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30 分钟

使用SIM868和ATmega328,通过Thingstream的即时全球连接提升您的物联网设备

一个网关,无限连接

Thingstream Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Thingstream Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

我们的物联网网关解决方案配备Thingstream客户端SDK,通过即时访问Thingstream全球MQTT网络和一套连接工具,彻底改变设备连接方式,实现开箱即用的便捷连接。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Thingstream Click基于SIMCom的SIM868,这是一个802.11b/g/n四频GPS/GLONASS/GSM定位跟踪和移动通信模块。该设备通过GSM连接到Thingstream全球MQTT网络。Thingstream Click使智能物联网应用的快速开发成为可能,并通过使用少量AT命令和流程图样式的应用程序构建器(数据流管理器)简化了与云平台的连接,从而消除了与网页、硬件和通信相关的开发复杂性。此Click板™预配置了连接Thingstream全球MQTT网络和数据流管理器所需的协议和通信设置。通过Thingstream客

户端SDK可以在板载STM32F407 MCU上开发固件,即使没有深入的软件工程和网页编程知识,也能快速实现结果。Thingstream Click配备了各种LED指示灯。单独的LED指示电源供应的存在、网络状态和每秒脉冲指示(1PPS)。此外,此Click板™还包含一个通用RGB LED,用于显示Thingstream Click状态的其他反馈。此Click板™需要5V电源轨以确保正常运行。除了板载USB连接器之外,此Click板™上的所有mikroBUS™引脚都路由到板载STM32F407 MCU的相应引脚。这样确保了用户在未来升级和开发中有充足

的空间。这使得支持I2C和SPI通信接口的广泛定制应用成为可能。所有可用的接口都可以连接到mikroBUS头。默认情况下,板仅支持使用AT命令的UART通信。固件更新可以支持其他接口,如SPI、I2C、PWM和模拟。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,它还配备了一个库,包含函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Thingstream Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

主动GPS天线专为增强您的GPS和GNSS Click板™的性能而设计。该外部天线结构坚固,适用于各种天气条件。其频率范围为1575.42MHz,阻抗为50Ohm,确保了可靠的信号接收。天线在宽广的角度范围内提供超过-4dBic的增益,确保超过75%的覆盖率。±5MHz的带宽进一步保证了精确的数据采集。具有右手圆极化(RHCP),该天线提供稳定的信号接收。其紧凑的尺寸为48.5x39x15mm,配有2米长的电缆,安装简便。带有SMA公头连接器的磁性天线类型确保了安全便捷的连接。如果您需要一个可靠的外部天线用于定位设备,我们的主动GPS天线是完美的解决方案。

Thingstream Click accessories 1 image

这款GSM直角橡胶天线是我们GSM Click板™的完美搭配。它具有宽带宽,适用于GSM/GPRS模块,配有2米长的电缆和SMA公头连接器,便于定位。其工作频率范围为824-894/1710-1990MHz或890-960/1710-1890MHz,保持50Ohm阻抗,提供3dB增益。其90/280MHz带宽确保了可靠的连接,而其垂直极化优化了信号接收。最大输入功率为60W,表现强劲。天线长度仅为90mm,紧凑而强大。其SMA公头连接器确保了安全稳定的连接,是与任何GSM Click板™无缝集成的理想选择。

Thingstream Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
Reset
PD2
RST
SPI Chip Enable
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PD6
PWM
Interrupt
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Thingstream Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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

此库包含Thingstream Click驱动程序的API。

关键功能:

  • thingstream_reset_pin_state - 设置RST引脚状态

  • thingstream_send_command - 发送命令

  • thingstream_generic_parser - 通用解析函数

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 Thingstream Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from Thingstream clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and power module.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the received data and parses it.
 * 
 * ## Additional Function
 * - thingstream_process ( ) - The general process of collecting data the module sends.
 * 
 * @note
 * The click board needs to be registered with a redemption code to a Thingstream Domain.
 * For more information please refer to the Thingstream click user manual available on the product page.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "thingstream.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 600
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 600
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 600

#define THINGSTREAM_INFO      "AT+IOTINFO"
#define THINGSTREAM_CREATE    "AT+IOTCREATE"
#define THINGSTREAM_CONNECT   "AT+IOTCONNECT=true"
#define THINGSTREAM_GPS_PWR   "AT+IOTCGNSPWR=1"
#define THINGSTREAM_SUBSCRIBE "AT+IOTSUBSCRIBE=\"home/temperature\",1"
#define THINGSTREAM_PUBLISH   "AT+IOTPUBLISH=\"home/temperature\",0,\"23 degrees\""
#define THINGSTREAM_GPS_INFO  "AT+IOTCGNSINF"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static thingstream_t thingstream;
static log_t logger;

static char current_parser_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];
static uint8_t send_data_cnt = 0; 

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void thingstream_process ( void )
{
    int32_t rsp_size = 0;
    uint16_t rsp_cnt = 0;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint16_t check_buf_cnt = 0;
    uint16_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    // Clear parser buffer
    memset( current_parser_buf, 0, PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 
    
    while ( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = thingstream_generic_read( &thingstream, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) 
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
            {
                strncat( current_parser_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }
            if ( strchr( uart_rx_buffer, '+' ) )
            {
                process_cnt = 20;
            }
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_ms ( 100 );
        }
    }
}

static void parser_application ( char *rsp )
{
    char element_buf[ 200 ] = { 0 };
    
    log_printf( &logger, "\r\n-----------------------\r\n" ); 
    thingstream_generic_parser( rsp, THINGSTREAM_NEMA_CGNSINF, THINGSTREAM_CGNSINF_LATITUDE, element_buf );
    if ( strlen( element_buf ) > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "Latitude: %s degrees \r\n", element_buf );
        thingstream_generic_parser( rsp, THINGSTREAM_NEMA_CGNSINF, THINGSTREAM_CGNSINF_LONGITUDE, element_buf );
        log_printf( &logger, "Longitude: %s degrees \r\n", element_buf );
        memset( element_buf, 0, sizeof( element_buf ) );
        thingstream_generic_parser( rsp, THINGSTREAM_NEMA_CGNSINF, THINGSTREAM_CGNSINF_ALTITUDE, element_buf );
        log_printf( &logger, "Altitude: %s m", element_buf );  
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Waiting for the position fix..." );
    }
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    thingstream_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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 ----" );

    // Click initialization.
    thingstream_cfg_setup( &cfg );
    THINGSTREAM_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    thingstream_init( &thingstream, &cfg );

    thingstream_module_power( &thingstream, true );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, " --->>> INFO.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_INFO );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );
        
    log_printf( &logger, " --->>> CREATE.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_CREATE );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );

    log_printf( &logger, " --->>> CONNECT.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_CONNECT );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );

    log_printf( &logger, " --->>> GPS POWER.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_GPS_PWR );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );

    log_printf( &logger, " --->>> SUBSCRIBE.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_SUBSCRIBE );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );

    log_printf( &logger, " --->>> PUBLISH.. \r\n" );
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_PUBLISH );
    thingstream_process( );
    log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );

    log_printf( &logger, " --->>> APP INIT <<<--- \r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    thingstream_send_command( &thingstream, THINGSTREAM_GPS_INFO );  
    thingstream_process( );
    parser_application( current_parser_buf );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

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资源

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