物联网之NB-IoT技术实践开发二

STM32CubeMX安装及使用

1、STM32CubeMX介绍

2、STM32CubeMX安装

3、STM32CubeMX使用

STM32CubeMX介绍

STM32CubeMX简介：

微控制器图形化配置

– 自动处理引脚冲突

– 动态设置确定的时钟树

– 可以动态确定参数设置的外围和中间件模式和初始化

– 功耗预测

C代码工程生成器覆盖了STM32微控制器初始化编译软件，如IAR，KEIL，GCC可以独立使用，作为Eclipse插件使用

HAL库与STD库：

STD库-标准外设库

– 寄存器操作，将一些基本的寄存器操作封装成函数

HAL库-硬件抽象库

– 将这些抽象成了一个抽象层，从使用的角度来看，是与硬件无关的

HAL库优势

– HAL库是ST未来主推的库，从2015开始ST新出的芯片已经没有STD库

– HAL库的处理机制比STD库好很多，HAL库支持STM32全线产品

– HAL库跨芯片的可移植性非常好

STM32CubeMX安装

STM32CubeMX安装：

安装JAVA运行环境，JavaSetup8u151.exe

安装SetupSTM32CubeMX-4.22.0.exe，最好不要有中文路径

加载 “stm32cube_fw_f0_v180.zip”HAL库到STM32CubeMX中

STM32CubeMX加载固件库：

Keil安装及使用

1、Keil介绍

2、Keil安装

3、Keil使用

Keil介绍

行业领先的ARM C/C++编译工具链

μVision5 IDE集成开发环境，调试器和仿真环境

符合CMSIS (Cortex微控制器软件接口标准)

MDK-ARM软件为基于Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9处理器设备提供了一个完整的开发环境。 MDK-ARM专为微控制器应用而设计，不仅易学易用，而且功能强大，能够满足大多数苛刻的嵌入式应用。

Keil安装

安装“MDK-523.exe”嵌入式开发环境

双击软件图标打开软件安装界面：

一直点击Next，License选项框打钩

输入用户、城市、电子邮件信息

选择安装目录为默认即可

点击Next，开始安装，安装完成后，桌面显示

Keil破解：

以管理员身份运行Keil5,在File菜单下，选择License Management，复制CID

以管理员身份运行KEIL_Lic.exe,粘贴CID,选择Target为ARM,点击Generate成注册码

注册码复制到New License ID Code下，点击Add LIC，完成破解

设备包安装：

选择Pack Installer 安装设备支持包

选择File菜单，点击Import

导入Keil.STM32F0xx_DFP.1.4.0

STLink驱动安装：

右击此电脑，选择管理

选择设备管理器，发现其他设备STM32 STLink

右击STM32 STLink，选择更新驱动程序

选择浏览我的计算机…….

点击浏览选择驱动目录，win10系统选择Window8

完成驱动安装

NB-IoT基础工程建立

1、原理图分析

2、IO口、时钟及外设配置

3、LCD驱动移植

4、Printf函数重定向

原理图分析

析NB-IoT核心板原理

分析一键还原底板原理

建立IO功能映射表

IO口、时钟及外设配置

IO口配置：

选择IO标签，根据IO功能映射表配置为相对应的功能

时钟配置：

选择时钟源为HSE

配置倍频系数为6

使能锁相环配置系统主时钟为48M

外设树配置：

SPI选择全双工主机模式

USART1选择异步收发模式

USART2选择异步收发模式

USART配置：

USART1& USART2设置波特率为9600、开启全局中断

SPI配置：

设置数据位为8位

设置波特率为1.5MBit/s

时钟极性为低电平驱动

时钟相位为第一个边沿

LCD驱动移植

LCD主要用于人机交互，动态显示设备信息

相关LCD的驱动开发已在LoRa中讲解，现只做移植

将下图所示文件添加到工程中，修改SPI初始化代码即可（LCD的 MISO用于数据和指令切换）

将PB4的复用功能模式更改为推挽输出模式 

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;//功能复用模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF0_SPI1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 */
	//LCD驱动使能PB4为输出模式
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

添加头文件和LCD初始化函数

#include "lcd.h"
#include <stdio.h>

 

Lcd_Init();
Lcd_Clear(YELLOW);

Printf函数重定向

#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE *f)
{     
    while((USART1->ISR & 0X40)==0);
    USART1->TDR = (uint8_t)ch;      
    return ch;
}

AT指令集开发原理

1、什么是AT指令集

2、NB-IoT关键AT指令介绍

3、串口透传开发

4、AT指令测试

什么是AT指令集

串口模块：

AT指令集：

在90年代，诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制了一整套AT指令

    -->GSM模块与计算机之间的通信协议是一些AT指令集

    -->AT指令是以AT为首，字符结束的字符串，AT指令的响应数据包也是一个字符串

AT指令格式：

DTE:AT< CR>< LF>（发送：AT+回车+换行）

DCE:< LF> OK < LF>（返回：换行+OK+换行）

DTE:ATTEST< CR>< LF>（发送：ATTEST+回车+换行）

DCE:< CR> ERROR < LF>（返回：回车+ERROR+换行）

如果AT指令执行成功，“OK”字符串返回；

如果AT 指令语法错误或AT 指令执行失败，“ERROR”字符串返回。

NB-IoT关键AT指令介绍

NB-IoT初始化AT指令：

AT+CFUN=0关闭射频功能（不进行无线通讯）

AT+CFUN=1开启射频功能

AT+NBAND？查询（读取）模组配置频段

AT+NBAND=5配置模组为电信频段

AT+CGSN=1 查询IMEI号（一般出厂已经设置好）

AT+CGSN=1，201612091450303 设置IMEI号

AT+NCDP=XX.XX.XX.XX 设置 IoT 平台 IP 地址（非 COAP 协议可以不配置）

AT+NRB 软重启

AT+CIMI 查询SIM卡信息

AT+CMEE=1 开启错误提示

AT+CGDCONT=1,”IP”,”ctnet”设置APN

AT+CSQ 获取信号质量

NB-IoT连接网络AT指令：

AT+CSCON=1 设置基站连接通知

AT+CEREG=2 设置连接核心网通知

AT+NNMI=1 开启下行数据通知

AT+CGATT=1 自动搜网

AT+NUESTATS 查询 UE 状态

AT+CGPADDR 查询核心网分配的 ip 地址

NB-IoT数据收发AT指令：

UDP数据收发

在发送数据前先建立 socket：AT+NSOCR=DGRAM,17,XXXX,1 XXXX 为 SOCKET 监听的端口号， 回复 OK 创建成功

AT+NSOST=0,192.158.5.1,1024,2,AB30 向 192.158.5.1:1024 发送两字节数据： 0xAB 0x30

+NSONMI:0,4 模组提示收到了四字节数据

AT+NSORF=0,256 读取接收到的数据， 最多读取 256 个

0, 192.158.5.1,1024,4,A1A2A3A4,0 收到 192.158.5.1:1024 返回的四字节数据 0xA1 0xA2 0xA3 0xA4

COAP数据收发

CoAP 数据发送无需事先建立 socket（模组内部处理） ， 直接发送数据：

    -->AT+NMGS=2,A1A2 发送 2 字节数据， 发送成功回复 OK， 否则 ERROR

读取 CoAP 数据：

    -->+NNMI:2,A1A2 收到 2 字节 CoAP 数据

串口透传开发：

 

为了便于我们快速掌握AT指令原理：MCU充当透明传输，PC机直接与NB-IoT模组直接通讯（通过串口中断实时收发数据）

串口接收中断使能：

 

uint8_t Usart1Rx = 0;
uint8_t Usart2Rx = 0;	


__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);//打开UART1接收中断（接收寄存器不为空则产生中断）
	
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &Usart1Rx, 1);//UART1接收使能,Usart1Rx：接收数据的缓存区
	
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);//打开UART2接收中断（接收寄存器不为空则产生中断）
	
HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &Usart2Rx, 1);//UART2接收使能，Usart2Rx：接收数据的缓存区

重写串口中断函数：

void USART1_IRQHandler(void)
{
	//uint8_t data;
	
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_RXNE) == SET)//判断是否为串口接收中断（是否产生UART_FLAG_RXNE标志）
	{
		while((USART2->ISR&0x40) == 0);//判断UART2是否发送完成
		
		//data = USART1->RDR;
		
		USART2->TDR = USART1->RDR;//将UART1接收的数据赋值给UART2的发送寄存器，由UART2将数据自动发送给NB-IOT
		//USART1->TDR = data;
	}
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
}

void USART2_IRQHandler(void)
{
	
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_RXNE) == SET)
	{
		while((USART1->ISR&0x40) == 0);
		
		USART1->TDR = USART2->RDR;//将UART2接收的数据赋值给UART1的发送寄存器，由UART1将数据自动发送给PC
	}
	
  HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
}

AT指令测试：

操作步骤：