【雕爷学编程】Arduino动手做（193）---移远 BC20 NB+GNSS模块13

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

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。

【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
项目二十四：通过Easy-IOT平台发布消息（数字0或1），唤醒BC20模块

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
  项目二十四：通过Easy-IOT平台发布消息（数字0或1），唤醒BC20模块
  实验接线:
  BC20       UNO
  VIN        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
  ISR        D2
*/

#include "DFRobot_BC20_Gravity.h"

//RGB有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

//配置参数休眠模式
#define  SLEEP_INTERVAL 10000
static uint32_t timeStamp = 0;
bool sleepFlag = false;

//配置设备证书信息
char* Iot_id = "wGkCJkIng";
char* Client_ID  = "BC20 NB-IoT";
char* Iot_pwd    = "QMkC1kInRz";

//配置域名和端口号
char* EasyIot_SERVER = "182.254.130.180";
char* PORT = "1883";

//设置需要发布的设备编号
char* pubTopic = "hJmOvRIng";

//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);

/*
   每次模块收到消息时，都会调用此函数。
   它将打印消息和相应的主题。
*/
void callback(char * topic, uint8_t * payload, unsigned int len) {
    
    
  Serial.print("接收[主题:");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    
    
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
  timeStamp = millis();
  sleepFlag = true;
}

void ConnectCloud() {
    
    
  Serial.print("尝试MQTT连接...");
  while (!myBC20.connected()) {
    
    
    Serial.print(".");
    if (myBC20.connect(Client_ID, Iot_id, Iot_pwd)) {
    
    
      Serial.println("连接服务器正常");
    } else {
    
    

      //用于检测设备与服务器的连接
      if (myBC20.getQMTCONN())
        break;
    }
  }
  
  while (!myBC20.subTopic('0', '1',pubTopic, '0')) {
    
    
    Serial.print(".");
  }
  Serial.print("主题:");
  Serial.print(pubTopic);
  Serial.println("已经订阅了！");
}

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

  //启动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.print("检查SIM卡...");
  myBC20.changeColor(GREEN);
  while (!myBC20.checkNBCard()) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("OK!");
  /*如果你使用的是大内存主控，你可以开启
   *以下功能可查看SIM卡详情
   *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.print("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("已连接！");

  //设置回调函数
  myBC20.setCallback(callback);

  Serial.println("连接到DFRobot Easy-IoT");

  //配置物联网服务器
  myBC20.setServer(EasyIot_SERVER, PORT);
  Serial.println("服务器可用！");

  //连接DFRobot Easy-IoT
  ConnectCloud();
  Serial.println("云连接成功！");

  //启用深度睡眠模式
  myBC20.configSleepMode(eSleepMode_DeepSleep);

  //当进入 PSM 时，BC20 将不会收到任何从云端发出的消息。
  //禁用 PSM
  myBC20.setPSMMode(ePSM_OFF);

  //使模块进入睡眠模式。
  if (!myBC20.stmLowpower()) {
    
    
    Serial.println("BC20模块进入睡眠模式！");
  }
}

void loop() {
    
    
  myBC20.loop();

 /*
     笔记：
     1.云端发送的第一条消息是唤醒模块。
     此消息将被丢弃。
     2.第二条消息和后面的消息将被接收并打印
     在模块进入睡眠模块之前。
     3.当模块再次进入睡眠模式时，又一次唤醒信息
     在发送有效消息之前需要。
     4.确定进入每个睡眠模式的时间间隔
     按 SLEEP_INTERVAL。
  */

  if (sleepFlag == true) {
    
    
    if (millis() - timeStamp > SLEEP_INTERVAL) {
    
    
      sleepFlag = false;

      //使模块进入睡眠模式。
      if (!myBC20.stmLowpower()) {
    
    
        Serial.println("BC20模块进入睡眠模式！");
      }
    }
  }
}

通过Easy-IOT平台发布消息（数字0或1），唤醒BC20模块

实验串口返回情况

DFRobot_BC20_Gravity库部分函数

/**
   * @用于以布尔返回值打开BC20。  
   */  
  bool powerOn(void);  

  /**
   * @用于检查是否存在带有bool返回值的NB卡
   */  
  bool  checkNBCard(void);
  
  /**
   * @对于网络连接，成功返回1，失败返回0
   */  
  uint8_t  getGATT(void);

  /**
   * @用于配置bc20的休眠模式，参数为枚举类型
   */
  typedef enum {
    
    
    eSleepMode_Disable,   
    eSleepMode_DeepSleep  
    eSleepMode_Light   
  }eSleepMode_t;
  
  bool  configSleepMode(eSleepMode_t mode);
  
  /**
   * @获得扩展信号质量 
   */  
  void  getESQ(void);
  
  /**
   * @获取网络注册状态   
   */  
  void  getEREG(void);
  
  /**
   * @获取PDP地址
   */
  void  getGPADDR(void);
  
  /**
   * @对于bc20的远程固件升级，参数为升级的url
   */
  bool  setQFOTADL(String url);
  
  /**
   * @用于检测当前设备是否连接
   */
  bool  connected();
  
  /***
   * @用于将设备连接到服务器
   */
  bool  connect(char * clientID, char * username,char * password,char connectID ='0');
  
  /**
   * @用于检测设备和服务器之间的连接
   */
  bool  getQMTCONN(void);
  
  /**
   * @用于连接物联网站点
   */
  bool  setServer(char* IPAddress,char* port,char connectID = '0');

DFRobot_BC20_Gravity库部分函数之二

/**
   * @用于向服务器发送消息，参数说明：第一个参数用于指定主题，  
   * @第二个参数是要发送的具体数据
   */
  bool  publish(char* topic,char* msg);
  
  /**
   * @这个函数用于在服务器发送给订阅者时接收数据
   */
  void  loop();
  
  /**
   * @订阅的第三个参数是指定主题
   */
  bool  subTopic(char connectID, char msgID, char* topic, char qos);
  
  /**
   * @用于模块电源控制。如果返回值为1，则模块处于供电状态；
   * @如果返回值为0，模块处于掉电状态   
   */
  uint8_t  getQGNSSC(void);
  
  /**
   * @用于获取指定的卫星信息，该参数用于指定要获取的信息类型。
   * @参数选择如下：
   */
  bool  getQGNSSRD(char* sth);
  
  /**
   * @这两个函数用于控制led灯的亮灭
   */
  void  LED_ON();void LED_OFF();
  
  /**
   * @获取NB卡的序列号
   */
  void  getGSN(uint8_t cmd=0);
  
  /**
   * @获取SIM卡号
   */
  String  getQCCID(void);
  
  /**
   * @获取当前网络时间
   */
  String  getCLK(void);
  
  /**
   * @用于通过外部中断唤醒开发板，外部中断引脚输出信号
   */
  bool  stmWakeup(uint8_t Awake_Pin);
  
  /**
   * @用于获取当前网络信号的强度
   */
  void  getSQ(void);
  
  /**
   * @检查来自 BC20 的数据
   */
  void  available(void);

  /**
   * @发送单个字符到 bc20
   */
  void  sendATCMDBychar(void);

  /**
   * @Receive bc20 返回的数据
   */
  void  readData(void);

  /**
   * @用于处理接收数据的格式
   */
  void setCallback(void (*call)(char*, uint8_t*, unsigned int));

DFRobot_BC20_Gravity库部分函数之三

  /**
   * @用于控制LED灯的颜色
   * @它的参数是字符串
   * @"LED_R_ON"；"LED_R_OFF"；
   * @"LED_G_ON"；"LED_G_OFF"；
   * @"LED_B_ON"；"LED_B_OFF"；
   * @"LED_P_ON"；"LED_P_OFF"；
   * @"LED_C_ON"；"LED_C_OFF"；
   * @"LED_W_ON"；"LED_W_OFF"；
   * @"LED_B_ON"；"LED_Y_OFF"；
   */
  void controlLED(String str);

  void changeColor(uint8_t newColor);
  
  /**
   * @设置低功耗模式
   */ 
  bool setPSMMode(ePSM_t status);
  typedef enum {
    
    
    ePSM_OFF,
    ePSM_ON,
    ePSM_OFF_ResetParam
  } ePSM_t; 

  /**
    * @启用/禁用深度睡眠唤醒指示
    * @参数是宏观定义的
    * @开或关
   */ 
  bool setQATWAKEUP(uint8_t enable);
  
  /**
   * @进入低功耗模式
   */
  void stmLowpower();
  
  /**
   * @发送命令，参数可以是String/char/uint8_t 
   * @这些参数由AT指令集决定
   */
  void sendATCMD(char* str);
  
  void LEDFlash(String Color);
  
  /**
   * @发送命令，参数可以是String/char/uint8_t 
   * @这些参数由AT指令集决定
   */
  bool stmWakeup(uint8_t Awake_Pin);
  
  bool BC20Wakeup();