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利用ELS61-EU和STM32F103RB为欧洲提供Cat 1 LTE卓越性能

为欧洲量身打造的Cat 1 LTE:高效可靠

LTE Cat.1-EU Click (for Europe) with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LTE Cat.1-EU Click (for Europe)

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

我们的多频段无线模块旨在提供高效的Cat 1 LTE连接,专为满足欧洲地区的特定需求而设计,确保网络性能无缝、可靠且具备未来准备性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LTE Cat.1-EU Click基于Thales的ELS61无线模块。这两个模块之间的主要区别是支持的频段,符合各个地区的法规。每个模块支持的频段的完整列表以及有关模块本身的其他相关信息可在ELS61系列调制解调器数据表中找到。LTE Cat.1-EU Click上的ELS61-EU模块配备了一个Java®嵌入式虚拟机,利用强大的ARM11架构,使设备制造商能够利用大量资源来降低复杂性并加快应用集成的速度。最新的Java ME 3.2客户端运行时平台通过共享内部资源(如内存、大量现有代码库和经过验证的软件构建块)降低总体拥有成本(TCO)和上市时间。该

模块使用多MIDlet Java执行来同时托管和运行多个应用程序和协议。ELS61系列模块的UART总线连接到电平转换器的一侧,而另一侧(转换)连接到相应的mikroBUS™ UART引脚。然而,ELS61系列模块设计为传统的DCE设备(数据通信设备),提供全面的UART引脚数,包括硬件流控制引脚(CTS、RTS)。这些引脚被路由到mikroBUS™ CS(CTS)和INT引脚(RTS),如果需要硬件流控制,则可以在MCU软件中使用它们。具有最新TLS/SSL引擎的扩展安全概念提供安全可靠的TCP/IP连接。其复杂的沙箱建模和分层架

构简化了设备管理,并允许网络运营商的批准和应用代码开发同时进行,以缩短上市时间。LTE Cat.1模块提供长达七年的产品寿命、高效的带宽和功率利用率,以及满足M2M IoT解决方案严格要求的功能集,包括扩展的工作温度从-40°C到85°C。LTE Cat.1-EU Click确保了创新解决方案的简易集成和快速上市,并为可靠的连接平台提供了所需的支持,以及您可以信赖的价值。鉴于这些特性的可能性,LTE Cat.1-EU Click可用于各种应用,如计量、跟踪和追踪、远程监视、连接的标志、车队管理和mHealth。

LTE Cat.1-EU Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

LTE平板旋转天线是增强3G/4G LTE设备性能的多功能选择。具有700-2700MHz的广泛频率范围,确保在全球主要蜂窝频段上实现最佳连接。这款平板天线采用SMA公头连接器,方便直接连接到您的设备或SMA模块连接器。其突出特点之一是可调节的角度,可按45⁰增量设置(0⁰/45⁰/90⁰),可微调天线的方向以获得最佳信号接收效果。具有50Ω的阻抗和<2.0:1的VSW比,此天线确保可靠高效的连接。其5dB增益、垂直极化和全向辐射图案增强了信号强度,使其适用于各种应用。该天线长196mm,宽38mm,提供了紧凑而有效的解决方案,可改善您的连接。最大输入功率为50W,可满足各种设备的需求。

LTE Cat.1-EU Click accessories image

这款多频段LTE橡胶天线具有可调节角度,是我们提供的所有3G/4G LTE点击板以及其他需要在全球主要蜂窝频段上具有出色吞吐量的设备的优秀选择。该天线具有SMA公头连接器,可直接安装在Click板™或女性SMA模块连接器上。天线位置可以按45⁰增量调整(0⁰/45⁰/90⁰)。

LTE Cat.1-EU Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
UART CTS
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
SPI Chip Select
PC8
PWM
UART RTS
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LTE Cat.1-EU Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

该库包含 LTE Cat.1-EU Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ltecat1eu_send_cmd - 此函数向点击模块发送指定的命令

  • ltecat1eu_send_cmd_with_parameter - 此函数向点击模块发送带参数的命令

  • ltecat1eu_send_text_message - 此函数向手机号发送文本消息

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 main.c
 * @brief LTE Cat.1-EU Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from LTE Cat.1-EU clicks.
 *
 * 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 SMS to selected phone number.
 * 
 * ## Additional Function
 * - static void ltecat1eu_clear_app_buf ( void )
 * - static void ltecat1eu_error_check( err_t error_flag )
 * - static void ltecat1eu_log_app_buf ( void )
 * - static void ltecat1eu_check_connection( void )
 * - static err_t ltecat1eu_rsp_check ( void )
 * - static err_t ltecat1eu_process ( void )
 * 
 * @note
 * In order for the example to work, 
   user needs to set the phone number and sim apn to which he wants to send an SMS
 * Enter valid data for the following macros: SIM_APN and PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE.
 * E.g. 
    SIM_APN "vipmobile"
    PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE "+381659999999"
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ltecat1eu.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_SYSSTART               "^SYSSTART"
#define RSP_ERROR                  "ERROR"

#define SIM_APN                    ""  // Set valid SIM APN
#define PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE    ""  // Set Phone number to message
#define MESSAGE_CONTENT            "LTE Cat.1-EU Click"   // Messege content 

#define PROCESS_BUFFER_SIZE        100

#define WAIT_FOR_CONNECTION        0
#define CONNECTED_TO_NETWORK       1

static ltecat1eu_t ltecat1eu;
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 LTE Cat.1-EU clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void ltecat1eu_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief LTE Cat.1-EU 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 ltecat1eu_process ( void );

/**
 * @brief LTE Cat.1-EU check for errors.
 * @details This function checks for different types of errors and logs them on UART.
 * @note None.
 */
static void ltecat1eu_error_check( err_t error_flag );

/**
 * @brief LTE Cat.1-EU logs application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer.
 * @note None.
 */
static void ltecat1eu_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief LTE Cat.1-EU response check.
 * @details This function checks for response and returns the status of response.
 * @param[in] response : Expected response.
 * 
 * @return application status.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t ltecat1eu_rsp_check ( char * response );

/**
 * @brief LTE Cat.1-EU chek connection.
 * @details This function checks connection to the network and 
 *          logs that status to UART.
 * 
 * @note None.
 */
static void ltecat1eu_check_connection( void );

void application_init ( void )  {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ltecat1eu_cfg_t ltecat1eu_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.
    ltecat1eu_cfg_setup( &ltecat1eu_cfg );
    LTECAT1EU_MAP_MIKROBUS( ltecat1eu_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = ltecat1eu_init( &ltecat1eu, &ltecat1eu_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... " );
    
    ltecat1eu_power_on( &ltecat1eu );
    
    // CFUN - restart ME
    ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CFUN, "0" );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_SYSSTART );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    
    // AT
    ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_AT );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // ATI - product information
    ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_ATI );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CGMR - firmware version
    ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CGMR );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // COPS - deregister from network
    ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_COPS, "2" );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CGDCONT - set sim apn
    ltecat1eu_set_sim_apn( &ltecat1eu, SIM_APN );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
     
    // CFUN - full funtionality
    ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CFUN, "1" );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // COPS - automatic mode
    ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_COPS, "0" );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 2000 );
    
    // CEREG - network registration status
    ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CEREG, "2" );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms( 500 );
    
    // CIMI - request IMSI
    ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CIMI );
    app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
    ltecat1eu_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
        ltecat1eu_send_cmd_check( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CGATT );
        app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
        ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 500 );
        
        // CEREG - network registration status
        ltecat1eu_send_cmd_check( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CEREG );
        app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
        ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 500 );
        
        // CSQ - signal quality
        ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_CSQ );
        app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
        ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 5000 );
    } else {
        log_info( &logger, "CONNECTED TO NETWORK" );
        
        // SMS message format - text mode
        ltecat1eu_send_cmd_with_parameter( &ltecat1eu, "AT+CMGF", "1" );
        app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
        ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
        Delay_ms( 3000 );
        
        for( ; ; ) {   
            log_printf( &logger, "> Sending message to phone number...\r\n" );
            ltecat1eu_send_text_message( &ltecat1eu, PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE, MESSAGE_CONTENT );
            app_error_flag = ltecat1eu_rsp_check( RSP_OK );
            ltecat1eu_error_check( app_error_flag );
            Delay_ms( 10000 );
            Delay_ms( 10000 );
            Delay_ms( 10000 );
        }
    }
}

void main ( void )  {
    application_init( );

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

static void ltecat1eu_clear_app_buf ( void ) {
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t ltecat1eu_process ( void ) {
    err_t return_flag = APP_ERROR_DRIVER;
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    
    rx_size = ltecat1eu_generic_read( &ltecat1eu, 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 ) {
            ltecat1eu_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 ltecat1eu_rsp_check ( char * response ) {
    uint16_t timeout_cnt = 0;
    uint16_t timeout = 50000;
    
    err_t error_flag = ltecat1eu_process(  );
    if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) ) {
        return error_flag;
    }
    
    while ( ( strstr( app_buf, response ) == 0 ) && ( strstr( app_buf, RSP_ERROR ) == 0 ) ) {
        error_flag = ltecat1eu_process(  );
        if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) ) {
            return error_flag;
        }
        
        timeout_cnt++;
        if ( timeout_cnt > timeout ) {
            while ( ( strstr( app_buf, response ) == 0 ) && ( strstr( app_buf, RSP_ERROR ) == 0 ) ) {
                ltecat1eu_send_cmd( &ltecat1eu, LTECAT1EU_CMD_AT );
                ltecat1eu_process(  );
                Delay_ms( 100 );
            }
            ltecat1eu_clear_app_buf(  );
            return APP_ERROR_TIMEOUT;
        }
        
        Delay_ms( 1 );
    }
    
    ltecat1eu_check_connection();
    
    ltecat1eu_log_app_buf();
    
    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n" );
    
    return APP_OK;
}

static void ltecat1eu_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 ltecat1eu_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" );
    ltecat1eu_clear_app_buf(  );
}

static void ltecat1eu_check_connection( void ) {
    #define CONNECTED "+CGATT: 1"
    
    if ( strstr( app_buf, CONNECTED ) != 0 ) {
        app_connection_status = CONNECTED_TO_NETWORK;
    }
}

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

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