体验我们的LTE Cat 1/2G多模式解决方案带来的连接多样性顶峰,它非常适合北美多变和充满活力的通信环境。
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硬件概览
它是如何工作的?
4G LTE-NA Click基于u-blox的LARA-R204,这是一款LTE Cat 1 / 2G多模式蜂窝网络调制解调器。LARA-R204模块是一个完全合格且经过认证的解决方案,它简化了设计并缩短了上市时间。它非常适合各种中高速的机器到机器(M2M)应用,例如智能能源网关、远程访问视频摄像头、数字标牌、远程医疗、车联网等依赖蜂窝网络连接的应用。4G LTE点击配备了来自u-blox的紧凑型LARA-R2系列调制解调器。有两个点击板覆盖两个不同的地区:针对欧洲地区的4G LTE-E点击,特点是LARA-R211模块;以及针对北美地区的4G LTE-A点击,特点是LARA-R204模块。这两个模块的主要区别是支持的频率带,符合各个地区的规定。每个模块支持的频段列表以及关于模块本身的其他相关信息可以在LARA-R2系列调制解调器数据表中找到。LARA-R2系列调制解调器是点击板的主要组成部分,它由多个内部块或部分组成,例如天线切换和信号调节部分、射频收发器部分、内存、电源管理,最重要的是 - 蜂窝基带处理器。这部分包含管理其他部分所必需的逻辑,并提供与宿主MCU的接口。这个接口由几条线组成,用来报告天线状态、SIM卡状态、UART接口线、复位线、USB接口线等。这些线路被路由到点击板的相应元素。LARA-R2系列模块必须使用干净
稳定的电源供电。模块正常工作所需的电压约为4V,通过MCP1826(Microchip的1A低压降输出(LDO)调节器)从5V mikroBUS™导轨获得。尽管LARA-R2系列模块是低功耗设备,但总的来说,蜂窝网络模块以其高功耗而闻名,因此必须使用1A LDO。LARA-R2系列的数字部分由内部的1.8V供电,因此需要调节连接宿主MCU与模块的通信总线线。因此,使用了另一个小型LDO,为TXB0106的一侧提供所需的参考电压,TXB0106是Texas Instruments的6位双向电平转换和电压转换器,具有自动方向感应功能。电平转换器另一侧的参考电压来自板载SMD跳线,标记为PWR SEL。此跳线用于根据所使用的MCU类型及其逻辑电压级别要求,选择mikroBUS™的3.3V或5V。LARA-R2系列模块的UART总线连接到电平转换器的一侧,而另一侧(转换后的)连接到相应的mikroBUS™ UART引脚。然而,LARA-R2系列模块设计为传统的DCE设备(数据通讯设备),提供完整的UART引脚计数,包括硬件流控引脚(CTS, RTS)。这些引脚被路由到mikroBUS™的CS(RTS)和INT引脚(CTS),如果需要硬件流控,可以在MCU软件中使用。RI引脚是振铃指示器,它被路由到mikroBUS™的PWM引脚。调制解调器控制引脚的另一组被通过电平转换器
路由到mikroBUS™引脚:RI是振铃指示器引脚,它被路由到mikroBUS™的PWM引脚。这个引脚指示来电。STAT引脚用于信号化网络连接状态。这个引脚通过电平转换器路由到mikroBUS™的AN引脚,并用黄色LED来视觉显示网络连接的状态。传输状态由STAT LED旁边的红色TX LED指示。PWRKEY引脚被路由到mikroBUS™的RST引脚,它在上电序列中使用。在这个引脚上的低脉冲将在提供有效供电电压的情况下启动设备。为了正确从网络断开并在非易失性存储器中存储工作参数,应该通过发出AT+CPWROFF命令安全地关闭模块,然后再断开电源。LTE蜂窝网络中使用的E-UTRA物理无线电层的一个独特特征是使用空间复用天线技术,这允许使用多于一个天线来更好地接收特定频道的信号。除了主要的TX/RX天线外,这个点击还使用了一个次级多样性RX天线,这允许更好的信号接收。4G LTE点击配备了micro USB连接器。它允许通过个人计算机(PC)为模块供电和配置。u-blox公司提供了一套软件,可用于配置LARA-R2系列模块。点击板™背面的Micro SIM卡座用于安装SIM卡。没有有效的SIM卡,这个设备无法使用,因为它允许连接到蜂窝网络。支持1.8V和3V SIM卡类型。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32k
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™。
橡胶天线GSM/GPRS直角是我们丰富产品线中所有GSM Click板™的完美伴侣。这种专门的天线旨在优化您的无线连接,具有令人印象深刻的功能。它拥有宽广的频率范围,覆盖824-894/1710-1990MHz或890-960/1710-1890MHz,可以处理各种频段,确保无缝且可靠的连接。天线的阻抗为50欧姆,增益为2dB,增强了信号接收和传输。其70/180MHz的带宽为多样化的应用提供了灵活性。垂直极化进一步增强了其性能。这款天线的最大输入功率为50W,即使在苛刻条件下也能确保稳定的通信。尺寸仅为50mm长,并配备SMA男性连接器,橡胶天线GSM/GPRS直角是您无线通信需求的多功能且紧凑的解决方案。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
这个库包含了4G LTE-NA Click驱动程序的API。
关键功能:
c4gltee_module_power_on
- 这个函数启动模块c4gltee_send_cmd_with_parameter
- 这个函数发送带有指定参数的命令到点击模块c4gltee_send_cmd_parameter_check
- 这个函数检查发送的命令。
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 4G LTE-NA Click Example.
*
* # Description
* This example reads and processes data from 4G LTE-NA Click.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and powers up the module, then sets default configuration
* for connecting the device to network.
*
* ## Application Task
* Waits for device to connect to network and then sends a desired SMS to the selected phone number
* approximately every 30 seconds.
*
* ## Additional Function
* - static void c4gltena_clear_app_buf ( void )
* - static void c4gltena_error_check( err_t error_flag )
* - static void c4gltena_log_app_buf ( void )
* - static void c4gltena_check_connection( void )
* - static err_t c4gltena_rsp_check ( void )
* - static err_t c4gltena_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 (required for PDU mode only) 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 Stefan Ilic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c4gltena.h"
#include "string.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 - only in PDU mode
#define PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE "" // Set Phone number to message
#define MESSAGE_CONTENT "4G LTE-NA Click board - demo example." // Message content
#define PROCESS_BUFFER_SIZE 256
#define WAIT_FOR_CONNECTION 0
#define CONNECTED_TO_NETWORK 1
static c4gltena_t c4gltena;
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 4G LTE-NA clearing application buffer.
* @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
* @note None.
*/
static void c4gltena_clear_app_buf ( void );
/**
* @brief 4G LTE-NA data reading function.
* @details This function reads data from device and concatenates 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 c4gltena_process ( void );
/**
* @brief 4G LTE-NA check for errors.
* @details This function checks for different types of errors and logs them on UART.
* @note None.
*/
static void c4gltena_error_check( err_t error_flag );
/**
* @brief 4G LTE-NA logs application buffer.
* @details This function logs data from application buffer.
* @note None.
*/
static void c4gltena_log_app_buf ( void );
/**
* @brief 4G LTE-NA 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 c4gltena_rsp_check ( void );
/**
* @brief 4G LTE-NA check connection.
* @details This function checks connection to the network and
* logs that status to UART.
*
* @note None.
*/
static void c4gltena_check_connection( void );
void application_init ( void ) {
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
c4gltena_cfg_t c4gltena_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 " );
// Click initialization.
c4gltena_cfg_setup( &c4gltena_cfg );
C4GLTENA_MAP_MIKROBUS( c4gltena_cfg, MIKROBUS_1 );
c4gltena_init( &c4gltena, &c4gltena_cfg );
c4gltena_module_power_on( &c4gltena );
// dummy read
c4gltena_process( );
c4gltena_clear_app_buf( );
// AT
c4gltena_send_cmd( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_AT );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// ATI - product information
c4gltena_send_cmd( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_ATI );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CGMR - firmware version
c4gltena_send_cmd( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CGMR );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CMEE - Report Mobile Equipment Error
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CMEE, "2" );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// COPS - deregister from network
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_COPS, "2" );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CGDCONT - set sim apn
c4gltena_set_sim_apn( &c4gltena, SIM_APN );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CFUN - full funtionality
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CFUN, "1" );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// COPS - automatic mode
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_COPS, "0" );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CREG - network registration status
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CREG, "1" );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_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 ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
}
void application_task ( void ) {
if ( app_connection_status == WAIT_FOR_CONNECTION ) {
// CREG - network registration status
c4gltena_send_cmd_check( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CREG );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 500 );
// CSQ - signal quality
c4gltena_send_cmd( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CSQ );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
} else {
log_info( &logger, "CONNECTED TO NETWORK" );
// SMS message format - PDU mode
c4gltena_send_cmd_with_parameter( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_CMGF, "0" );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
for( ; ; ) {
log_printf( &logger, "> Sending message to phone number...\r\n" );
c4gltena_send_sms_pdu ( &c4gltena, SIM_SMSC, PHONE_NUMBER_TO_MESSAGE, MESSAGE_CONTENT );
app_error_flag = c4gltena_rsp_check( );
c4gltena_error_check( app_error_flag );
// 30 seconds delay
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
}
}
}
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;
}
static void c4gltena_clear_app_buf ( void ) {
memset( app_buf, 0, app_buf_len );
app_buf_len = 0;
app_buf_cnt = 0;
}
static err_t c4gltena_process ( void ) {
err_t return_flag = APP_ERROR_DRIVER;
int32_t rx_size;
char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
rx_size = c4gltena_generic_read( &c4gltena, 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 ) {
c4gltena_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 c4gltena_rsp_check ( void ) {
uint16_t timeout_cnt = 0;
uint32_t timeout = 100000;
err_t error_flag = c4gltena_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 = c4gltena_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 ) ) {
c4gltena_send_cmd( &c4gltena, C4GLTENA_CMD_AT );
c4gltena_process( );
Delay_ms ( 100 );
}
c4gltena_clear_app_buf( );
return APP_ERROR_TIMEOUT;
}
Delay_ms ( 1 );
}
c4gltena_check_connection();
c4gltena_log_app_buf();
return APP_OK;
}
static void c4gltena_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 c4gltena_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-----------------------------------\r\n" );
c4gltena_clear_app_buf( );
}
static void c4gltena_check_connection( void ) {
#define CONNECTED "+CREG: 1,1"
if ( strstr( app_buf, CONNECTED ) != 0 ) {
app_connection_status = CONNECTED_TO_NETWORK;
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END