基于CGI的无线路由中短信功能设计

摘要：移动通信中的短消息是人们无线沟通的重要方式，更以其方便、可靠性得到广泛应用。针对嵌入式无线路由的迅速普及，为实现良好人机交互，提出将短消息功能植入可使用上网卡的无线路由的动态Web中。用C语言进行CGI程序设计，采用PDU短信模式，实现无线路由设备中短信的收发。实验结果也证实了此方案的正确性、实用性和可扩展性。
关键词：无线路由；动态Web；CGI；短信；PDU

    为实现良好的人机交互及远程控制功能，如今大部分嵌入式Linux设备均引入Web服务器技术，无线路由的迅速普及更体现了这一点。Goa head是一款主要面向嵌入式系统的Web服务器，因其支持asp、cgi且兼容性良好备受无线路由等嵌入式设备的青睐。而通用网关接口(CGI)则是Web服务器与为添加功能编写的外部程序之间的一个接口。市面普及的无线路由器，管理界面鲜有收发短信的功能，这样用户可用功能受到限制。通过这个CGI接口实现从Web端编辑短信并发送，及上网卡接收短信并显示与Web端等功能，实现了无线路由更智能的一面。

1 嵌入式无线路由中的CGI技术
1．1 CGI工作原理
    通用网关接口是Web服务器和外部扩展程序之间的一个接口。CGI可以使编写的程序处理WWW上客户端送来的表单和数据并对此做出相应反应。而且基于CGI的网页应用程序可工作于不同的浏览器平台，兼容性良好。
    CGI程序的工作一般分为以下几个步骤：
    1)客户端发出请求；
    2)Web服务器激活相应的CGI程序；
    3)CGI程序对客户端的请求做出反应；
    4)Web服务器将CGI程序的处理结果传送给客户端；
    5)Web服务器中断和客户端浏览器的连接；
    6)Web服务器将CGI程序的输出显示在浏览器的窗体上。
1．2 CGIC函数库
    CGIC是用来生成基于CGI的WWW应用程序的C语言函数库，C语言编程是一项复杂且容易出错的工作，选择合适的库CGIC成为必要。一般的Linux系统都支持ANSIC，增加相应的库函数和相应的h文件就可以实现CGI；而CGIC是一个完全符合ANSIC标准的程序库，在任何支持ANSIC标准的系统平台上都可以使用。
    它有以下功能：
    1)对数据进行语法分析；
    2)接收以GET和POST两种方式发送的数据；
    3)把FORM中的不同域连接成连续的串；
    4)为检索FORM数据而提供字符串，整数，浮点以及单项和多项选择功能；
    5)为数字字段提供边界检测；
    6)把CGI环境变量加载到非空的C串中；
    7)为调试而捕捉CGI状态；
    8)提供相对安全的系统调用功能。
    CGIC本身提供了一个main()函数，CGIC的用户编写的程序代码应该放在函数cgiMain()中。CGIC的main()函数主要用来完成CGI程序的初始化工作、获取客户端用户的输入以及相应的解码工作，最后main()函数会调用cgiMain()以执行用户编写的程序代码。

2 短信功能设计
    短信息服务作为目前最方便快捷的交流方式，工作原理也变得越来越标准化。通常对短消息的控制有3种实现途径：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模式收发短信代码简单，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。本文主要使用的是在Linux下用C语言来实现PDU模式的SMS收发。
2．1 PDU模式下短信发送原理
    一个完整的SMS消息所包含的所有报头信息被以二进制字符串格式传送。这个二进制由十六进制格式的IA5字符组合而成。一般的PDU码由13项组成：1)短信息中心地址长度，2位十六进制数(1字节)；2)短信息中心号码类型，2位十六进制数；3)短信息中心号码，2)和3)的长度由1)中数据决定；4)文件头字节，2位十六进制数；5)信息类型，2位十六进制数；6)被叫号码长度，2位十六进制数；7)被叫号码类型，2位十六进制数，取值同短信息中心号码类型；8)被叫号码，长度由被叫号码长度中的数据决定；9)协议标识，2位十六进制数；10)数据编码方案，2位十六进制数；11)有效期，2位十六进制数；12)用户数据长度，2位十六进制数。13)用户数据，其长度由用户数据长度中的数据决定。数据编码方案中设定采用UCS2编码，这里是中英文的Unicode字符。
    常用AT命令如下表所示：

2．2 PDU模式编码
    用PDU模式收发短消息可以使用3种编码：7-bit编码、8-bit编码和USC2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符；8-bit编码通常用于发送数据消息，如图片或铃声等；USC2编码用于发送Unicode字符。由于短信需实现中文短信的发送，所以选择用UCS2编码，即中文Unico de码。这些编码均有标准算法。

3 软件设计
3．1 串口通信
    嵌入式无线路由是通过串口发送一系列AT命令实现与无线路由的各种通信，短消息的收发也是通过这种方式。串口通信是计算机与其他设备通信的常用方法，本系统采用libcsms这个基于Linux的串行通信函数库，来实现串行接口的异步事件驱动并发。采用该方法，只需要在cgi中编写数据处理函数，大大提高了工作效率。

3．2 短信发送页面设计
    Html代码发送短信部分，为简化cgi程序工作，在web端通过脚本函数ucs2_code()将短信内容先做处理。ucs2_code()函数具体功能为：读取短信内容，循环获取短信的每一位并通过charCodeAt()和toString()方法结合转换为单独的Unicode码，再根据长度补齐；如此得到整个短信内容的Unicode码及此编码的长度。
    再通过form提交表单，提交内容有：手机号码，手机内存写入状态，处理后的短信Unicode码和长度。部分代码如下：

3．3 CGI发送短消息
    Cgi发送短信主函数处理消息部分通过环境变量，读取form表单提交的值；先读取手机号码，若成功则处理手机号码后继续读取短信内容的Unicode码，若成功则读取短信长度，若成功则将短消息参数结构中的SMSC地址的变量赋相应值。再读取短信是发送还是保存的状态。如此完成整个web页面短消息的处理过程。
    发送短信主函数部分代码如下所示：

   
    发送短消息在gsmSendMessage中实现，先根据PDU参数，编码PDU串；再通过PDU串和其中SMSC信息的长度，生成发送命令。向串口输入命令，根据返回值ans判断模块是否准备就绪，是则继续输入PDU串，返回TRUE，则发送成功；否则返回FALSE。
    发送短信流程图如图1所示。

4 结束语
    设计的创新之处在于提供了基于CGI的嵌入式无线路由中上网卡模块的短信收发功能的设计方法。短信收发采用PDU模式处理中文、英文短信；功能是通过用C语言编写的CGI实现。在web端与iavascript结合，实现动态web的高效运行。对于基于Linux的无线路由设备已慢慢渗透人们日用的各个角落成为必需品，如果将短信收发功能添加其中，更能增加此设备智能的功能，为用户提供更便利的服务。