【雕爷学编程】Arduino动手做（193）---移远 BC20 NB+GNSS模块5

37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验一百九十三：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位户外物联网必备

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知识点：移远BC20
BC20 是一款高性能、低功耗、多频段、支持 GNSS 定位功能的 NB-IoT 无线通信模块。其尺寸仅为 18.7 mm × 16.0 mm× 2.1 mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，同时有效帮助客户减小产品尺寸并优化产品成本。

BC20 在设计上兼容移远通信 GSM/GPRS/GNSS 系列 MC20 模块，方便客户快速、灵活的进行产品设计和升级。BC20提供丰富的外部接口和协议栈，同时支持中国移动 OneNET、中国电信 IoT 以及阿里云 IoT 等物联网云平台，为客户的应用提供极大的便利。

基于先进的 GNSS 技术，BC20 可支持 BeiDou 和 GPS 双卫星导航系统解调算法，使其定位更加精准、抗多路径干扰能力更强，比传统的单 GPS 定位模块具有更多优势。另外，BC20 模块内置 LNA 和低功耗算法：前者保证更高的灵敏度，后者保证低功耗模式下更低的耗流。

相较传统的 NB-IoT + GNSS 方案，BC20 的一体化设计使其体积减少 40 %。凭借其紧凑尺寸、超低功耗和超宽工作温度范围，BC20 在各种应用中占具更大优势；其主要应用领域为：自行车和摩托车防盗、宠物追踪、金融财产追踪及行车记录仪等等。

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【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位户外物联网必备
项目之四：简易测量海拔高度

实验开源图形编程（Mind+、Mixly、编玩边学）

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实验串口返回情况

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【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位户外物联网必备
项目之五：通过NB模块的LED灯的闪烁来判断信号强度

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
  NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
  项目之五：通过NB模块的LED灯的闪烁来判断信号强度
  实验接线:
  BC20       UNO
  VIN        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include "DFRobot_BC20_Gravity.h"

//7种颜色可供选择
#define  RED 0
#define  BLUE 1
#define  GREEN 2
#define  YELLOW 3
#define  PURPLE 4
#define  CYAN 5
#define  WHITE 6

//IIC通讯
#define USE_IIC

//硬件串口通讯
//#define USE_HSERIAL

//软件串口通讯
//#define USE_SSERIAL

DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

/*
   信号强度由两个以 dBm 为单位的数值表示
   和闪烁的 LED：
   信号强——快闪
   中等信号 - 慢闪
   弱信号 - 突发闪光。
*/
static void NB_Signal_Fun() {
    
    
  //获取 NB-IoT 信号强度
  myBC20.getSQ();

  //信号质量 RSSI<10，弱信号强度
  myBC20.changeColor(WHITE);
  if (sSQ.rssi < 10 || sSQ.rssi == 99) {
    
    
    if (sSQ.rssi == 99) {
    
    
      Serial.println("信号不可检测");
    } else if (sSQ.rssi == 0) {
    
    
      Serial.println("信号强度：-113 dBm 或更少");
    } else {
    
    
      Serial.print("信号强度： ");
      Serial.print((sSQ.rssi - 2) * 2 - 109);
      Serial.println(" dBm 弱");
    }

    //Burst flash
    myBC20.LED_ON();
    delay(100);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(900);
  }

  //信号质量 10<=RSSI<25，中等信号强度
  else if (sSQ.rssi >= 10  && sSQ.rssi < 25) {
    
    
    Serial.print("信号强度： ");
    Serial.print((sSQ.rssi - 2) * 2 - 109);
    Serial.println(" dBm 中等");

    //慢闪
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }

  //信号质量 RSSI>=25，信号强度强
  else if (sSQ.rssi >= 25) {
    
    
    if (sSQ.rssi < 31) {
    
    
      Serial.print("信号强度： ");
      Serial.print((sSQ.rssi - 2) * 2 - 109);
      Serial.println(" dBm 强");
    } else if (sSQ.rssi == 31) {
    
    
      Serial.print("信号强度：-51 dBm 或更高");
    }

    //快速闪光
    for (int i = 0; i < 5 ; i++) {
    
    
      myBC20.LED_ON();
      delay(100);
      myBC20.LED_OFF();
      delay(100);
    }
  }
  else {
    
    
    ;
  }
}

void setup() {
    
    
  Serial.begin(115200);
  myBC20.LED_OFF();

  //初始化 BC20
  Serial.print("正在启动BC20，请稍等......  ");
  myBC20.changeColor(RED);
  while (!myBC20.powerOn()) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println(" BC20 启动成功！");

  //检查 SIM 卡是否插入
  Serial.println("正在检查SIM卡...");
  myBC20.changeColor(GREEN);
  while (!myBC20.checkNBCard()) {
    
    
    Serial.println("请插入NB SIM卡！");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("SIM 卡检查OK！");

  //打印 IMEI、ICCID 和 IMSI
  myBC20.getGSN(IMEI);
  Serial.print("BC20 IMEI: ");
  Serial.println(sGSN.imei);
  Serial.print("SIM card ICCID:");
  Serial.print(myBC20.getQCCID());
  Serial.print("SIM card IMSI: ");
  Serial.println((char *)myBC20.getIMI());

  /*
     模块将自动尝试连接到网络（移动站），
     检查它是否已连接到网络。
  */
  Serial.println("正在连接网络...");
  myBC20.changeColor(BLUE);
  while (myBC20.getGATT() == 0) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("网络已连接！");
}

void loop() {
    
    
  //获取本地 NB-IoT 信号强度并打印
  NB_Signal_Fun();
}

实验串口返回情况

程序通过串口打印当前环境（接收到的）NB-IoT信号强度RSSI（单位dBm，通常为负值，测量范围：-113 ~ -51 dBm，数值越大信号越强）。

通过RGB（白光）闪烁的快慢来表示信号强度，分为三级：

爆闪：信号弱（-95 dBm或以下），0.1s亮，0.9s灭。
慢闪：信号中等（-93 ~ - 65 dBm之间），0.5s亮，0.5s灭。
快闪：信号强（- 63 dBm或以上），0.1s亮，0.1s灭。
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【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位户外物联网必备
项目之六：获取物理位置坐标

实验开源图形编程（Mind+、Mixly、编玩边学）
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实验串口返回情况

GNSS定位需要一定时间进行寻星，首次上电通常需要30s以上才能获取有效的定位信息。

程序通过串口打印GNSS定位的简单信息：
纬度坐标（Latitude）：26.09 表示北纬26.09°，精确到小数点后2位。南纬用S表示。
经度坐标（Longitude）：119.32 表示东经119.32°，精确到小数点后2位。西经用W表示。

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配置BC20模块的通信接口
开头都有下面一段用于配置通信接口的代码，配合物理接线可配置I2C、UART（硬件）和UART（软件）串口三种不同的通信接口。若不作任何修改，默认使用I2C接口，地址0x33。

/*Communication by IIC*/
#define USE_IIC

/*Communication by HardwareSerial*/
//#define USE_HSERIAL

/*Communication by SoftwareSerial*/
//#define USE_SSERIAL


/******************IIC******************/
#ifdef USE_IIC
/*
   For general controllers. Communicate by IIC
   Connect Instructions
      Controller     |    Module(BC20)
          SDA        |       D/T
          SCL        |       C/R
          GND        |       GND
       5V or 3V3     |       VCC

   IIC address(A0,A1)
     0x30:(A0=0,A1=0)
     0x31:(A0=0,A1=1)
     0x32:(A0=1,A1=0)
     0x33:(A0=1,A1=1) default
*/
DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

/******************HardwareSerial******************/
#elif defined(USE_HSERIAL)
/*
   For MEGA2560/ESP32 HardwareSerial
   Connect Instructions
   esp32      |               MEGA Series    |    Module(BC20)
   IO17       |               D16(RX)        |       D/T
   IO16       |               D17(TX)        |       C/R
   GND        |               GND            |       GND
   5V(USB) or 3V3(battery)  | 5V or 3V3      |       VCC
*/
#if defined(ARDUINO_ESP32_DEV)
HardwareSerial Serial2(2);
DFRobot_BC20_Serial myBC20(&Serial2);//ESP32HardwareSerial
#else
DFRobot_BC20_Serial myBC20(&Serial1);//others
#endif

/******************SoftwareSerial******************/
#elif defined(USE_SSERIAL)
/*
    For Arduino Series SoftwareSerial
    Connect Instructions
        UNO     |    Module(BC20)
      PIN_RXD   |       D/T
      PIN_TXD   |       C/R
        GND     |       GND
     5V or 3V3  |       VCC
*/
#define PIN_TXD   3
#define PIN_RXD   4
SoftwareSerial ss(PIN_RXD, PIN_TXD);
DFRobot_BC20_SW_Serial myBC20(&ss);
#endif

使用I2C接口时，若出现IIC地址冲突，可修改下面一条语句中的参数0x33以改变IIC地址。可使用的I2C地址共有4个，拨动模块上的拨码开关，调整A0和A1，并修改如下相应I2C地址，复位程序完成修改。
0x30:(A0=0,A1=0)
0x31:(A0=0,A1=1)
0x32:(A0=1,A1=0)
0x33:(A0=1,A1=1) 默认

DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

使用UART（硬件）接口时，波特率为115200，如下取消#define USE_HSERIAL注释，注释掉另外两个宏定义#define，完成硬串口的配置。

/*Communication by IIC*/
//#define USE_IIC

/*Communication by HardwareSerial*/
#define USE_HSERIAL

/*Communication by SoftwareSerial*/
//#define USE_SSERIAL

使用UART（软件）接口时，波特率为9600，如下取消#define USE_HSERIAL，注释掉另外两个宏定义#define，完成软串口的配置。

/*Communication by IIC*/
//#define USE_IIC

/*Communication by HardwareSerial*/
//#define USE_HSERIAL

/*Communication by SoftwareSerial*/
#define USE_SSERIAL

调整UART（软件）接口管脚，修改如下两个宏定义#define PIN_TXD和#define PIN_RXD的值，前者配置主控的发送端TXD（与模块的接收端相连），后者配置主控的接收端RXD（与模块的发送端相连）。

#define PIN_TXD   3
#define PIN_RXD   4
SoftwareSerial ss(PIN_RXD, PIN_TXD);
DFRobot_BC20_SW_Serial myBC20(&ss);

【雕爷学编程】Arduino动手做（193）---移远 BC20 NB+GNSS模块5

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