Sistema de seguridad con emisión de mensaje SMS

Transcripción

1 Sistema de seguridad con emisión de mensaje SMS

2 INDICE 1.- INTRODUCCIÓN Pág ELEMENTOS HARDWARE EMPLEADOS. Pág COMUNICACIÓN SERIE (Comandos at)... Pág EXPLICACIÓN DEL PROGRAMA... Pág CONCLUSIONES... Pág. 9 ANEXO (Código fuente del programa).. Pág. 10 PRÁCTICA Nº 1 ASIGNATURA: DSM CURSO: 2003/2004 MARIO CASTELLANO DÍAZ HUMBERTO BARRIENTOS GONZÁLEZ 1

3 1.- INTRODUCCIÓN El objetivo del desarrollo de esta práctica es aplicar los conocimientos acerca de las características de los microcontroladores, concretamente del pic16f84, que se han adquirido en la primera práctica de la asignatura, enfrentándose directamente con una práctica que puede ser un diseño de algún aparato real. Dentro de tantos diseños de circuitos basados en microprocesador como existen y se pueden inventar, se ha escogido realizar una alarma con comunicación a través de móvil, diseño interesante puesto que el móvil se ha convertido en un aparato que siempre se tiene al alcance de la mano, y así podemos vigilar nuestro vehículo o casa. La práctica consiste en conectar un pic a un móvil a través de una comunicación serie, y mandar desde el móvil al teléfono los comandos necesarios para mandar un sms, realizar una llamada o incluso leer un sms recibido en el móvil. Adicionalmente, esta práctica puede ser el principio de innumerables aplicaciones. Por ejemplo, se puede usar este dispositivo para construir un sistema de control remoto, operativo desde cualquier parte del mundo. Para usos industriales, se podría monitorizar si una máquina está en marcha o si se ha superado un umbral de seguridad predefinido. Los técnicos son alertados automáticamente y pueden operar remotamente sobre las máquinas. Las aplicaciones comerciales son también numerosas. Todos los elementos de una casa automatizada pueden ser controlados y monitorizados desde un teléfono móvil. 2.- ELEMENTOS HARDWARE EMPLEADOS Se ha usado el Micro Pic Trainer que dispone de una pantalla LCD, un display siete segmentos, conjunto de conmutadores conectados a los pines RA del microcontrolador, y un teclado entre otros elementos. De todo el conjunto de componentes dispuestos en este entrenador se han los conmutadores (para simular la activación de la alarma y la configuración de la misma). 2

4 El microcontrolador que se ha usado ha sido el un Microcontrolador de 8 Bits CMOS con memoria EEPROM (PIC16F84) de la empresa MICROCHIP. Los pines que hemos utilizado son: RA0,..., RA2 como puertos de entrada que se leen las alarmas que se han activado. RB0 para recibir la señal del móvil (RX). RB1 para enviar la señal al móvil (TX). En este caso vamos a trabajar sobre un Ericsson T10, y lo primero es averiguar el "pinout" o identificación de las señales que nos encontramos en el conector del móvil alimentación externa 2. entrada RS232 (TTL) 3. masa (GND digital) 4. salida RS232 (TTL) 5. +5v salida 6. Test (0=Normal - 1=modo test) 7. Silencio (Mute) 8. Micro y auricular interno/externo (0=Externo - abierto=interno) 9. masa (analógica) 10. sin uso 11. entrada de BF 12. salida de BF Según este "pinout" se puede confirmar que se dispone de: entradas y salidas de audio para conectar un "manos libres" externo, "mute" control para silenciar el altavoz, señales para acceder a la memoria de programa Flash, alimentación, batería, y señales RX y TX serie. 3

5 Lo siguiente que necesitamos es un "cable de datos", que es un adaptador de niveles RS232 - TTL, con el conocido MAX232. Este cable nos permite conectar el móvil a un ordenador personal o un microcontrolador externo. El cable se puede encontrar en un comercio dedicado a la telefonía móvil, pero en esta práctica se ha optado por construir uno usando el siguiente esquema: El circuito se ha diseñado de forma que el cable situado en la esquina superior izquierda de la placa está conectado al pin 9 del max232, por lo que es la señal RX, y el cable que está situado en la esquina inferior izquierda de la placa está conectado al pin 10 del max232, por lo que es la señal TX. La línea horizontal superior de la placa es el ( - ) y la segunda línea horizontal inferior es el ( + ). La alimentación necesaria para que funcione este circuito se obtiene de la propia batería del teléfono, con los cables conectados al pinout. 4

6 3.- COMUNICACIONES SERIE (comandos AT) La siguiente tarea es localizar información sobre las señales y comandos que se manejan en el conector del móvil. Que protocolos se usan, que clase de buses, y sobre todo que comandos se deben enviar para conseguir nuestros fines. Al igual que los módem, los móviles aceptan comandos AT (más exactamente una extensión del juego de comandos AT). Además del manejo de los SMS (mensajes de texto), estas extensiones controlan muchas funciones, incluyendo identificación del móvil, gestión de la agenda de direcciones, nivel de la señal, llamadas en espera y desvío de las mismas, aviso de errores, estado de la batería, melodías, volumen, además de otros comandos no estándar creados por los fabricantes de cada modelo. Realizamos pruebas con el teléfono conectado al ordenador personal (PC) para probar el cable, el móvil y para entender los comandos extendidos AT usados por los móviles. Para ello se activa el programa HYPERTERMINAL (de Windows) y se configura el puerto al que está conectado el cable: velocidad 9600bps., no paridad, 8 bits, 1 bit de stop, en el caso del móvil usado. Una vez configurado, se teclea una a y una t, si se escriben en la pantalla, quiere decir que existe comunicación en ambos sentidos con el móvil, puesto que el móvil nos ha mandado lo mismo que nosotros hemos escrito. Si se le da al intro, tiene que aparecer en pantalla lo siguiente: AT OK Después de haber tenido éxito con la comunicación, se pueden probar diversos comandos para probar que existe comunicación, pero los que son importantes para el desarrollo de esta práctica son los siguientes: AT+CPMS="ME", "ME" +CMPS: 7,15,7,15,7,15 OK Este comando configura el móvil para que use la memoria del teléfono en vez de la memoria de la tarjeta sim, útil para reenviar los sms desde la memoria del móvil. AT+CMGR=1 +CMGR: 1,, C D02A735A043 DAB54 OK Este comando lee un sms guardado en la memoria, concretamente lee el sms que coincide con el número que está después del signo =, si no existe sms en dicha posición, el móvil devuelve ERROR. ATD RING Este comando realiza una llamada al número situado después del ATD y antes del, en este caso es el , y el móvil devuelve RING por cada tono de llamada. AT+CMSS=1 +CMSS :96 OK Este comando sirve para enviar el sms situado en la posición que indique el número, en este caso el mensaje enviado sería el situado en la posición 1. 5

7 Esta técnica que acabamos de ver además de resultar fácil para el microcontrolador de nuestro montaje, también lo será para nosotros, ya que nos resultará más fácil de comprender y programar. Visto esto, queda claro que hay que configurar el móvil para que pueda mandar sms, es decir, que el sms que se quiere enviar tiene que estar guardado y enviado a un número de teléfono para poder luego reenviarlo con un sencillo comando AT. Si no se hace así, se complicaría bastante el programa, puesto que habría que conocer exactamente los parámetros del protocolo de mensajes sms PDU, del cual hay información en la página web en la que nos hemos basado para realizar este proyecto. Otra ventaja de usar solo 4 comandos AT de entre los disponibles es asegurarnos una alta compatibilidad entre diversos fabricantes y modelos de móviles. Los fabricantes incluyen solo pequeñas variaciones sobre el estándar. Y aunque este montaje solo ha sido probado con el Ericsson T10, sin modificación alguna el circuito debería funcionar con otros modelos de móviles que soporten el mismo subgrupo de comandos. 4.- EXPLICACIÓN DEL PROGRAMA La primera parte de programación consiste en conseguir conectar el pic al ordenador a través del puerto serie configurado a velocidad 9600bps., no paridad, 8 bits, 1 bit de stop. En Internet, y tras muchas horas de búsqueda, se encontró un programa que comunicaba mediante rs232 el pic con el ordenador con los parámetros de configuración para la comunicación antes mencionados. El programa recibe un byte por el puerto configurado para ello y lo envía por el puerto configurado como tx, consiguiendo así un eco. Para probarlo se ha hecho uso del Hyperterminal de Windows, y tras algunas modificaciones en el código, se consiguió tener éxito en la comunicación con el pic.(fichero adjunto rs232.asm). Luego, se realizó un programa que manda las letras AT y el retorno de carro, desactivando la interrupción del pic usada en el programa original, puesto que el pic no tiene que recibir datos. Se usó para probar, con el Hyperterminal, que el pic enviaba los comandos correctamente (fichero adjunto rs232at.asm). Para probar el programa principal se conectó la línea tx del móvil al puerto que está conectado al ordenador para ver que comandos estaba recibiendo el móvil (siempre produce eco de los comandos entrantes) y para comprobar si devuelve ok o error, y la línea rx del móvil se conectó al puerto correspondiente en el microcontrolador. El programa principal es una extensión del anterior, en el que se crearon algunos procedimientos que envían los comandos necesarios, y controlando las entradas conectadas a los interruptores de la placa para determinar que comando enviar (alarmovil.asm). Programa principal En las primeras líneas se definen todas las variables y registros del 16f84 por defecto y se añade la palabra de configuración para el wacth dog, el pwrte y el oscilador. 6

8 list p=16f84 #include <p16f84.inc> CONFIG _CP_OFF&_PWRTE_ON&_WDT_OFF&_XT_OSC Configuramos el registro STATUS, para el banco 1 y el banco 0, también se declaran dos variables lógicas, que se explicarán mas adelante, además se define el puerto para transmitir datos TX y para recibir datos RX. #DEFINE BANK0 BCF STATUS,RP0 #DEFINE BANK1 BSF STATUS,RP0 TRUE EQU 1 FALSE EQU 0 #DEFINE RX PORTB,0 #DEFINE TX PORTB,1 Luego se definen las variables DATO que es para guardar el byte recibido o enviado, los registros para retardos RET1 y RET2, además un contador para contar los bytes enviados. DATO EQU 0x0C RET1 EQU 0x0D RET2 EQU 0x0E CONT8 EQU 0x0F TMPFLAG EQU 0x10 La siguiente función es TXDATO. Esta se encarga de enviar el byte almacenado en DATO por el puerto definido como TX. Para transmitir los bits, dispone de un contador que se va decrementando a medida que va enviando bits. Cuando envía un bit, desplaza el registro DATO. TXDATO MOVLW 8 MOVWF CONT8 BCF TX BIT2 RRF DATO,F BTFSS STATUS,C BCF TX BTFSC STATUS,C BSF TX DECON DECFSZ CONT8,F GOTO BIT2 BSF TX RETURN Las funciones TIME y TIME1 son dos retardos de 52 us y 104 us que se utilizan para sincronizar y para adaptar los tiempos a la comunicación de 9600bps. 7

9 RET_CARRO Realiza la transmisión serie del código del carácter retorno de carro y el carácter fin de línea para que se vea correctamente en el Hyperterminal de Windows. Existe una espera añadida para poder ver los resultados. MOVLW d'13' MOVLW 0FFh MOVWF CONT8 DECFSZ CONT8,F MOVLW d'10' RETURN AT_CMPS Envía carácter a carácter el código de configuración AT+CPMS="ME","ME" al móvil para configurar el mismo para que use la memoria interna y no la de la tarjeta sim. AT_CMSS Envía la ristra por el puerto serie AT+CMSS=, según el valor guardado en el registro a envía hasta un total de 5 mensajes distintos almacenados en la memoria del móvil. ATD Envía la ristra de caracteres ATD , para poder hacer desde nuestro móvil una llamada telefónica al número que se encuentra después del atd y antes del. INICIO Este es el programa principal. Primero se configuran los puertos para que funcionen adecuadamente como entrada y otros como salida. Luego manda el comando de configuración at+cpms= ME, ME para poder reenviar los sms desde el móvil. Después de esto, se entra en un bucle infinito. Primero se espera a que se active la señal RA0, que simula la señal que la alarma envía cuando se ha disparado. Si se ha disparado la alarma, se comprueba el estado de otras dos señales (RA1 y RA2), que representan la configuración que le hemos dado al móvil, es decir, si está ra1 activada manda el sms guardado en la posición 1, si no está activada esta y está activada ra2, manda el sms guardado en la posición 2, y si no está activada ninguna de las dos, realiza una llamada al número de móvil programado. Una vez enviado el comando de envío de sms o de llamada al móvil, se realiza una espera a que la alarma sea desactivada (señal ra0). Cuando esto ocurre, se realiza una espera para que el puerto ra0 se estabilice a nivel bajo, puesto que si no se lleva a cabo esta espera, el móvil una vez desactivado el puerto vuelve al principio del bucle denominado INFINITO y detecta que la alarma está activada, cuando en realidad no lo está. INICIO PROGRAMACION DE LOS PUERTOS BANK1 8

10 BSF PORTA,0 BSF PORTA,1 BSF PORTA,2 BSF PORTA,3 BCF TX PROGRAMA PIN TX COMO SALIDA BANK0 CALL AT_CMPS INFINITO MOVLW 0 CLRF TMPFLAG BTFSS PORTA,0 GOTO INFINITO DOS BTFSS PORTA,1 GOTO TRES BSF TMPFLAG,1 CALL AT_CMSS GOTO ESPERA TRES BTFSS PORTA,2 GOTO WARNING BSF TMPFLAG,2 CALL AT_CMSS GOTO ESPERA WARNING CALL ATD ESPERA BTFSC PORTA,0 GOTO ESPERA MOVLW 0FFh Espera para permitir que la entrada RA0 se estabilice a nivel bajo MOVWF CONT8 DECFSZ CONT8,F GOTO INFINITO END 9

11 5.- CONCLUSIONES Con esta práctica se ha aprendido que no es tan difícil crear un dispositivo controlado por microcontrolador que sea útil, a la vez que nos hemos dado cuenta de la importancia que tienen los protocolos de comunicación y los propios buses de datos, puesto que si el móvil no dispusiera de ningún tipo de bus de comunicación externa, conseguir comunicar el móvil con un microcontrolador externo sería muy difícil o imposible. En esta práctica han existido diversas complicaciones. La primera de todas fue conseguir el material necesario, es decir, el móvil y el cable. Otra complicación añadida, fue la de que hubo que reparar el móvil, además, como no disponíamos de un conector para el pinout, tuvimos que conectar unos cables directamente, con el problema de que se rompió una pieza del pinout y hubo que conectar finos cables para poder conectar los verdaderos cables. Otra complicación con respecto al hardware y al material, fue la de conseguir puentear el cable de comunicación serie para el ordenador, puesto que el cable pertenecía a un ratón, y no tenía las señales puenteadas que necesitábamos. Por último, la última complicación hardware que hemos tenido, es que debido que uno de los integrantes del grupo no podía asistir al laboratorio por las mañanas, decidimos comprar un programador y montar el circuito por nuestra cuenta, cosa que nos dio muchos quebraderos de cabeza, puesto que el programador estaba mal, y luego cuando conseguimos programar nos dimos cuenta de que nos hacía falta el reloj externo, y decidimos esperar dos días que faltaban para la llegada de septiembre para realizar la práctica en el laboratorio. En cuanto a complicaciones software, el primer problema fue conseguir configurar el Hyperterminal de Windows correctamente para la comunicación con el móvil. Otro de los problemas fue conseguir una rutina para el microcontrolador que realizara una comunicación serie con los parámetros adecuados, que nos costó mucho tiempo de búsqueda por Internet. A parte de esto, hubieron pocas complicaciones más, como la de encontrar los caracteres de retorno de carro y el de dobles comillas. 10

12 ANEXO (Código programa principal) Programa: Comunicación asíncrona a móvil Ericsson t10 vía RS232 --Dependiendo de la entrada del puerto A activada, envía un sms o realiza una llamada Parámetros de comunicación RS232: 9600,N,8, list p=16f84 #include <p16f84.inc> PALABRA DE CONFIGURACIÓN: CONFIG _CP_OFF&_PWRTE_ON&_WDT_OFF&_XT_OSC ========================================================================== #DEFINE BANK0 BCF STATUS,RP0 #DEFINE BANK1 BSF STATUS,RP0 TRUE EQU 1 FALSE EQU 0 ========================================================================== DEFINICION DE BITS: #DEFINE RX PORTB,0 #DEFINE TX PORTB,1 ========================================================================== DEFINICION DE VARIBLES DATO EQU 0x0C Dato a Transmitir o Recibido RS232 RET1 EQU 0x0D para retardo de bit RS232 RET2 EQU 0x0E para retardo de bit RS232 CONT8 EQU 0x0F Contador de bits en rutinas RX y TX TMPFLAG EQU 0x10 Para guardar que tipo de sensor se ha activado ========================================================================== ORG 0 GOTO INICIO ========================================================================== TXDATO MOVLW 8 MOVWF CONT8 BCF TX BIT2 RRF DATO,F BTFSS STATUS,C BCF TX BTFSC STATUS,C BSF TX DECON DECFSZ CONT8,F GOTO BIT2 BSF TX RETURN TIME2 RETARDO DE 52 us104 us 11

13 MOVLW 1 MOVWF RET1 T1 MOVLW.14 MOVWF RET2 T2 DECFSZ RET2,F GOTO T2 DECFSZ RET1,F GOTO T1 NOP RETURN TIME 104 us MOVLW 1 MOVWF RET1 T3 MOVLW.28 MOVWF RET2 T4 DECFSZ RET2,F GOTO T4 DECFSZ RET1 GOTO T3 NOP NOP RETURN RET_CARRO Envía el retorno de carro MOVLW d'13' MOVLW 0FFh MOVWF CONT8 DECFSZ CONT8,F MOVLW d'10' RETURN AT_CMPS AT+CPMS="ME","ME" MOVLW "a" MOVLW "t" MOVLW "+" 12

14 MOVLW "c" MOVLW "P" MOVLW "m" MOVLW "s" MOVLW "=" MOVLW d'34' MOVLW "M" MOVLW "E" MOVLW d'34' MOVLW "," MOVLW d'34' MOVLW "M" MOVLW "E" MOVLW d'34' CALL RET_CARRO 13

15 RETURN AT_CMSS AT+CMSS=SA (dependiendo del bit de RA que esté activo) MOVLW "a" MOVLW "t" MOVLW "+" MOVLW "c" MOVLW "m" MOVLW "s" MOVLW "s" MOVLW "=" BTFSC TMPFLAG,1 GOTO SMS1 BTFSC TMPFLAG,2 GOTO SMS2 BTFSC TMPFLAG,3 GOTO SMS3 BTFSC TMPFLAG,4 GOTO SMS4 BTFSC TMPFLAG,5 GOTO SMS5 GOTO HECHO SMS1 MOVLW "1" GOTO HECHO SMS2 MOVLW "2" 14

16 GOTO HECHO SMS3 MOVLW "3" GOTO HECHO SMS4 MOVLW "4" GOTO HECHO SMS5 MOVLW "5" HECHO CALL RET_CARRO RETURN ATD ATD MOVLW "a" MOVLW "t" MOVLW "d" MOVLW "6" MOVLW "4" MOVLW "6" MOVLW "5" MOVLW "3" 15

17 MOVLW "5" MOVLW "0" MOVLW "7" MOVLW "1" MOVLW "" CALL RET_CARRO RETURN *************************************************************************** INICIO PROGRAMACION DE LOS PUERTOS BANK1 BSF PORTA,0 BSF PORTA,1 BSF PORTA,2 BSF PORTA,3 BCF TX PROGRAMA PIN TX COMO SALIDA BCF OPTION_REG,INTEDG PROGRAMA INT CON FLANCO DE BAJADA BANK0 CALL AT_CMPS INFINITO MOVLW 0 CLRF TMPFLAG BTFSS PORTA,0 GOTO INFINITO DOS BTFSS PORTA,1 GOTO TRES BSF TMPFLAG,1 CALL AT_CMSS GOTO ESPERA TRES BTFSS PORTA,2 GOTO WARNING BSF TMPFLAG,2 16

18 CALL AT_CMSS GOTO ESPERA WARNING CALL ATD ESPERA BTFSC PORTA,0 GOTO ESPERA MOVLW 0FFh Espera para permitir que la entrada RA0 se estabilice a nivel bajo MOVWF CONT8 DECFSZ CONT8,F GOTO INFINITO END 17