一、搭建程序的开发环境:
NB-Iot 无线通讯板我们选择的主控芯片是 我们选择的是华大半导体的HC32F005C6PA, 这个芯片是基于M0的32位低功耗单片机。
开发环境我们选择的是Keil MDK, 这个非常通用,在这里我就不给大家介绍了。
二、准备工作:
NB-Iot通讯的主要功能是为了将烟感的数据上次到云平台。
目前的NB-Iot 的云平台主要中国移动的OneNet 和中国电信cwing。今天华维单片机编程主要给大家介绍一下BC26和OneNet平台的通讯。
为什么不选择中国电信平台? 中国电信也是可以的,只不过中国电信平台需要企业注册认证才可以注册账号,有点麻烦。
1.我们首先要注册一个OneNet 账号,OneNet个体就可以注册。
打开网页,大家在右上脚,注册账号,然后再登陆。
我们登录以后需要新建自己的项目,注意要选择旧版本。
新建项目如下,可以根据自己的需求填写项目名称,选择项目标签。点增加即可。
项目新建完成后如下图所示:
接下来,我们需要添加产品:
添加设备的时候,需要和我们的产品设备对应 ,每个NB-IOT 模块都一个对应的IMEI号。IMSI是设备安装的SIM卡的卡号 也是15位。
以上就是我们平台准备的工作,接下来,我们就开始我们程序的开发
三、产品NB-Iot 通讯指令流程
NB-IOT 是基于运营商的基站通讯的,所有需要准备一张有效的NB-Iot SIM卡。我们选择的是贴片SIM卡,可以直接使用。
我们先研究一下NB-IOT 的初始化过程。(参考BC26软件开发相关资料)
1.NB-Iot的初始化指令:
获取模块的IMEI号
指令: AT + CGSN = 1;
OneNet平台注册需要
490154203237511就是模块的IMEI序号,平台注册要用。
程序处理:
如果串口发送了 AT + CGSN = 1;NB模块没有回复,就需要确定是否模块开机失败?或者模块硬件有故障等。(如果模块没有回复, 需要尝试发送3次,连续3次失败表示他获取失败)
如果获取到了有效值,则执行下一条指令
获取产品SIM卡的IMSIOneNet平台注册需要
指令: AT+CIMI
460001357924680 SIM卡的IMSI序号
程序处理:
获取失败: 表示检测SIM卡失败,设备异常,通过提示灯报故障,
获取成功:执行下一条指令
查询信号值
指令: AT+CSQ
从指令可以获取 当前的CSQ值为22,表示为有效值。CSQ的其他取值的含义。
0 -113 dBm 或以下
1 -111 dBm
2~30 -109 至-53 dBm
31 -51 dBm 或以上
程序初始化过程中,我们需要判断CSQ的值 需要大于10,且小于32.才能有效,负责后期会严重影响产品的稳定性,需要提示生产者 产看是否天线没有安装好,或其他问题。
程序处理:
CSQ异常: 表示检测SIM卡失败,设备异常,通过提示灯报故障,
CSQ的值有效:执行下一条指令
注意:CSQ 的值需要系统每隔2秒,连续循环查询20次,等待模块入网。
查询模块网络是否已经注册。
指令: AT+CEREG?
本条指令说明:
+CEREG: 1,1
第一个1,表示允许上报网络注册状态,如果=0,表示禁止上报网络注册状态 URC
第二个1,表示EPS 注册状态。其他取值说明。
0 未注册,MT 当前未搜索网络
1 已注册,归属网络
2 未注册,但 MT 当前正在尝试附着或搜索网络以进行注册
3 注册被拒绝
4 未知(例如:超出 E-UTRAN 覆盖范围)
5 已注册,漫游状态
程序处理:
发送 AT+CEREG?,模块需要回复+CEREG: 1,1,或+CEREG: 0,1 表示网络已注册。
回复失败:循环等待查询20,间隔2秒。 超时提示故障,需要查询模块的硬件故障
回复成功: 执行下一条指令。
查询 PDP上下文激活状态
指令:AT+CGATT?
+CGATT:0:
0 去附着或未附着
1 附着
程序处理:
发送 AT+CGATT?模块需要回复+CGATT:1
回复失败:循环等待查询20,间隔2秒。 超时提示故障,需要查询模块的硬件故障
回复成功: 执行下一条指令。
查询工作频段
指令: AT+QBAND?
+QBAND:5 的有效值:1、3、5、8、20 等;
我们的是中国移动,取值需要是8.
程序处理:
发送 AT+CGATT?模块需要回复+QBAND:8
回复失败:执行AT+QBAND = 8 来设置网络
回复成功: 执行下一条指令。
2. NB-Iot注册网络:
网络注册,需要用户,根据NB模块的IMEI 和IMSI 再OneNet 平台上注册,再执行本段程序代码,否则会失败。
注册流程如下:
详细说明:
AT+MIPLCREATE指令
功能:创建 OneNET 通信套件实例
程序开发说明:
本条指令的响应时间最大为5秒,只能发送一次,等待5秒超时。
返回值: +MIPLCREATE:0
获取失败:需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再执行AT+MIPLCREATE。
获取成功:执行下条指令。
AT+MIPLADDOBJ=0,3311,1,”1″,4,2指令 (重要)
功能: 添加 LwM2M 对象
说明: NB-IOT 是基于LwM2M 协议开发的,需要增加LwM2M才可以和平台通讯
指令说明:
(参数说明:省略,有疑问的 请找华维单片机编程。
程序开发说明:
本条指令的响应时间最大为5秒,只能发送一次,等待5秒超时。
返回值:OK
获取失败:需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再从AT+MIPLCREATE开始执行。 本条指令一般不会出错。
获取成功:执行下条指令。
AT+MIPLOPEN=0,86400指令(重要)
功能说明: 发送注册请求
指令说明:86400 设置设备的生命周期,实际生命周期为<lifetime> × 0.9。范围:
15~268435455,若设置为 0,则表示 3600 秒;单位:秒。
返回值:
+MIPLEVENT: 0,1 //开始连接到 Bootstrap 服务器。
+MIPLEVENT: 0,2 //成功连接到 Bootstrap 服务器。
+MIPLEVENT: 0,4 //成功连接到 OneNET 平台。
+MIPLEVENT: 0,6 //成功注册到 OneNET 平台。
如果返回:+MIPLEVENT: 0,3 表示OneNet 平台没有注册本设备
程序处理:
获取失败: 获取到 +MIPLEVENT: 0,4 表示注册到平台,否则注册失败,执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再从AT+MIPLCREATE开始执行。
获取成功:执行下一条指令
AT+MIPLOBSERVE: 0,69234,1,3311,0,-1指令(重要)
功能说明:响应订阅请求
指令说明:
返回值:
+MIPLDISCOVER: 0,26384,3311 //接收到发现资源请求。
程序处理:
本条指令的响应时间最大为5秒,只能发送一次,等待5秒超时。 获取到数据后,需要获取msgid的值,下条指令需要该值。
获取失败:因网络稳定型问题,会导致本条指令运行失败或错误。
如果失败,需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再从AT+MIPLCREATE开始执行。
获取成功:执行下一条指令
AT+MIPLDISCOVERRSP=0,26384,1,19,”5850;5851;5706;5805″指令(重要)
功能说明:该命令用于响应来自 OneNET 平台的发现资源请求。
指令说明:
程序响应: OK
程序处理:
本条指令的响应时间最大为5秒,只能发送一次,等待5秒超时。 msgid的值需要从上一条指令获取。
获取失败:因网络稳定型问题,会导致本条指令运行失败或错误。
如果失败,需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再从AT+MIPLCREATE开始执行。
获取成功:表示设备再OneNet平台注册成功。 需要获取。
3. NB-Iot上传数据。
指令说明:
程序处理:
如果发送成功:则返回OK。
返回失败: 需要先确定指令的数据格式是否正常。 如果正常则需要检测设备的网络是否异常,如果异常需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例,再执行AT+MIPLDELETE=0 删除实例,再从AT+MIPLCREATE开始重新注册网络。
返回正常: 设备进入休眠,或等待处理其他数据。
4更新设备生命周期,如果确实这条指令,会导致设备离线。
AT+MIPLOPEN=0,86400 设置设备的生命周期为86400秒,也就是说,再设备工作86400之前需要更新设备的生命周期,才能确保产品持续在线,否则会离线。
返回值:+MIPLEVENT: 0,11 //更新结果。
程序开发说明:
本条指令的响应时间最大为5秒,只能发送一次,等待5秒超时。负责就需要执行AT+MIPLCLOSE=0 关闭实例….
因为网络问题,执行本条指令需要等待5秒时间。需要再设备的生命周期结束前执行本条指令。
四、程序开发:
上面我们了解了NB-Iot的通讯流程和相关指令,下面我们开始程序的相关开发,再这里我给大家做个简单的介绍,因为产品的选择的单片机和平台都不一样。
程序开发逻辑:
单片机控制NB-Iot模块的PowerKey脚位拉低800毫秒开机,详细请参考BC26的硬件设计。
见上图,单片机控制MCU_PKEY 拉高500ms
开始NB-Iot 的指令控制:
AT + CGSN = 1;
AT+CIMI
AT+CSQ
…..
以上已介绍。
备注:每条指令的超时时间,执行次数都不一样,都需要等待正确的回复才能执行下一条指令。
在这里大家需要做一个结构体数组:代码如下:
typedef struct stCmdStr
{
unsigned char id; // 发送ID号
unsigned char const *str; // 发送AT指令包
unsigned char neddack; // 是否需要检验应答
unsigned short len; //发送数据长度
unsigned char ResenTimes; //发送的次数
unsigned short DelaySetTim; // 发送前延时时间
unsigned short SetInterDelayTim; // 发送间隔时间
unsigned char Next_SucIdx; // 下个指针 成功操作后
unsigned char Next_FaiIdx; // 下个指针 失败操作后
}stCmdStrTy;
stCmdStrTy atCmdInMain;
void SetCmdBuff(unsigned char scmid,stCmdStrTy * cmd)
{
atCmdBuff[scmid].id = cmd->id;
atCmdBuff[scmid].str = cmd->str;
atCmdBuff[scmid].neddack = cmd->neddack;
atCmdBuff[scmid].len = cmd->len;
atCmdBuff[scmid].DelaySetTim = cmd->DelaySetTim;
atCmdBuff[scmid].SetInterDelayTim = cmd->SetInterDelayTim;
atCmdBuff[scmid].ResenTimes = cmd->ResenTimes;
atCmdBuff[scmid].Next_FailOverTimID = cmd->Next_FailOverTimID;
}
void NBIOT_SysteMode_ListInit(void)
{
atCmdInMain.id = NB_MODE_RESET; ///确认模块AT指令收发是否正常。 返回OK 表示正常
atCmdInMain.str = &NBIOT_BC95_At_Com[NBIOM_ATCOM_RESET][0];
atCmdInMain.neddack = TRUE;
atCmdInMain.len=Fun_GetStrLen((unsigned char *)NBIOT_BC95_At_Com[NBIOM_ATCOM_RESET]);
atCmdInMain.DelaySetTim = 0;
atCmdInMain.SetInterDelayTim = 6000;
atCmdInMain.ResenTimes = 3;
atCmdInMain.Next_SucIdx = NB_MODE_AT;
atCmdInMain.Next_FaiIdx = NB_MODE_RESET;
SetCmdBuff(NB_MODE_RESET,&atCmdInMain);
atCmdInMain.id = NB_MODE_AT; ///确认模块AT指令收发是否正常。 返回OK 表示正常
atCmdInMain.str = &NBIOT_BC95_At_Com[NBIOT_ATCOM_AT][0];
atCmdInMain.neddack = TRUE;
atCmdInMain.len=Fun_GetStrLen((unsigned char *)NBIOT_BC95_At_Com[NBIOT_ATCOM_AT]);
atCmdInMain.DelaySetTim = 0;
atCmdInMain.SetInterDelayTim = 200;
atCmdInMain.ResenTimes = 20;
atCmdInMain.Next_SucIdx = NB_MODE_CGSN;
atCmdInMain.Next_FaiIdx = NB_MODE_RESET;
SetCmdBuff(NB_MODE_AT,&atCmdInMain);
.....
}
void TxThread(void)
{
static unsigned short InterTimer=0;
switch(satCmdStatu)
{
case ATSTATUSEND: //tx 数据发送
{
if(SystemModeIdx < NB_MODE_SLEEP)
{
if(SentReDelayT > 0)发送数据前延时
{
SentReDelayT--;
return;
}
satCmdAck = ATNULL;
UART1_SendStrLen((unsigned char *)atCmdBuff[SystemModeIdx].str,atCmdBuff[SystemModeIdx].len);//发送数据
InterTimer = atCmdBuff[SystemModeIdx].SetInterDelayTim; ///间隔时间
if(atCmdBuff[SystemModeIdx].neddack)//判断本次发送是否需要等待应答
{
satCmdStatu = ATSTATUCHECK; //checkack 检测应答
}
else
{
SystemModeIdx = atCmdBuff[SystemModeIdx].Next_SucIdx;指针Next
SentReDelayT = atCmdBuff[SystemModeIdx].DelaySetTim; 更新发送数据前延时时间
return;
}
satCmdWaitCnt = 0; //间隔时间复位
satCmdErrorCnt = 0; // 错误次数清零
satCmdRepeatCnt = 0; // 重发次数清零
}
else
{
//myprintf("NO CMD");
satCmdStatu = ATSTATUSEND;
return;
}
}
break;
case ATSTATUCHECK: //应答检测
{ switch(satCmdAck)
{
case ATNULL: ///if(ATNULL == j ) // 等待
case ATERROR:// TCP准备好发送数据返回OK
{没有回复
if(satCmdWaitCnt++ > InterTimer)// 等待次数超时
{
satCmdStatu = ATSTATUREPEAT;// 重发
satCmdWaitCnt = 0;
}
}
break;
case ATATOK:
{
satCmdStatu = ATSTATUSEND;
satCmdErrorCnt = 0;
satCmdRepeatCnt =0;
atCmdTx = ATTXSENDOK; //TX 发送Ok
satCmdAck = ATNULL;
SystemModeIdx = atCmdBuff[SystemModeIdx].Next_SucIdx;
SentReDelayT = atCmdBuff[SystemModeIdx].DelaySetTim;
}
break;
case ATRESTR:// TCP准备好发送数据返回OK
{
satCmdStatu = ATSTATUSEND;
satCmdErrorCnt = 0;
satCmdRepeatCnt =0;
atCmdTx = ATTXSENDOK; //TX 发送Ok
}
break;
default:
{
myprintf("NO Ack\n");
//sleep(1);
satCmdWaitCnt = 0;
satCmdRepeatCnt=0;
satCmdAck = ATNULL;
satCmdStatu = ATSTATUREPEAT; //其它状态重发
}
break;
}
}
break;
case ATSTATUREPEAT:
{
satCmdRepeatCnt++;
if(satCmdRepeatCnt >= atCmdBuff[SystemModeIdx].ResenTimes)// 重发计数超
{
if(NB_MODE_WAIT_SLEEP == atCmdBuff[SystemModeIdx].Next_FailOverTimID)
{系统进入延时
SystemSleepTime = TIME_SYSTEM_SLEEP_ERROR;
satCmdStatu = ATSTATUSEND;
satCmdErrorCnt = 0;
satCmdRepeatCnt =0;
SystemModeIdx =NB_MODE_RESET;
myprintf("模块进入间隔休眠状态中\r\n");
satCmdAck = ATNULL;
return;
}
else
{
satCmdStatu = ATSTATUSEND;// 发送状态复位
SystemModeIdx = atCmdBuff[SystemModeIdx].Next_FailOverTimID;
SentReDelayT = atCmdBuff[SystemModeIdx].DelaySetTim;
}
}
else
{
satCmdStatu = ATSTATUCHECK;// 发送完后检测应答
}
satCmdWaitCnt = 0;
satCmdWaitCnt = 0;
satCmdAck = ATNULL;
UART1_SendStrLen((unsigned char *)atCmdBuff[SystemModeIdx].str,atCmdBuff[SystemModeIdx].len);
}
break;
}
}
完整程序篇幅太长,这里就不放了,可以找无际单片机编程获取。
NB-Iot接收程序:
为了防止串口接收数据丢失,我们订了一个256字节的队列,
Queue256 Uart1RxMsg;
串口接收主函数如下,使用到了回调函数:
void RxThread(void)
{
if(satCmdAck == ATNULL)
{
satCmdAck = (unsigned char)NB_IOT_UartRec((Enum_NbIot_Mode)atCmdBuff[SystemModeIdx].id,Fuc_GetAtRespose);
}
}
串口获取数据解析函数:
unsigned char Uart_GetDat(unsigned char *getbuf)
{
unsigned char i;
unsigned char len,dat,idx;
static unsigned char lenx,GetDat_Delay;
len = QueueDataLen(Uart1RxMsg);
if(len)
{
if(len == lenx)
{///接收数据延时
GetDat_Delay++;
}
else
{///收到了新的数据
lenx = len;
GetDat_Delay = 0;
}
if(GetDat_Delay > 100)
{/收到数据起,延时120毫秒,开始判断接收到的数据
idx = 0xff;
i = 0;
do
{
i++;
QueueDataOut(Uart1RxMsg,&dat);
if(dat == 0x0A) /10 0A '\n'
{
if((idx == 0xff) || (idx < 2))
{
idx = 0;
}
}
else if(dat == 0x0D)12 0D '\r'
{
if(idx == 0)
idx = 0;
else if((idx > 1) && (idx != 0xff))
return idx;
else
idx = 0xff;
}
else
{
if(idx != 0xff)
{
getbuf[idx ++] = dat;
if(idx > 59)
return 0xff;
}
}
}while(i< len);
}
}
else
{
lenx = 0;
GetDat_Delay = 0;
}
return 0xff;
}
Ok,那我们这节课就先讲到这里,到此整个项目就实现功能了,本节课较长,大家可以多看几遍加深理解,下篇文章我跟大家讲解这个产品的一些测试验证方法及注意问题。
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