GSM SIM800L на Arduino: урок с AT-командами до SMS

Подключение через SoftwareSerial

SIM800L подключается через UART, то есть двумя проводами данных плюс питание. На Arduino Uno аппаратный UART один, и он же занят USB, поэтому используем программный порт: SoftwareSerial gsm(2, 3), где D2 это RX платы, а D3 это TX. Сигнал идёт крест-накрест: TX модуля в D2, RX модуля в D3.

Питание. Модуль рассчитан на диапазон примерно от 3.4 до 4.4 В, и литиевый аккумулятор 3.7 В подходит идеально. Вывод 5 V Arduino даст около 500 мА, а модем в момент передачи GSM берёт до 2 А, поэтому с вывода 5 V он будет молчать или перезагружаться. Нужен отдельный источник 4 В 2 А и общий провод GND с Arduino. Конденсатор 1000 мкФ на питании модуля сглаживает просадки в момент передачи.

Уровни сигнала. Логика SIM800L около 2.8 В, а Arduino выдаёт 5 В, и RX-пин модема такое напряжение не любит. Между TX Arduino и RX модема поставьте делитель: резистор 10 кОм от TX к узлу и резистор 20 кОм от узла к земле. На узле получится 5 × 20 / 30, то есть примерно 3.3 В, этого достаточно, потому что порог логической единицы у модема равен 0.7 от напряжения питания, около 2.8 В при VDD 4 В. Вариант попроще: диод 1N4148 последовательно с TX Arduino срежет около 0.7 В и даст 4.3 В, но это впритык к пределу, поэтому делитель предпочтительнее. В обратную сторону проблемы нет: TX модема выдаёт 2.8 В, и Arduino это понимает.

AT-команды и отправка SMS

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial gsm(2, 3);  // RX=2, TX=3
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  gsm.begin(9600);
  delay(3000);  // ждать регистрацию в сети
  gsm.println("AT");
  delay(100);
  gsm.println("AT+CSQ");  // сигнал сети
  delay(100);
  gsm.println("AT+CMGF=1");  // текстовый режим SMS
  delay(100);
  gsm.println("AT+CMGS=+79123456789");  // номер получателя
  delay(100);
  gsm.print("Hello from Arduino!");
  delay(100);
  gsm.write(26);  // Ctrl+Z — отправить SMS
  delay(5000);
  Serial.println("Ответ модема:");
  while (gsm.available()) Serial.write((char)gsm.read());
}
void loop() {}

Разберём по шагам. AT проверяет связь с модемом и отвечает OK. AT+CSQ показывает уровень сигнала сети по шкале от 0 до 31, где 99 означает «неизвестно», а значения выше 15 говорят о хорошем сигнале. AT+CREG? сообщает, зарегистрирован ли модем в сети: значение 1 это домашняя сеть, 5 это роуминг. AT+CMGF=1 переключает модем в текстовый режим SMS, в котором номер и текст пишутся обычными символами вместо двоичного PDU-формата.

Дальше начинается собственно отправка. AT+CMGS с номером в кавычках говорит модему, что сейчас будет SMS, и модем отвечает символом >. После этого нужно передать текст и завершить его символом Ctrl+Z, то есть кодом 26. Без Ctrl+Z модем будет ждать текст бесконечно, и это самая частая причина «SMS не отправляется».

Про задержки. Настоящий модем отвечает не мгновенно, а через десятки миллисекунд, поэтому после каждой команды нужна пауза, и только потом можно читать буфер. Первый delay на 3 секунды в setup нужен для регистрации в сети: модем включается и ищет оператора, и на это уходит от 10 секунд до пары минут в зависимости от покрытия.

Звонки. ATD с номером начинает вызов, ATA отвечает на входящий, ATH сбрасывает соединение, а AT+CLCC показывает состояние текущего вызова. Чтобы принять звонок, скетч должен периодически проверять входящие: в реальном проекте это делают через прерывание или опрос статуса звонка.

Подробнее про SoftwareSerial — в уроке про Serial. HC-05 Bluetooth — похожий модуль через AT.

Что сначала не получилось

Первый модем я запитал от 5 V, потому что так проще всего. Он включался, на AT отвечал OK, а при попытке отправить SMS перезагружался. Замер тока мультиметром показал картину: в покое ток был нормальным, а в момент передачи уходил в сотни миллиампер и вызывал просадку, от которой модем перезагружался. Вынес питание на отдельный источник 4 В 2 А с общей землёй, и проблема ушла.

Второй затык был в скорости. Я выставил 115200 бод, потому что модем вроде бы умеет, и SMS отправлялись через раз. Оказалось, что на 115200 нужно перенастроить модем командой AT+UART, а по умолчанию он работает на 9600. SoftwareSerial на 115200 всё равно теряет байты, поэтому я вернулся к 9600 и оставил модем в заводской настройке.

Третий случай показал, что порядок команд важен. Если сначала отправить текст, а потом AT+CMGS, модем воспримет текст как неизвестную команду и ответит ERROR. Правильный порядок всегда такой: сначала номер, потом символ >, потом текст, потом Ctrl+Z.

Личный опыт: система оповещения

Первое устройство с SIM800L у меня было системой оповещения: Arduino забирает показание датчика температуры, и если оно вышло за порог, модем отправляет SMS владельцу. Схема обмена простая: сначала AT, потом AT+CMGF=1, потом номер, потом текст с текущей температурой, и в конце Ctrl+Z.

Проверял я это в симуляторе и по счётчику. В симуляторе команда отправки давала ответ OK, а в списке отправленных появлялась запись с текстом сообщения, в котором было видно подставленное значение температуры. Отдельно я добавил в скетч счётчик попыток и ограничил частоту отправки одним SMS в десять минут: при плохом сигнале модем иногда не отвечает, и без ограничения он бы завалил владельца десятками одинаковых сообщений. На настоящем железе я отдельно проверил, что модем успевает зарегистрироваться в сети: первая команда уходила сразу после старта и не сработала, поэтому в setup теперь стоит пауза и проверка AT+CREG.

Авторская позиция: что взять новичку

Берите модуль с готовой платой и стабилизатором, а не голый чип, и сразу выбирайте вариант с выведенными выводами питания и UART. Питание стройте от отдельного источника с общей землёй, это снимает половину всех проблем. И начинайте с команды AT, а не с отправки SMS: если модем не отвечает даже на AT, дело в питании или в проводах, и никакие более сложные команды тут не помогут. Для проектов, где нужна только связь на небольшом расстоянии, GSM избыточен, и HC-05 справится лучше.

Частые вопросы