使用 Python 操作 3G 模块

以 Telit HE910 模块为例，在 Linux 下的 AT 命令端口是 /dev/ttyACM3 。可以通过 pyserial 库直接读写端口来与模块通信，也可以使用更高级的 python-gsmmodem 。

1. Pyserial #

如果要直接发送 AT 指令，需要串口读写库，我们常用的是 pyserial ，Python 2.7 默认没有安装这个库，需要自行下载，参考 https://pypi.python.org/pypi/pyserial/2.7，下面是一个简单的例子：

#!/usr/bin/python
import serial

ser=serial.Serial(port='/dev/ttyACM3', baudrate=115200, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=1, xonxoff=False, rtscts=False, dsrdtr=False)
cmd="AT\r"
ser.write(cmd.encode())
msg=ser.read(64)
print(msg)

保存到文件 atcommand.py ，执行：

~# ./atcommand.py   
AT
OK

2. Python-gsmmodem #

2.1. 简介 #

python-gsmmodem 是一个用于控制 GSM modem 的 Python 包，基于 pyserial ，提供了 API 和一些命令行交互工具。在这里下载，然后安装：https://github.com/faucamp/python-gsmmodem。它的文档在源码的 docs 目录下，Sphinx 格式，你的电脑需要安装 Sphinx ，然后在 docs 目录下执行 make html 命令，就会在 _build 目录下生产 html 格式的文档，在浏览器中打开即可。python-gsmmodem 有如下几个特性：

• 提供了发送短信、查询信号强度等功能的简单方法。
• 提供了处理 USSD 业务和语音通话的 API 。
• 通过回调函数接电话、收短信。
• 支持短信的 PDU 和 Text 模式。
• 支持跟踪短信状态报告。
• 在 Python 的异常处理中封装了 AT 指令的错误信息。
• 直接向模块发送 AT 指令，读取返回值。
• 提供测试套件。

该模块提供了几个工具：

• GSMTerm ：一个简单的串口终端，用于与 GSM modem 通信，内建有 AT 指令帮助。启动后，输入 help 可以获取帮助信息，可以执行 AT 命令，还可以加载外部脚本：

    ~# gsmterm.py -b 115200 /dev/ttyACM3
  
    GSMTerm connected to /dev/ttyACM3 at 115200bps.
    Press CTRL+] or CTRL+D to exit.
  
    GSM> help
  
    == GSMTerm Help ==
  
    Command History: Press the up & down arrow keys to move backwards or forwards through your command history.
  
    Command Completion: Press the TAB key to provide command completion suggestions. Press the TAB key after a command is fully typed (with or without a "=" character) to quickly see its syntax.
  
    Command Documentation: Type a command, followed with two quesetion marks to access its documentation, e.g. "<COMMAND>??". Alternatively, precede the command with a question mark ("?<COMMAND>"), or type "help <COMMAND>".
  
    List Available Commands: Type "ls [category]" to list the available AT commands known to GSMTerm for the given category (or all commands if no category is specified).
    Type "lscat" to see a list of categories.
  
    Load Script: Type "load <filename>" to load and execute a file containing AT commands, separated by newlines, e.g. "load ./myscript.txt".
  
    To exit GSMTerm, press CTRL+] or CTRL+D.
  
    GSM> AT
    OK              
    GSM> AT+CSQ??
  
    Signal Quality (AT+CSQ)
  
    Category: Network Service
    Description: This command determines the received signal strength indication (<rssi>) and the channel bit error rate (<ber>) with or without a SIM card inserted
    Values: No parameters.
    Response Values: 
     <rssi> 0: -113 dBm or less
            1: -111 dBm
            2 to 30: -109 to -53 dBm
            31: -51dBm or greater
            99: not known or not detectable
     <ber> 0...7: as RXQUAL values in the table GSM 05.08
    Command Syntax:
     AT+CSQ
  

• sendsms.py ：发送短信的命令行脚本，执行 `` 可以获取帮助信息，下面是一个简单的例子：

    ~# sendsms.py -i /dev/ttyACM3 -b 115200 13824741490
    Connecting to GSM modem on /dev/ttyACM3...
    Checking for network coverage...
  
    Please type your message and press enter to send it:
    > Hello World!
  
    Sending SMS message...
    Message sent.
  

• identify-modem.py ：用于连接和调试 GSM modem 。

python-gsmmodem 主要提供了如下几个编程模块：

• serial_comms ，基于 pyserial ，提供了用于低级别串口通讯的类 SerialComms 。
• modem ，提供了几个操作 GSM modem 的类，例如 GsmModem ，SentSms 。
• exceptions ，提供了一些额外的方法，比如超时处理，中断处理，供 GsmModem 使用。
• pdu ，提供了对短信进行 PDU 编码的方法。

2.2. serial_comms #

serial_comms 的主类是 SerialComms ，使用前先导入：

from serial_comms import GsmModem

2.3. modem #

modem 模块的主类是 GsmModem 类，它的父类是 SerialComms ，提供了与 GSM Modem 交互的大部分方法。使用前要先从 modme 模块导入：

from gsmmodem.modem import GsmModem

GsmModem 类的构造函数：

GsmModem(self, port, baudrate=115200, incomingCallCallbackFunc=None, smsReceivedCallbackFunc=None, smsStatusReportCallback=None)

参数的含义：

• port ，设置 AT 指令端口
• baudrate ，波特率
• incomingCallCallbackFunc ，处理接听电话的回调函数
• smsReceivedCallbackFunc ，处理接收短信的回调函数
• smsStatusReportCallback ，处理短信状态报告的回调函数

新建实例后，要先连接端口，初始化 GSM Modem：

connect(self, pin=None)

这个函数会打开 AT 指令端口，初始化 GSM Modem 和 SIM 卡。参数 pin 用于设置 SIM 卡内的 PIN 码 ，字符串类型，通常 SIM 卡没有启动 PIN 码锁定，设为 None 即可。如果 SIM 卡需要 PIN 码而这里没有设置，函数会抛出 PinRequiredError 异常。如果 PIN 码设置错误，函数会抛出 IncorrectPinError 异常。相应的，结束时应该调用 close() 关闭串口，这是从 SerialComms 类继承的方法。

新购买的 SIM 卡背面提示中会写有 PIN 码初始值，也可以在运营商官网查询修改，通常是四位数字。PIN 码的作用是增强 SIM 卡安全性，例如可以在手机上为 SIM 卡启动 PIN 码锁定，这样每次开机都要输入 PIN 码。

初始化之后，应该确认 GSM Modem 已经成功接入运营商网络。可以调用 waitForNetworkCoverage() ，它会引起阻塞，直到成功入网，或者超时：

waitForNetworkCoverage(self, timeout=None)

参数 timeout 可以设置超时时间，int 类型，单位是秒。超时会抛出 TimeoutException 异常，如果有其他错误，会抛出 InvalidStateException 。调用结束后会返回当前的信号强度。

还有一个单独的函数，可以获取信号强度：

signalStrength(self)

返回值是整数，范围在 0~99 表示信号强度，-1 表示未知。

还有一些功能函数，可以获取 Modem 的一些状态，这些函数都是执行相关的 AT 指令，如果要执行其他 AT 指令，可以通过 SerialComms 类提供的 wirte 方法直接向 Modem 发送：

• manufacturer(self) ，返回 Modem 的厂家信息
• model(self) ，返回 Model 的名称
• revision(self) ， 返回 Modem 的固件版本
• imei(self) ，返回 Modem 的 IMEI 编码
• imsi(self) ，返回 SIM 卡的 IMSI 编码
• networkName(self) ，返回当前 Modem 所注册的网络的名称
• supportedCommands(self) ，返回 Modem 支持的 AT 指令的列表

设置短信编码的格式可以调用 smsTextMode() ：

smsTextMode(self, textMode)

参数 textMode 是布尔型，设为 True 表示 text 格式，否则为 PDU 格式。text 格式是明文传输，不适合传输中文，国内目前都是 PDU 格式，初始化时，已经默认设为 PDU 格式。

发送文本类型的短信可以用 sendSms() 函数：

sendSms(self, destination, text, waitForDeliveryReport=False, deliveryTimeout=15, sendFlash=False)

参数的含义：

• destination ，字符串类型，目标手机的电话号码
• text ，要发送的文本内容
• waitForDeliveryReport ，布尔型，如果设为 True ，函数会阻塞，知道收到短信状态的返回报告
• deliveryTimeout ，整数，或者浮点数，当 waitForDeliveryReport=True 时有效，表示阻塞超时时间。

如果发送过程过程中出现错误，会抛出 CommandError 异常。如果超时，会抛出 TimeoutException 异常。