物联网实战--驱动篇之(九)NB-IOT(BC260)

news2024/11/16 11:33:25

目录

一、NB-IOT简介

二、NB-IOT要素

三、代码详解

四、平台端

一、NB-IOT简介

        实际上，就是NB-Iot彻底引爆了物联网的，大概2018年左右，NB推广如火如荼，同时广域网、低功耗的LPWAN网络也逐渐传开，现在回头来看，还是有些过火了，实际上还是得结合市场的。目前NB的主要市场还是在市政领域，水表、气表、停车场地磁等等，基本上是政企推动的；技术上，NB和LoRa有交集，但是更多的互补关系。NB在推广上主要的是电信，移动也算还好，联通就比较少看到了，因为NB基站需要重新部署，涉及到投入产出的问题，就目前来看，电信应该县级城市都有覆盖了。

        在使用上，我之前主要还是使用电信的，电信刚开始只有电信IOT平台，开账号得企业，比较麻烦，说实话也不好用，后面电信又出了个AEP平台，这个整体体验还不错，所以我们这里也以AEP为主，驱动程序也主要还是框架，像移动的onenet和阿里平台还没具体实现，有时间再慢慢完善。AEP网址在这儿，自己去注册https://sso.ctwing.cn/login?service=https%3A%2F%2Fwww.ctwing.cn%2Flogin%2Fcas#/

        

二、NB-IOT要素

        NB要素主要有以下几个：

IMEI--模块识别码，平台一般当作身份信息；

ICCID--20位的卡号，装NB卡了才有；

NB卡--这个需要联系客户经理给你开卡，跟我们平时的4G卡外形一样，但有本质区别，不能通用，其中电信NB卡一般是按次收费，一般2万次/年，算下来差不多半小时发送一次，够用了，移动一般是一年360M，具体套餐由费用决定，要跟客户经理商谈；

模块费用：我们这里的模块型号是移远的BC260Y，支持电信跟移动，模组+外设元器件估计也是要20+的，我这里购买成品模块，36块，NB卡10块，购买可以参考这里https://item.taobao.com/item.htm?_u=kpfmfmg80d4&id=675137321790&skuId=5031188443830&spm=a1z09.2.0.0.67002e8d7mF2cG

低功耗：这里暂时没有涉及低功耗，因为这个最好用具体项目讲解比较好理解，NB的低功耗比较特别，不仅跟模块配置有关，还跟NB卡有关，不同的APN对应不同的低功耗水平，简单讲就是唤醒后多久进入睡眠是卡决定的，不过这里不同厂家可能不一样，仅做参考。

三、代码详解

        整个流程跟4G类似，差别在于，NB一般对接中间平台，如电信AEP、移动onenet，在平台上编辑插件对设备消息进行解析，解析完后推送给你自己的平台，整个流程也没有很轻松，刚开始电信的NB只能对接电信IOT平台，刚开始bug又很多，使用起来确实不太畅快。

        硬件连接上，使用串口2，波特率是9600，我采购的模块电源是3.3V的，STM32的PA2接模块RX，PA3接模块TX。

        这里的流程需要根据不同的平台分开定义，我们先看AEP的，在网络注册流程中，只要卡没问题，模块会自己注册，我们只要不断查询注册状态即可，注册成功一般会返回

+CEREG: 0,1

主要是后面的1这个状态值，有时候是5，是这两个值就可以认为注册成功了。

网络没问题之后，就要根据不同平台走连接流程了，AEP相对比较简单，如下图所示，IP和端口都是固定的，这里用的是LWM2M协议，COAP的端口是5682，连接成功后就可以进行数据收发了。


/*		
================================================================================
描述 : 注册流程
输入 : 
输出 : 
================================================================================
*/
void drv_bc260_reg_process(void)
{
  static u32 last_sec_time=0, wait_time=2;
  u32 now_sec_time=drv_get_sec_counter();
  if(now_sec_time-last_sec_time>wait_time)
  {
    switch(g_sBc260Work.state)
    {
      case BC260_STATE_START:
      {
        drv_bc260_send_at("QRST=1");//复位模块  
        g_sBc260Work.state=BC260_STAT_INIT;
        wait_time=5;
        break;
      }
      case BC260_STAT_INIT:
      {
        drv_bc260_send_at("CSQ");
        delay_os(200);
        drv_bc260_send_at("QSCLK=0");//禁用休眠模式
        delay_os(200);
        drv_bc260_send_at("CSCON=1");//使能信令连接状态上报
        g_sBc260Work.state=BC260_STAT_CEREG;
        wait_time=2;
        break;
      }    
      case BC260_STAT_CEREG://网络注册状态
      { 
        drv_bc260_send_at("CEREG?");//查询
        wait_time=2;
        break;
      }       
      case BC260_STAT_AEP_INIT:
      { 
        drv_bc260_send_at("NNMI=1");//将数据接收模式设置为直吐模式
        delay_os(200);
        drv_bc260_send_at("NCFG=0,86400");//配置生命周期时间,秒
        g_sBc260Work.state=BC260_STAT_AEP_CONNECT;
        wait_time=2;
        break;
      }
      case BC260_STAT_AEP_CONNECT://连接到服务器
      { 
        drv_bc260_send_at("NCDPOPEN=\"221.229.214.202\",5683");
        wait_time=3;
        break;
      }     

      case BC260_STAT_OK:
      { 
        if(g_sBc260Work.imei_buff[0]==0)
        {
          drv_bc260_send_at("CGSN=1");
          delay_os(200);
        }
        else if(g_sBc260Work.iccid_buff[0]==0)
        {
          drv_bc260_send_at("QCCID");
          delay_os(200);          
        }
        else
        {
          drv_bc260_send_at("CSQ");
        }
        
        wait_time=5;
        break;
      }       
    }
    
    last_sec_time=drv_get_sec_counter();
  }
  
}

        数据解析也是匹配关键字，具体如下：


/*		
================================================================================
描述 : 十六进制字符串转字节数组
输入 : 
输出 : 
================================================================================
*/
void hex_str_to_array(char *hex_str, char *out_array, u16 array_len)
{
  for(u16 i=0; i<array_len; i++)
  {
    sscanf(hex_str+i*2, "%02hhX", &out_array[i]);
  }
}

/*		
================================================================================
描述 : 接收处理
输入 : 
输出 : 
================================================================================
*/
void drv_bc260_recv_process(void)
{
	u16 recv_len;
	char *pData=NULL;
	
	if(g_sBc260Work.pUART->iRecv>0)
	{
		recv_len=0;
		while(recv_len<g_sBc260Work.pUART->iRecv)
		{
			recv_len=g_sBc260Work.pUART->iRecv;
			delay_ms(5);
		}
		char *pBuff=(char*)g_sBc260Work.pUART->pBuff;
		printf("bc260 recv=%s\n", g_sBc260Work.pUART->pBuff);
    
    if( (pData=strstr(pBuff, "+NNMI: "))!=NULL )//AEP接收到数据
    {
      pData+=strlen("+NNMI: ");
      u16 data_len=atoi(pData);
      if( (pData=strstr(pData, ","))!=NULL && data_len<100)
      {
        pData+=1;
        char data_buff[100]={0};
        hex_str_to_array(pData, data_buff, data_len);
        printf_hex("data=", (u8*)data_buff, data_len);
        if(g_sBc260Work.fun_recv_parse!=NULL)
        {
          g_sBc260Work.fun_recv_parse((u8*)data_buff, data_len);
        }
      }
    }
    else if((pData=strstr(pBuff, "+QLWEVTIND: "))!=NULL )
    {
      pData+=strlen("+QLWEVTIND: ");
      u8 type=atoi(pData);
      if(type==3)//AEP服务器订阅成功
      {
        g_sBc260Work.state=BC260_STAT_OK;
      }
    }
    else if((pData=strstr(pBuff, "+CEREG: "))!=NULL )
    {
      pData+=strlen("+CEREG: ");
      pData+=2;
      u8 state=atoi(pData);
      if(state==1 || state==5)//网络已注册
      {
        switch(g_sBc260Work.server_type)
        {
          case BC260_SERVER_ONENET://移动OneNet
          {
            
            break;
          }
          case BC260_SERVER_CHINANET_IOT://电信IOT
          {
            
            break;
          }
          case BC260_SERVER_CHINANET_AEP://电信AEP
          {
            g_sBc260Work.state=BC260_STAT_AEP_INIT;//进入AEP的初始化
            break;
          }
          case BC260_SERVER_ALI://阿里平台
          {
            
            break;
          }          
        }
        
      }
    }    
    else if((pData=strstr(pBuff, "+CSQ: "))!=NULL )
    {
      pData+=strlen("+CSQ: ");
      g_sBc260Work.rssi=atoi(pData);
      printf("***rssi=%d\n", g_sBc260Work.rssi);
    }    
    else if((pData=strstr(pBuff, "+CGSN: "))!=NULL )
    {
      pData+=strlen("+CGSN: ");
      memcpy(g_sBc260Work.imei_buff, pData, 15);
      printf("***imei=%s\n", g_sBc260Work.imei_buff);
    }      
    else if((pData=strstr(pBuff, "+QCCID: "))!=NULL )
    {
      pData+=strlen("+QCCID: ");
      memcpy(g_sBc260Work.iccid_buff, pData, 20);
      printf("***iccid=%s\n", g_sBc260Work.imei_buff);
    }  

    UART_Clear(g_sBc260Work.pUART);
  }

}

        这里比较特殊的是，跟ESP8266和AIR780相比，NB返回的数据是十六进制的字符串，需要转换，以上的hex_str_to_array()函数可以看下，对于发送也是如此，要把字节数组转成字符串，具体如下：


/*		
================================================================================
描述 :
输入 : 
输出 : 
================================================================================
*/
void drv_bc260_send_data(u8 *buff, u16 len)
{
  if(g_sBc260Work.state!=BC260_STAT_OK)
    return;
  
	static char send_buff[200]={0};
	if(len*2+10<sizeof(send_buff))
	{
		memset(send_buff, 0, sizeof(send_buff));
		sprintf(send_buff, "AT+NMGS=%d,", len);
    for(u16 i=0; i<len; i++)
    {
      char temp_buff[5]={0};
      sprintf(temp_buff, "%02X", buff[i]);
      strcat(send_buff, temp_buff);
    }
    strcat(send_buff, "\r\n");
//    printf("send data=%s\n", send_buff);
		drv_bc260_uart_send(send_buff);	
	}  
}

        应用数据接收后依然采用回调函数的方式进行处理，自己应用层去定义和注册，跟之前的WIFI和4G都差不多。

        软件方面基本上就这些了，对于AEP平台没有很复杂，后面有时间再继续完善Onenet等其它平台的流程。应用层其实就是初始化+主程序循环了。

这里我在user_app.c里加了点测试代码，这样就可以随时发送测试了。

四、平台端

        平台端注册完后要创建产品，具体流程可以参考文档，

        注意点是协议要选LWM2M，然后添加设备的IMEI要是你测试模块的IMEI，这样才能收得到数据，整体页面如下：

        设备上线后指示灯会由灰转绿色，数据查看和指令设置如下图所示，点击后会有响应显示。

数据格式可以选择16进制，便于观察；指令下发直接输入就行了，但是下发后模块一般不会马上收到，需要在模块主动上报数据后一个区间内才收的到，这也是低功耗的代价了，以后具体项目再深入讲解。

        由上图可知，主动发送后大概过了10秒才收到刚才下发的指令。

        NB设备端的整个开发流程大概就是这样了，平台端还有个物模型，就是解析插件，用来解析数据，具体可以看教程https://www.ctwing.cn/sbgl/539#see，这里贴出以前做过的示例：

驱动程序：https://download.csdn.net/download/ypp240124016/89180826

文档资料：https://download.csdn.net/download/ypp240124016/89181042

 

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