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30 分钟

使用ENS22和TM4C129EKCPDT轻松连接您的物联网设备到5G网络

体验我们的NB-IoT带来的5G力量

5G NB IoT Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 25, 2024

点击板

5G NB IoT Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C129EKCPDT

通过一个将 NB-IoT 技术的优势相结合的平台,将您的物联网连接提升到新的高度,包括功耗效率和广覆盖,为您提供可靠且安全的物联网体验。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

5G NB IoT Click 基于 ENS22,这是来自泰利斯的 NB-IoT 无线模块平台,为物联网提供高效未来的 5G 连接性。ENS22 物联网无线模块将未来的 5G 连接性与扩展覆盖范围和增强安全功能相结合,以连接和保护工业物联网解决方案。ENS22 物联网无线模块可提供高达 27 Kbit/s 的下行速度和 63 Kbit/s 的上行速度的数据速率,非常适用于长寿命的仅数据解决方案,例如公用事业计量器和智能城市解决方案。5G NB IoT Click 具有集成的 NB-IoT 收发器,多频段移动蜂窝设备。该模块可在 698-960 MHz 和 1695-2180MHz 的频段上运

行,系统带宽为 200 kHz。它设计用于使用 3GPP NB-IoT 无线协议与移动网络运营商 (MNO) 基础设备进行通信。ENS22 物联网模块平台提供一套专为物联网应用优化的 NB-IoT 连接解决方案,并准备支持 Release 14,无需迁移到新的芯片组。它提供了五频段 LTE (3, 5, 8, 20, 28) 连接,具有深室内覆盖和农村地区的扩展范围。该模块提供了内置的 IP 栈,支持一系列由增强的安全概念保护的互联网服务。增量固件空中更新 (FOTA) 允许仅修订需要更新的代码部分,节省功耗和带宽,延长物联网解决方案的寿命。该模块的简化电源

设计和先进的管理系统延长了电池寿命并改善了总拥有成本。这个 Click board™ 配备了 USB C 类连接器。它允许模块由个人计算机供电和配置。FT230X IC 需要驱动程序才能工作。FTDI 在其官方驱动程序下载网页上提供所有主要操作系统的驱动程序。此外,Windows 操作系统的驱动程序包含在下面的下载部分中。5G NB IoT Click 具有完全集成的锂离子或锂聚合物电池充电器,与模块相结合可达到 10 ~ 15 年的电池寿命,用户完全可以单独使用它,只需电池供电。

5G NB IoT Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

128

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

LTE 平板旋转天线是提升 3G/4G LTE 设备性能的多功能选择。其频率范围为 700-2700MHz,确保在全球主要蜂窝频段上的最佳连接性。这款平板天线配有 SMA 公头连接器,使其易于直接连接到您的设备或 SMA 模块连接器。它的一个突出特点是其可调角度,可以以 45⁰ 的增量(0⁰/45⁰/90⁰)进行设置,允许您微调天线的方向以获得最佳信号接收。具有 50Ω 的阻抗和 <2.0:1 的电压驻波比 (VSW 比),这款天线确保可靠且高效的连接。5dB 增益、垂直极化和全向辐射模式增强了信号强度,使其适用于各种应用。天线长度为 196mm,宽度为 38mm,提供了一种紧凑但有效的解决方案来改善您的连接性。最高输入功率为 50W,可满足各种设备的需求。

5G NB IoT Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Ignition
PK3
RST
UART CTS
PH0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
UART RTS
PQ4
INT
UART TX
PK1
TX
UART RX
PK0
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

5G NB IoT Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 5G NB IoT Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c5gnbiot_send_cmd - 发送命令函数

  • c5gnbiot_set_sim_apn - 设置 SIM 卡 APN 函数

  • c5gnbiot_send_text_message - 以 PDU 模式发送短信函数

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief 5gNbIot Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from 5G NB IoT click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and wake-up module and sets default configuration for connecting device to network.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits for device to connect to network and then sends an SMS to the selected phone number.
 * 
 * ## Additional Function
 * - static void c5gnbiot_clear_app_buf ( void )
 * - static void c5gnbiot_error_check( err_t error_flag )
 * - static void c5gnbiot_log_app_buf ( void )
 * - static void c5gnbiot_check_connection( void )
 * - static err_t c5gnbiot_rsp_check ( void )
 * - static err_t c5gnbiot_process ( void )
 * 
 * @note 
 * In order for the example to work, user needs to set the phone number to which he wants 
 * to send an SMS, and also will need to set an APN and SMSC of entered SIM card.
 * Enter valid data for the following macros: SIM_APN, SIM_SMSC and PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE.
 * E.g. 
    SIM_APN "vipmobile"
    SIM_SMSC "+381610401"
    PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE "+381659999999"
 * 
 * @author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c5gnbiot.h"

#define APP_OK                              0
#define APP_ERROR_DRIVER                    -1
#define APP_ERROR_OVERFLOW                  -2
#define APP_ERROR_TIMEOUT                   -3

#define RSP_OK                              "OK"
#define RSP_ERROR                           "ERROR"

#define SIM_APN                             ""  // Set valid SIM APN
#define SIM_SMSC                            ""  // Set valid SMS Service Center Address
#define PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE             "" // Set Phone number to message
#define MESSAGE_CONTENT                     "5G NB IoT Click" // Messege content 

#define PROCESS_BUFFER_SIZE                 300

#define WAIT_FOR_CONNECTION                 0
#define CONNECTED_TO_NETWORK                1

static c5gnbiot_t c5gnbiot;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ]  = { 0 };
static int32_t app_buf_len                  = 0;
static int32_t app_buf_cnt                  = 0;

static uint8_t app_connection_status        = WAIT_FOR_CONNECTION;

static err_t app_error_flag;

/**
 * @brief 5G NB IoT clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @note None.
 */
static void c5gnbiot_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief 5G NB IoT data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 * 
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t c5gnbiot_process ( void );

/**
 * @brief 5G NB IoT check for errors.
 * @details This function checks for different types of errors and logs them on UART.
 * @note None.
 */
static void c5gnbiot_error_check( err_t error_flag );

/**
 * @brief 5G NB IoT logs application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer.
 * @note None.
 */
static void c5gnbiot_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief 5G NB IoT response check.
 * @details This function checks for response and returns the status of response.
 * 
 * @return application status.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t c5gnbiot_rsp_check ( void );

/**
 * @brief 5G NB IoT chek connection.
 * @details This function checks connection to the network and 
 *          logs that status to UART.
 * 
 * @note None.
 */
static void c5gnbiot_check_connection( void );

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    c5gnbiot_cfg_t c5gnbiot_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );
    Delay_ms( 1000 );
    
    // Click initialization.
    c5gnbiot_cfg_setup( &c5gnbiot_cfg );
    C5GNBIOT_MAP_MIKROBUS( c5gnbiot_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = c5gnbiot_init( &c5gnbiot, &c5gnbiot_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Power on device... " );
    Delay_ms( 1000 );
    c5gnbiot_power_on( &c5gnbiot );
    
    // dummy read
    c5gnbiot_process( );
    c5gnbiot_clear_app_buf( );
    // AT
    c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_AT );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check( );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // ATI - product information
    c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_ATI );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CGMR - firmware version
    c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CGMR );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // COPS - deregister from network
    c5gnbiot_send_cmd_with_parameter( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_COPS, "2" );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CGDCONT - set sim apn
    c5gnbiot_set_sim_apn( &c5gnbiot, SIM_APN );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
     
    // CFUN - full funtionality
    c5gnbiot_send_cmd_with_parameter( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CFUN, "1" );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // COPS - automatic mode
    c5gnbiot_send_cmd_with_parameter( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_COPS, "0" );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 2000 );
    
    // CEREG - network registration status
    c5gnbiot_send_cmd_with_parameter( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CEREG, "2" );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CIMI - request IMSI
    c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CIMI );
    app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
    c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
    app_connection_status = WAIT_FOR_CONNECTION;
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 5000 );
}

void application_task ( void )
{  
    if ( app_connection_status == WAIT_FOR_CONNECTION )
    {
        // CGATT - request IMSI
        c5gnbiot_send_cmd_check( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CGATT );
        app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
        c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 500 );
        
        // CEREG - network registration status
        c5gnbiot_send_cmd_check( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CEREG );
        app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
        c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 500 );
        
        // CSQ - signal quality
        c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_CESQ );
        app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
        c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 5000 );
    }
    else
    {
        log_info( &logger, "CONNECTED TO NETWORK" );
        
        for( ; ; )
        {   
            log_printf( &logger, "> Sending message to phone number...\r\n" );
            c5gnbiot_send_text_message( &c5gnbiot, SIM_SMSC, PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE, MESSAGE_CONTENT );
            app_error_flag = c5gnbiot_rsp_check(  );
            c5gnbiot_error_check( app_error_flag );
            Delay_ms( 10000 );
            Delay_ms( 10000 );
            Delay_ms( 10000 );
        }
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

static void c5gnbiot_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t c5gnbiot_process ( void )
{
    err_t return_flag = APP_ERROR_DRIVER;
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    
    rx_size = c5gnbiot_generic_read( &c5gnbiot, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 )
    { 
        int32_t buf_cnt = 0;
        return_flag = APP_OK;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
            c5gnbiot_clear_app_buf(  );
            return_flag = APP_ERROR_OVERFLOW;
        }
        else
        {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ )
        {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) 
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
    } 

    return return_flag;
}

static err_t c5gnbiot_rsp_check ( void )
{
    uint16_t timeout_cnt = 0;
    uint16_t timeout = 10000;
    
    err_t error_flag = c5gnbiot_process(  );
    
    if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) )
    {
        return error_flag;
    }
    
    while ( ( strstr( app_buf, RSP_OK ) == 0 ) && ( strstr( app_buf, RSP_ERROR ) == 0 ) )
    {
        error_flag = c5gnbiot_process(  );
        if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) )
        {
            return error_flag;
        }
        
        timeout_cnt++;
        if ( timeout_cnt > timeout )
        {
            while ( ( strstr( app_buf, RSP_OK ) == 0 ) && ( strstr( app_buf, RSP_ERROR ) == 0 ) )
            {
                c5gnbiot_send_cmd( &c5gnbiot, C5GNBIOT_CMD_AT );
                c5gnbiot_process(  );
                Delay_ms( 100 );
            }
            c5gnbiot_clear_app_buf(  );
            return APP_ERROR_TIMEOUT;
        }
        
        Delay_ms( 1 );
    }
    
    c5gnbiot_check_connection();
    
    c5gnbiot_log_app_buf();
    
    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n" );
    
    return APP_OK;
}

static void c5gnbiot_error_check( err_t error_flag )
{
    if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) )
    {
        switch ( error_flag )
        {
            case -2:
                log_error( &logger, " Overflow!" );
                break;
            case -3:
                log_error( &logger, " Timeout!" );
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

static void c5gnbiot_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
    log_printf( &logger, "\r\n" );
    c5gnbiot_clear_app_buf(  );
}

static void c5gnbiot_check_connection( void )
{
    #define CONNECTED "+CGATT: 1"
    
    if ( strstr( app_buf, CONNECTED ) != 0 )
    {
        app_connection_status = CONNECTED_TO_NETWORK;
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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