}                  // clear all index of array with command NULL
}

将程序上传到 Arduino 板。如果您不知道如何上传代码，请按照说明操作。
如果您没有串口工具，请下载并启动串口工具。为 Arduino 选择正确的 COM 端口，并将其设置为以 19200 8-N-1 运行，然后点击"Open COM"。您也可以使用 AT Command Tester 发送 AT 命令。如果您对此感兴趣，请点击这里。
按住电源按钮约 2 秒钟来启动 SIM900。红色 LED 将亮起。旁边的绿色 LED 将闪烁。如果扩展板成功加入网络，绿色 LED 将每 3 秒闪烁一次。
您应该在串口监视器上看到如下消息，这是 SIM900 发送的通知您它已加入网络的信息。

RDY

+CFUN: 1

+CPIN: READY

Call Ready

如果您在串口监视器中看不到这些消息，您应该点击"send new"选项，这将在AT命令末尾添加回车符，然后发送AT命令"AT+IPR=19200"来设置SIM900的波特率。

步骤2：发送短信（SMS）

现在我们的测试设置已经准备好了，让我们在编程Arduino执行此操作之前，先手动尝试一些AT命令。让我们先尝试发送短信。

按照上述步骤1中描述的方式创建设置。
通过您的串口终端软件，发送AT+CMGF=1并按回车键。GPRS Shield可以在两种模式下发送短信：文本模式和PDU（或二进制）模式。由于我们想要发送人类可读的消息，我们将选择文本模式。GPRS Shield将响应OK。
点击"send new"选项并发送AT+CMGS="+18888888888"。这将指示GPRS Shield开始接受新消息的文本，数字表示指定的电话号码（将号码替换为目标电话的电话号码）。GPRS Shield将发送一个'**>'**来提醒您输入消息。请注意，任何AT命令中的电话号码都必须遵循E.123格式格式。
开始输入您的消息，完成输入后，点击"send hex"选项，然后发送十六进制：1A。调制解调器将接受消息并响应OK。稍后，您指定号码的手机应该会收到消息。我发送了"How are you ?"。您可以通过点击"EXT"查看历史记录。命令历史记录列在"Set Multi Char"下方。

note

如果尽管按照上述指定步骤操作，您仍无法在目标手机上接收到消息，您可能需要设置短信消息中心号码。在AT+CMGF和AT+CMGS命令之间发送以下命令：AT+CSCA="+18888888888"。将指定的电话号码替换为您的GSM服务提供商的短信中心号码。消息中心号码对每个服务提供商都是特定的。您可以通过致电GSM服务提供商的客户服务中心并询问来获取消息中心号码。

步骤3：使用AT命令拨打电话

如果从发送短信切换到拨打电话，请重启SIM900。
将命令"ATD18888888888;"（不带引号）中的电话号码替换为您的目标号码，然后按回车键发送。如果成功，将显示消息"ATH OK"，如下图所示。否则，将显示"No CRRLIER"。原因可能是电话号码不存在或命令格式不正确。

步骤4：进一步探索

现在您已经体验了AT命令的工作原理，您可以在继续使用GPRS Shield为Arduino开发草图之前尝试其他命令。

这涉及创建一个草图，用于代表您向GPRS Shield的串口发送相同的AT命令序列，以执行发送短信、拨打电话或通过GPRS连接发送数据的相同任务。

您可以查阅AT命令参考手册来了解命令序列。如果您开发了Arduino草图，发现GPRS Shield的行为不符合您的预期，那么您需要检查您的AT命令及其序列。为此，请将上述入门部分中附加的串口中继草图重新加载到ATmega328P中，手动输入AT命令并检查输出。GPRS Shield发送回来的响应将帮助您调试AT命令序列。

note

还开发并附加了一个执行相同任务的C程序：Softuart relay atmega328p.zip。

该程序是在Windows PC上开发的。使用AVRStudio4作为IDE，使用WinAVR作为编译器。ZIP文件包含一个AVRStudio4项目。C编译器（WinAVR）将生成一个Intel Hex（.hex）文件。要在Arduino IDE之外将此.hex文件上传到Arduino板中，需要一个能够与Arduino板引导加载程序通信的程序。XLoader就是这样一个在Windows上运行的程序，可以将各种编译器生成的.hex文件上传到Arduino板中。

SoftwareSerial库注意事项

使用Arduino时，您应该能够使用发行版中包含的SoftwareSerial库（而不是NewSoftSerial）。但是，您必须注意，为传入消息保留的缓冲区在库头文件"SoftwareSerial.h"中硬编码为64字节：

 define _SS_MAX_RX_BUFF 64 // RX buffer size

这意味着如果GPRS模块接收到的数据超过缓冲区，您很可能会因缓冲区溢出而丢失数据！例如，使用"AT+CMGR=xx"（xx是消息索引）从模块中读取短信时，您甚至可能看不到消息部分，因为前面的头信息（如电话号码和时间）占用了大量空间。解决方法似乎是手动将_SS_MAX_RX_BUFF更改为更高的值（但要合理，这样您就不会用完所有内存！）

Softwareserial库有以下限制（摘自arduino页面）。如果使用多个软件串口，一次只能有一个接收数据。这意味着如果您尝试添加另一个串口设备（如grove串口LCD），除非您仔细编写代码，否则可能会出现通信错误。

如何使用AT命令发送短信或拨打电话号码

在这个示例中，我们将创建一个Arduino草图，允许您在Arduino的串行通信窗口中分别输入't'或'd'时发送短信或拨打电话进行语音通话。

发送短信的AT命令

查看SIM900命令集，我们可以看到要发送短信，首先必须设置SMS格式，这需要使用AT+CMGF命令。

AT+CMGF命令可以是两个值之一：0或1，分别对应"PDU模式"和"文本模式"。在"文本模式"中，SMS消息表示为可读文本。在"PDU模式"中，SMS消息表示为用十六进制字符编码的二进制字符串。在这个示例中我们将使用"文本模式"，所以我们需要发送给GPRS扩展板的命令是：

AT+CMGF=1\r

现在我们已经设置了SMS格式，可以继续发送短信。要发送短信，我们使用AT+CMGS命令。根据SIM900 AT命令集，CMGS命令遵循以下格式：

AT+CMGS=<da>[,<toda>]<CR>

其中<da>是目标地址（电话号码），<toda>是可选的目标地址类型，<CR>是回车符'\r'字符。一旦我们发送了这个命令，GPRS扩展板将回复'>'字符，提示我们输入实际消息。

note

电话号码必须包含国家代码，例如对于美国电话号码(555)123-4567，<da>值必须是+15551234567

语音通话命令

根据SIM900 AT命令集表，用于拨打号码进行语音通话的命令是"ATD+xxxxxxxxxx;"，其中"xxxxxxxxxxx"是包含国家代码的电话号码。必须发送分号来建立语音通话，省略它将建立数据或传真通话。

用于发送简单短信或拨打语音电话的Arduino代码如下所示。不要忘记将电话号码"xxxxxxxxxx"和消息"How are you today?"更改为您自己的值。

Arduino代码

  #include <SoftwareSerial.h>


  SoftwareSerial gprsSerial(7,8);

  void setup()
  {
    gprsSerial.begin(19200); // GPRS shield baud rate
    Serial.begin(19200);   
    delay(500);
  }

  void loop()
  {

    if (Serial.available()) // if there is incoming serial data
     switch(Serial.read()) // read the character
     {
       case 't': // if the character is 't'
         SendTextMessage(); // send the text message
         break;
       case 'd': // if the character is 'd'
         DialVoiceCall(); // dial a number
         break;

     }

    if (gprsSerial.available()){ // if the shield has something to say
      Serial.write(gprsSerial.read()); // display the output of the shield
    }
  }

  /*
  * Name: SendTextMessage
  * Description: Send a text message to a number
  */
  void SendTextMessage()
  {
    Serial.println("Sending Text...");
    gprsSerial.print("AT+CMGF=1\r"); // Set the shield to SMS mode
    delay(100);
    // send sms message, the phone number needs to include the country code e.g. if a U.S. phone number such as (540) 898-5543 then the string must be:
    // +15408985543
    gprsSerial.println("AT+CMGS = \"+xxxxxxxxxx\"");
    delay(100);
    gprsSerial.println("How are you today?"); //the content of the message
    delay(100);
    gprsSerial.print((char)26);//the ASCII code of the ctrl+z is 26 (required according to the datasheet)
    delay(100);
    gprsSerial.println();
    Serial.println("Text Sent.");
  }

  /*
  * Name: DialVoiceCall()
  * Description: Can call/dial a phone number
  */
  void DialVoiceCall()
  {
    gprsSerial.println("ATD+xxxxxxxxxx;");//dial the number, must include country code
    delay(100);
    gprsSerial.println();
  }

常见问题

以下是 GPRS Shield 常见问题解答，使用前请先阅读：

为什么 GPRS Shield 无法通过软件串口（D7/D8）与 Stalker v2.1/2.0 配合工作？

Stalker v2.1/2.0 已经使用了数字引脚（D7/D8），您需要将 GPRS_TX/GPRS_RX 连接到其他数字引脚作为软件串口。这个问题在 Stalker 2.2 版本中已经解决。
为什么将 GPRS Shield 组装到 Stalker 或其他 Arduino 板上时无法使用 I2C？

因为 GPRS Shield 通过 I2C 与其他模块冲突。GPRS Shield 不使用 I2C 端口，您可以断开从 SIM900 I2C 端口到 A4/A5 的连接。

原理图在线查看器

资源

[Eagle] GPRS Shield v2.0 Eagle 格式原理图和 PCB
[PDF] GPRS Shield v2.0 PDF 格式原理图
[PDF] GPRS Shield v2.0 PDF 格式 PCB
[库文件] GitHub 上的 GPRS_Shield 库 - 基于 Suli
[库文件] GitHub 上的 GPRS_SIM900 库 - 非 Suli
[文档] AT 命令 v1.11
[文档] SIM900 硬件设计
[数据手册] Si5902BDC
[数据手册] SIM900 数据手册
[工具] SIM900 固件和工具（固件：1137B08SIM900M64_ST）

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