分享记录一下 CAT1 模块EC800 HTTP 协议使用流程 ...... by 矜辰所致
目录
- 前言
- 一、基础说明
- 1.1 CAT1 与 4G
- 1.2 EC800M 模块
- 1.3 HTTP
- 二、开始使用
- 2.1 硬件设计部分
- 2.2 模块上电流程
- 2.3 PDP 上下文
- 2.3.1 什么是 SGSN 和 GGSN ？
- 三、 HTTP 流程
- 3.1 客户端
- 3.1.1 PDP 上下文配置
- 3.1.2 URL 设置
- 3.1.3 POST 请求
- 3.2 服务器端
- 结语
前言
最近用到了 CAT1 模块 EC800 ，项目需求是使用 CAT1 模块通过 HTTP 协议上报数据给服务器。
以前的项目对于 MQTT 协议使用比较多，对于 HTTP 其实并没有太过深入的了解， 写本文的目的就是 记录一下 EC800 HTTP 协议的使用流程，给大家提供一个例子，在对 HTTP 协议没有深入理解的情况下，如何能够快速的使得产品正常的设计出来。ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ ！
因为涉及到移动通信网络相关问题，对于一些专业性的基本知识，本文会中会引用前人的一些博文说明，文中的引用都会给出原文连接。
我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！
一、基础说明
接到项目需求，第一时间就得对一些基本的背景知识做一定的了解，比如 什么是 CAT1？ 模块的基本应用资料，HTTP 的相关知识等等。
1.1 CAT1 与 4G
Cat.1 的全称是 LTE UE-Category1，在2009年，Cat.1-5 是 3GPP 专门划分出来，面向于未来物联网应用市场的类别，Cat.1 的最终目标是服务于物联网并实现低功耗和低成本 LTE 连接。
LTE 英文 “Long-Term Evolution” ，中文名称为长期演进技术。它是一种用于移动通信的无线网络标准，也是4G（第四代）移动通信技术的主要标准之一。
UE 英文 “User Equipment” 指的是用户终端，它是LTE网络下用户终端设备的无线性能的分类。3GPP用Cat.1~20来衡量用户终端设备的无线性能，也就是划分终端速率等级。
Cat.1 是属于4G系列，可以完全重用现有的4G资源。Cat.1是配置为最低版本参数的用户终端级别，可让业界以低成本设计低端4G终端。
随着现在物联网的发展，Cat.1 在物联网领域越发重要，与NB-IoT和2G模块相比，Cat.1在网络覆盖范围，速度和延迟方面具有优势。与传统的 Cat.4 模块相比，它具有成本低，功耗低的优点。
1.2 EC800M 模块
EC800M-CN 是移远通信专为 M2M 和 IoT 领域而设计的超小尺寸LTE Cat 1无线通信模块，支持最大下行速率10 Mbps和最大上行速率 5 Mbps。
对于模块来说，移远会提供你完成的一套说明资料，硬件设计，软件设计，使用流程应有尽有，如果你本身对这一领域有所了解，那使用起来基本不费什么事情，完全不需要去额外的寻找资料。
1.3 HTTP
如果你了解 HTTP ，以及 4G 网络的一些基础，那你直接照着上面 模块的手册资料直接 AT 指令直接用起来就行了。
如果你没有了解过，确实需要花店时间去了解，这里推荐一篇文章：
HTTP超详细教程
对于我们应用而言，有几个地方我们是一定要了解的，第一个 HTTP 协议格式，比如 HTTP 的协议格式（图片引用至上面推荐文章）：
HTTP 请求格式：
HTTP 响应格式：
HTTP 协议格式：
GET 方法用来获取服务器上面的数据，对于我们的项目，我们其实只需要用到 HTTP 的 POST 方法，POST请求需要传递的数据一般通过 body 传递。
比如一个给服务器输入用户名密码的 POST 请求例子（图片引用至上面推荐文章）：
对于我们使用 CAT1 模块来说，我们最终要做的就是在程序中组一个类似上面内容的数据包，发送出去就行了。
当然实际上一般在物联网场合，传感器上报数据需要组的包比上面会简单得多。
二、开始使用
基础知识了解过后，接下来就是开始测试使用了。
2.1 硬件设计部分
硬件部分基本上照着 官方文档来就行了，没有一点难度，真的没什么好说的，省略，详细请参考 《Quectel_EC800M-CN_硬件设计手册_V1.1.pdf》（不同型号的芯片有不同的对应手册，根据手册来就行了）。
象征性的上一张原理图：
2.2 模块上电流程
虽然模块的官方会提供文档说明 HTTP 命令的使用流程，如下图：
但是我们一般不会一上电就直接这么使用，简单来说就是首先你得确保模块通讯正常并且正常附着网络，那么我们正常的使用中都会有一个 模块初始化流程（虽然模块一切正常的情况下，会自动联网）。
我们需要经过一些上电后的 AT 指令交互，确保模块联网正常，然后才能开始按照上面手册的流程走下去。
| 步骤 | 指令 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | AT | 串口通讯基本测试 |
| OK | 返回“OK”表示与模块通讯正常 | |
| 2 | AT+CPIN? | 检查 SIM 卡是否插入 |
| +CPIN: READY OK | 返回“READY”表明读卡成功 | |
| 3 | AT+CSQ | 查询信号质量 |
| +CSQ: 23,99 OK | 参数1：信号质量（0~ 31），一般打鱼8 小于31就行 参数2：忽略 | |
| 4 | AT+CEREG? | 查询网络注册状态 |
| +CEREG: 0,1 OK | 参数2：1表示注册成功 | |
| 5 | AT+CGATT? | 查询网络附着状态 |
| +CGATT: 1 OK | 1表示成功，0表示失败 |
上面的这些可作为模块上电的检查手段，完成上面的步骤，才可以开始进行后面的操作。 在程序中，我们可以把这些操作当做 模块的初始化。
上面的指令结尾都需要回车换行，在程序中定义字符串的时候末尾记得要加上
测试代码如下：
void ec800_init()
{
u16 cat1_timeout = 0;
while(Iot_SendCmd(AT,"OK", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
printf(" uart false\r\n");
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("uart ok\r\n");
while(Iot_SendCmd(CPIN,"READY", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("simcard ok\r\n");
while(Iot_SendCmd(RSSI,"+CSQ", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
while(Iot_SendCmd(CEREG,"0,1", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
printf("网络注册 ok\r\n");
cat1_timeout = 0;
while(Iot_SendCmd(CGATT,"+CGATT: 1", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
printf(" 网络附着 ok\r\n");
}
2.3 PDP 上下文
我们在看文档的时候，会有一个 PDP 上下文的概念，这里我们需要对这个概念说明一下。
PDP，Packet Data Protocol，分组数据规程，移动通信用户在发送和接收分组数据时应用的协议，应用于 GPRS以及 WCDMA 等分组网络。
.
PDP context 即 PDP 上下文，保存用户面进行隧道转发的所有信息，包括 RNC / GGSN 的用户面 IP 地址、隧道标识和 QoS 等。
实际上如果对网络不了解的看完了上面的基本概念，应该还是不理解，所以我这里用白话文简单解释一下：
就是说我们需要用 PDP（Packet Data Protocol ）传输数据，那么就必须给他建立一个背景，就是所谓的上下文，你得告诉 SGSN 和 GGSN (什么是 SGSN 和 GGSN ，往下面看，就类似于中转站，网关类) 一些基本信息 ：本地标识（cid），你想要的 pdp_type（这里就是IP），你的接入点信息。
接入点不同的运行商是不同的：
联通：UNINET 移动：CMNET 电信：CTNET
我们不把 PDP 上下文用专业的术语去理解，简单的说，PDP 上下文就是在你准备连接 Internet 传输数据之前，必须要做的一些基本配置，给你发个通讯卡，后面你就可以传输数据了，激活一个 PDP 上下文意味着发起一个分组数据业务呼叫。
2.3.1 什么是 SGSN 和 GGSN ？
在上面介绍 PDP 的时候提到过 SGSN 和 GGSN ，关于这一块，我也是参考前人的博文：
移动数据通信网络工作原理（SGSN&GGSN）
图片引用至上面推荐博文：
内容引用至上面推荐博文：
SGSN
SGSN主要用于为在其地理范围内的移动站传递数据包，相当于无线网络中的路由节点。它可以进行分组路由和转发,移动性管理（附着,去附着和位置管理）,逻辑链路管理,鉴权以及计费功能。SGSN的位置寄存器保存着位置信息,比如当前的小区。
SGSN的主要功能包括：
1 完成和GGSN的通信，通过GTP协议将用户数据传递给GGSN，并将GGSN返回的数据传递给用户
2 当用户地理位置发生变化，执行移动性管理。
GGSN
GSGN作为整个GPRS/UMTS网络的网关，位于GPRS网络和外部分组交换网络（Internet）之间。网关的作用能将一种协议格式的数据转换为另一种格式的数据。
GGSN把来自的SGSN的GPRS数据包转化为适当的分组数据协议格式,比如IP，然后再把它们发送到相应的分组数据网络，比如广域有线网。反之亦然。
SGSN和GGSN的区别
所以，GGSN和SGSN的主要区别就在于，GGSN作为网关，是在不同的通信网中转换协议，而SGSN作为路由，只是在使用相同协议的网络中发送、接受以及延迟它的数据包。
另外，GGSN能够实现地址的转换，比如把无线网络内部地址（PDP地址）转换为一个分组数据网络协议地址（IP地址），而SGSN只能实现PDP地址映射，即根据一个地址，映射到相同种类的另一个地址。可见，我们常说的3、4G网络的IP地址，其实就是对应GGSN的出口IP地址。
到这里，一些开始使用需要了解的基础问题都已经说明了，那么下面其实就可以直接开启 HTTP 的使用了。
三、 HTTP 流程
上面准备工作做完了，我们接下来往下面进行。
3.1 客户端
客户端实际上就是我们的板子，在上面我们已经给出了 EC800M 上电初始化的流程。
在完成上述的初始化以后，我们就可以按照官方手册进行下去了，本部分我们主要使用图示和实际测试代码给出说明。
我们来回顾一下上面的流程（这里我们用官方文档中的示例图说明）：
上面的流程是官方给出的一个简单的样例，大体上，按照顺序来就行了。
其中需要注意的就是 ，有一个参数设置样例中并没有，就是数据类型，数据类型其实是大家需要 POST 的服务器有关的，这个需要自己了解服务器端需要怎样的数据类型：
比如本次测试，我使用了了 "AT+QHTTPCFG=\"contenttype\",1\r\n" 就是设置为 "text/plain" 类型。
上面还是用了 AT+QIACT=1 激活 PDP上下文，但是图中也提到了是默认激活的，我发现如果是激活状态，使用这个指令会返回 ERROR （有待确定）。
其他的倒是没有什么问题，这里直接上一下代码。
3.1.1 PDP 上下文配置
void ec800_pdp_prepare(){
u16 cat1_timeout = 0;
while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG=\"contextid\",1\r\n","OK", 200)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("设置 QHTTPCFG ok\r\n");
while(Iot_SendCmd("AT+QIACT?\r\n","OK", 3000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("PDP_CHECK one ok\r\n");
while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG=\"contenttype\",1\r\n","OK", 3000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("CFG ok\r\n");
// while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG=\"rspout/auto\",1\r\n","OK", 3000)){
// HAL_Delay(1);
// cat1_timeout ++;
// if(cat1_timeout >= 2000){
// return;
// }
// }
// cat1_timeout = 0;
// printf("auto header ok\r\n");
/*
"AT+QICSGP=1,1,\"CMNET\",\"\",\"\",1\r\n"
APN 联通：UNINET 移动：CMNET 电信：CTNET
*/
while(Iot_SendCmd("AT+QICSGP=1,1,\"CMNET\",\"\",\"\",1\r\n","OK", 3000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("PDP_CONFIG ok\r\n");
while(Iot_SendCmd("AT+QIACT?\r\n","+QIACT", 3000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("PDP_CHECK two ok\r\n");
// while(Iot_SendCmd("AT+QIACT=1\r\n","OK", 500)){
// HAL_Delay(1);
// cat1_timeout ++;
// if(cat1_timeout >= 2000){
// return;
// }
// }
// cat1_timeout = 0;
// printf("PDP_激活 ok\r\n");
}
3.1.2 URL 设置
接下来就是设置 URL ，URL 从哪里来，就是服务器会提供，比如 ONENET 平台对于 HTTP 的说明如下：
这里我们 POST 设置的 URL ，就是上面的 Address+URL，对应在下面的程序中，就是char *url 这个参数：
void http_set_url(char *url)
{
u16 cat1_timeout = 0;
char message[32];
snprintf(message, sizeof(message), "AT+QHTTPURL=%d,%d\r\n", strlen(url), 5);
while(Iot_SendCmd(message,"CONNECT", 1000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("ready to send url\r\n");
while(Iot_SendCmd(url,"OK", 5000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("url set OK\r\n");
}
到目前为止，我们程序中整体调用流程如下图所示：
3.1.3 POST 请求
上面的 URL 设置完成，我们就可以随时发送 POST 请求了，比如我们是一个传感器设备，周期性的采集传感器数据，到了自己设定的时间，就直接 POST 就行了，下面是 POST 请求的实现函数：
void http_post_message(const char *message) {
int length = strlen(message);
char at_post[32];
u16 cat1_timeout = 0;
snprintf(at_post, sizeof(at_post), "AT+QHTTPPOST=%d,%d,%d\r\n", length, 5, 10);
while(Iot_SendCmd(at_post,"CONNECT", 500)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("ready to send post message!\r\n %s\r\n", message);
while(Iot_SendCmd(message,"OK", 5000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("http post OK\r\n");
//"AT+QHTTPREAD=1\r\n"
while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPREAD=5\r\n","+QHTTPREAD", 1000)){
HAL_Delay(1);
cat1_timeout ++;
if(cat1_timeout >= 2000){
return;
}
}
cat1_timeout = 0;
printf("HTTPREAD OK\r\n");
}
当然上面的参数const char *message 是需要我们自己组包的，一般来说使用 JSON 格式的比较多，比如测试过程中，我的程序如下：
最后上面流程中调用的Iot_SendCmd函数也上一下：
int Iot_SendCmd(const char* cmd, char* reply, int wait)
{
u8 i=0;
char* rss_str;
int rssi,res;
CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);
Uart3_sendBuffer((u8*)cmd,strlen(cmd));
while(EC800ReceiveState != true)
{
HAL_Delay(1);
i++;
if(i >= wait){
printf("cat1 check out\r\n");
return 0xFF;
}
}
EC800ReceiveState = false;
if (!strcmp(reply,"+CSQ"))
{
rss_str = strstr((char*)EC800_RX_BUF, "+CSQ:");
if (!rss_str) {
return 1;
}
sscanf(rss_str, "+CSQ:%d,%d", &rssi, &res);
if (rssi != 99) {
printf("RSSI is %d\r\n",rssi);
CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);
return 0;
}
}
else if (strstr((char*)EC800_RX_BUF, reply)){
printf("\r\n%s\r\n", EC800_RX_BUF);
CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);
return 0;
}
return 1;
}
3.2 服务器端
服务器端大家可以选择现在常用的一些云平台， 阿里云，ONENET，华为云等等由 物联网模型支持的，服务器端只需要自己进行一些基本的产品创建，配置，然后根据平台提供的开发文档，进行上面的流程即可，比如：
本次测试使用公司自己的服务器，有软件部门的同事专门负责，所以省去了服务器端的配置流程。
结语
原本写本文的目的只是想记录一下 EC800M HTTP 的使用步骤，但是因为涉及到的一些通讯的基本知识自己也都去复习了解了一边，所以最终内容还是比预计的要多。除了把模块 HTTP 测试流程给大家讲了一边，还额外提了一些 网络通讯相关的内容，自己也有不少的收获。
文中提供的代码是自己的测试代码，至于后期实际项目使用，大家还需要根据自己的需求进行完善。
好了，本文就到这里，谢谢大家！
