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极速赛车彩票计算方法:探讨蜂窝??橛糜诖纯拖钅课尴吡佑攀?/h1>

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn 创客和专业工程师都越来越多地采用无线连接来增强项目功能,并将其连接到物联网 (IoT)。此类项目所用的单板计算机 (SBC) 通常集成了蓝牙和 Wi-Fi,但对于更远的距离,蜂窝接口是一种很好的替代方案。

尽管蜂窝调制解调器能够提供更远的距离,但缺点是增加了项目的复杂性、尺寸、成本和功耗,而且还必须满足授权频谱分配方面的监管法规。

本文探讨将蜂窝??橛糜诖纯拖钅课尴吡拥挠攀?,并介绍在实施过程中出现的硬件、软件和法规方面的挑战。

之后,本文还给出了解决方案,帮助克服创客和设计人员在利用基于蜂窝的远距离射频连接时所面临的挑战。

蜂窝连接的优势(和缺点)

当今的低功耗蓝牙和 Wi-Fi 技术虽然也在酝酿变化,但目前还不支持直接连接到物联网。相比之下,智能手机则可以与低功耗蓝牙、Wi-Fi 和(蜂窝)物联网进行互操作。因此,可将其用作创客项目 SBC 等以无线方式连接的设备与云之间的网关。类似地,Wi-Fi 路由器和电缆调制解调器也能构成适用于支持 Wi-Fi 的 SBC 的网关(图 1)。

低功耗蓝牙等无线技术的示意图

图 1: 低功耗蓝牙(之前称为智能蓝牙)和 Wi-Fi 等无线技术需要路由器或网关才能访问互联网,因而限制了传感器的移动性和距离。蜂窝??榭芍苯恿拥狡渌С?IP 的设备,因此不需要路由器或网关。(图片来源: Nordic Semiconductor)

对许多创客应用而言,通过网关进行的物联网连接是一种令人满意的解决方案。但如果传感器移到网关的无线范围以外(对于低功耗蓝牙和 Wi-Fi,超过 30 到 100 米之外),连接将会中断。这一限制导致创客无法开发置于远程位置或持续移动的项目。蜂窝??樘峁┝艘恢纸饩龇桨?。

蜂窝??椴⒎鞘裁葱率挛?。围绕该技术已发展出一个提供机对机 (M2M) 应用的庞大产业。例如,处于远程位置的自动售货机通常通过蜂窝链路连接到公司的计算机。鉴于从头设计蜂窝调制解调器的难度极大,该解决方案以经过测试、验证和认证的即插即用??榈男问教峁?。

蜂窝??橹圃焐滔衷谔峁┳琶嫦虼纯偷牟?,能够兼容 Microchip Technology、Arduino 和 Adafruit 等供应商提供的常用 SBC。利用蜂窝???,创客项目 SBC 无需使用网关,便可以将数据直接发送到另一台通过互联网连接的远程设备,例如创客的智能手机(当其远离 SBC 时)或云服务器。而且,蜂窝调制解调器还能提供远达数十千米的距离,从而将无线创客项目的范围扩大至远远超过家庭范围。而且,使用蜂窝调制解调器,在将无线设备添加到 LAN 时不需要极不方便的密码输入过程。

蜂窝通信使用授权频率。尽管存在一定的使用费用,但优点是这些频率得到了严格的控制,相对而言避免了困扰 2.4 Ghz 等免授权频段的拥塞问题和相关干扰?;袢⊥绶梦嗜ㄏ薜墓逃胧只捎玫墓滔嗤?;用户需要订阅本地运营商的服务。之后,他们将获得一个用户标识???(SIM),插入此??槭苯峤醒橹?,从而根据合同条款实现一定数量的数据上传和下载。

除了许可证费用之外,蜂窝连接还存在一些其他缺点。相对而言,这些??榈奶寤椭亓拷洗?,价格比较昂贵,功耗也远大于低功耗蓝牙和 Wi-Fi。而且,直接连接到蜂窝网络要比连接到智能手机或路由器更为复杂。

此外,商用领域存在多种蜂窝技术(例如 GSM、GPRS 和 CDMA),每种技术又有多代(2G、2.5G、3G 和 4G),全球范围内有数十个蜂窝频带。因此,针对特定地点选择蜂窝??樾枰髦稚?。

请注意,2G ??榈募鄹裢ǔW畹?,但需要注意的是,运营商正在逐步淘汰这种较旧的技术,虽然这一过程可能需要多年的时间。

蜂窝??樵诖纯拖钅恐兴娲杉?/h2>

有了蜂窝???,现在创客需要做的只是确保??榈奈锢斫涌谟肽勘?SBC 的物理接口匹配,签订运营商合同,插入 SIM,然后选择相应的天线。

蜂窝??橹圃焐陶瓤趾蟮亟胙该头⒄沟拇纯褪谐?,并提供通过针座引脚或电缆直接连接常用 SBC 的单元。例如,MikroElektronika 在其 Click Board 系列提供了大量蜂窝???,可通过机械连接器直接连接 Microchip 的 Curiosity SBC。

这些 SBC 使用 Microchip 的 8 位、16 位或 32 位 PIC 微控制器,并包含带 USB 接口的集成编程器/调试器;mTouch 按钮、模拟电位计、开关和 RGB LED;最关键的是,支持 MikroElektronika 的 mikroBUS 接口(图 2)。

这些 SBC 可使用 Microchip 的 MPLAB X 集成开发环境 (IDE) 进行编程,而 8 位和 16 位微控制器版本则可使用 MPLAB Xpress IDE 进行编程,后者适合不太熟悉 PIC 微控制器的创客。

Microchip 的 Curiosity SBC mikroBUS 接口图片

图 2: Microchip 的 Curiosity SBC 使用 mikroBUS 接口,因而能够轻松地连接一个 2.5G GSM/GPRS Click Board 蜂窝???。(图片来源: Microchip Technology)

MikroElektronika 的 GSM 4 click 通过针座引脚连接到 Curiosity SBC,并直接从该 SBC 获取 3.3 伏或 5 伏电压。该蜂窝??榛?u-blox SARA-G3 系列 2.5G GSM/GPRS 调制解调器,该调制解调器集成了一个射频收发器和一个功率放大器以实现更远的应用距离(图 3)。SARA-G3 专为 M2M 应用而设计,因此非常适合只需要跨蜂窝物联网发送较少传感器数据的创客。

该蜂窝调制解调器包含 Ipv4 和 Ipv6 通信协议,因此可与互联网上任何其他支持 IP 协议的设备进行互操作。四频版本的 SARA-G3 已经面市,可以在北美、南美和中美地区所用的 850 和 1900 Mhz 频段,以及欧洲、非洲、中东和亚洲地区所用的 900 和 1800 Mhz 频段运行。

MikroElektronika 的 GSM 4 click 示意图

图 3: MikroElektronika 的 GSM 4 click 基于此处显示的 u-blox SARA-G3 调制解调器。该调制解调器集成了功率放大器 (PA) 以扩大应用范围。(图片来源:u-blox)

除了发送和接收数据之外,GSM 4 click 还能对电话呼叫或信息做出响应和反应。它包含一个天线连接器(但不含天线)和一个 SIM 卡插座。与 PIC 微控制器的通信是通过 UART 连接或 USB 端口进行的。

MikroElektronika 针对其 Click Board 产品提供了 mikroC IDE。其中包括 Visual TFT,一个“所见即所得”的图形用户界面设计工具,和一个功能完备的 C 编译器。

对于熟悉使用 UART 连接、通过 3 到 5 伏电源运行的 Arduino SBC 的创客而言,Adafruit 的 FONA 808 蜂窝 + GPS 分线提供了一种很好的选择(但它也能与几乎所有微控制器配合使用)。该??槭且桓鼍弑?GPS 和 GPRS 数据发送与接收功能的四频 (850/900/1800/1900 Mhz) GSM 2G 无线电。例如,必须将一个 16 针针座焊接到分线引脚孔,才能将该??榱拥?Arduino SBC。

Adafruit 的 FONA 808 图片

图 4: Adafruit 的 FONA 808 非常适合与 Arduino SBC 配合使用。与其他蜂窝调制解调器一样,它也需要 SIM 卡和天线。(图片来源:Adafruit)

如果开发人员想要利用 3G 的速度和带宽优势,SparkFun Electronics 的 Particle Electron 3G 套件不失为一个很好的选择。该套件提供两个版本:一个适用于 850/1900 Mhz 工作频段,另一个适用于 900/1800 Mhz 工作频段。

套件中不仅包含蜂窝??椋硪桓?u-blox SARA 供电单元),还集成了一个 STMicroelectronics STM32 ARM® Cortex®-M3 微控制器,如果愿意,可以独立于 SBC 工作。Electron 套件附带了用于设备编程的 Particle IDE 和云平台。Particle IDE 类似于 Arduino 开发平台。

与一些其他面向创客应用的蜂窝??椴煌?,Particle Electron 套件非常完整,附带了 SIM 卡、为期 3 个月的 1 MB/月的数据计划、2000 mAh 锂电池(该器件也可通过外部电源供电)、天线,以及用于原型开发的试验板。

与蜂窝调制解调器通信

连接蜂窝??椴⑹辗⑹菪枰欢ǖ谋嗦爰寄?,但这些技能不会超过熟悉 Arduino 等 IDE 的创客为微控制器编程所需的技能范围。

SBC 通常与使用 UART 串行链路的蜂窝??橥ㄐ?。AT 命令是控制蜂窝调制解调器的标准方法。该命令包含一系列短文本字符串,可以将这些字符串进行组合,以生成拨号、挂断和更改连接参数等操作。

有两种类型的 AT 命令: 基本命令是不以“+”开头的命令。“D”(拨号)、“A”(应答)、“H”(勾控制)和“O”(恢复在线数据状态)都是基本命令的示例(列表 1)。

void gsm4_init( void )

{

    engine_init( gsm4_evn_default );

    at_cmd_save( "RING", 1000, NULL, NULL, NULL, gsm4_ev_ring );

at_cmd( "AT" );
at_cmd( "AT+CSCS=\"GSM\"" );
at_cmd( "AT+CMGF=1" );
}

列表 1: 此代码示例在测试例程中使用 AT 命令拒绝蜂窝??樗拥降耐ɑ?。(代码来源: MikroElektronika)

扩展命令是以“+”开头的命令。例如,“+CMGS”(发送 SMS 信息)、“+CMGL”(列出 SMS 信息)和“+CMGR”(读取 SMS 信息)。请注意,GSM 仅使用扩展命令。

“最终结果”代码标记 AT 命令响应的结束。它表明 GSM ??橐淹瓿擅钚械闹葱?。“OK”和“ERROR”是两个经常用到的最终结果代码。“OK”代码表示命令行已成功执行。“ERROR”代码表示在蜂窝??槌⑹灾葱忻钚惺背鱿执砦?。发生错误后,蜂窝??榻换岽砻钚凶址惺S嗟?AT 命令。

AT 命令的语法因??橹圃焐潭?。此外,??榭赡苤荒芟煊?AT 命令的子集,但专为无线应用设计的蜂窝??槎?AT 命令的支持通常要优于普通手机。创客应该从各个??橹圃焐痰?AT 命令参考指南中寻求建议,而且这些指南还能告知创客如何对 AT 命令进行格式化,以及如何解释蜂窝??榈南煊?。

但每个调制解调器都能响应四条基本 AT 命令:

“设置”命令 [At+<参数>=<值>] 用于存储值。

 例如, AT+CREG=1            // Set Command

“提取”命令 [AT+<参数>?] 用于读取存储的值。

例如,AT+CREG?             // Get Command

测试命令 [At+<命令>=?] 用于确定支持的值范围。

例如,AT+CREG=?            // Test Command

执行命令 [At+<参数>] 用于调用蜂窝调制解调器的特定功能。

例如,AT+CREG              // Execution Command

其他通用(和实用)AT 命令包括:

  • 移动网络注册状态 (AT+CREG)

  • 无线电信号强度 (AT+CSQ)

  • 电池电量水平和电池充电状态 (AT+CBC)

  • 与远程调制解调器建立数据连接(ATA、ATD 等)

  • 执行安全相关的任务,例如更改密码 (AT+CPWD)

  • 获取或更改蜂窝??榈呐渲?。例如,更改 GSM 网络 (AT+COPS) 或无线电链路协议参数 (AT+CRLP)

AT 命令的发送和接收均由特定的 SBC、IDE 和所选的编程语言通过串行通信链路实现。蜂窝??椴恢来辛绰返牧硪欢耸鞘裁?,而只是响应跨链路发送的 AT 命令。(类似地,SBC 也不知道其连接的是蜂窝??椋?。

蜂窝??橥ǔ>哂卸喔?UART I/O,其中一些具有专用功能。例如 GSM 4 click 的引脚 14 是专门的数据发送输出,而引脚 13 是专门的数据接收(图 5)。

通常采用多个 UART I/O 的蜂窝调制解调器图片

图 5: 蜂窝调制解调器通常采用多个 UART I/O,其中一些具有特定功能。(表格来源: MikroElektronika)

例如,当采用 Curiosity SBC 和 GSM 4 click 蜂窝??槭?,借助 AT 命令的不可知性,开发人员可以采用 Microchip MPLAB X、MPLAB Xpress 或 MikroElektronika mikroC IDE。在用户从 GitHub 存储库下载 Adafruit FONA 库并将其移到 Arduino 库文件夹后,FONA 808 便可以使用 Arduino IDE 进行编程。

在制造商的开源代码库中通??梢哉业郊负跛蟹湮涯?椴僮鞯?AT 命令。MikroElektronika 的 AT 命令可以在 libstock.mikroe.com 找到,而 Adafruit 的 AT 命令则位于 GitHub 存储库中。其他 AT 命令源来自蜂窝调制解调器的制造商。例如,u-blox 撰写了一篇应用说明,提供了几乎涵盖所有使用场景的 AT 命令示例(参考资料 1),而 Adafruit 则提供了一本列有 SIM Tech AT 命令的手册。

总结

蜂窝??槲谐【跋滦枰锪拥拇纯拖钅刻峁┝?ldquo;插件式”解决方案(前提是项目在蜂窝基站范围以内)。市场上有一系列成熟的 2G、2.5G 和 3G 蜂窝??槟芄挥肓餍械拇纯?SBC 完美匹配,而硬件考虑范围仅限于选择和匹配相应的天线、机械连接器及电池。由于蜂窝网络需要授权,因此还需要使用 SIM 卡并签订数据合同。

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的头像 Maxim视频 发表于 10-11 04:03 ? 638次 观看
如何配置MAX32650微控制器的LCD定时参数

如何使用MAX32650评估板的控制台接口

在系列视频的第四部分,学习通过只绘制图帧中发生变化的像素,设置运动对象。在下节视频“控制是件好事”中....
的头像 Maxim视频 发表于 10-11 03:22 ? 700次 观看
如何使用MAX32650评估板的控制台接口

如何利用API增加BLE连接性

本视频中,我们将回顾API如何配合低功耗蓝牙(BLE)设备工作。我们将了解如何利用API方便、快捷地....
的头像 Maxim视频 发表于 10-09 04:04 ? 717次 观看
如何利用API增加BLE连接性

低功耗蓝牙(BLE)的特点介绍(1)

了解低功耗蓝牙(BLE),这是较新的嵌入式系统中使用的一种低功耗射频协议。了解BLE与传统蓝牙技术的....
的头像 Maxim视频 发表于 10-09 04:03 ? 1347次 观看
低功耗蓝牙(BLE)的特点介绍(1)

如何使用MAX31875温度传感器测量温度

在接下来的视频中,Mohamed介绍了其他几种为可穿戴电子产品项目增加温度测量功能的途径。他评估了具....
的头像 Maxim视频 发表于 10-08 04:04 ? 1251次 观看
如何使用MAX31875温度传感器测量温度

Arm推出Arm Mbed Cordio协议栈,助力释放物联网

Arm推出Arm Mbed Cordio协议栈——全球首款开源、高可靠(fully-qualifie....
的头像 牵手一起梦 发表于 10-07 19:37 ? 1854次 阅读
Arm推出Arm Mbed Cordio协议栈,助力释放物联网

飞腾电子发布业界最低功耗的NB-IoT模组

南京飞腾电子近日宣布,正式发布业界最低功耗的安全 NB-IoT 模组 FT780,该模组是由飞腾电子....
的头像 牵手一起梦 发表于 10-07 19:16 ? 1737次 阅读
飞腾电子发布业界最低功耗的NB-IoT模组

整理一些电子工程师比较常犯的一些错误

正解:数据总线的值一般是由控制信号或时钟信号的某个边沿来采样的,只要争对这个边沿保持足够的建立时间和....
的头像 电子工程技术 发表于 10-04 10:58 ? 1006次 阅读
整理一些电子工程师比较常犯的一些错误

功能完善的蓝牙射频测试仪

罗德与施瓦茨的BLE信令测试解决方案使得通过蓝牙OTA连接或者通过线缆连接到天线的方式去判定蓝牙低功....
的头像 罗德与施瓦茨资讯 发表于 09-26 14:36 ? 1843次 阅读
功能完善的蓝牙射频测试仪

了解蓝牙mesh网络、市场设备支持和安全性

蓝牙技术是享誉全球的品牌之一,也是全世界应用最为普遍的无线通信技术之一。从2000年到现在,蓝牙技术....
的头像 电子设计 发表于 09-25 08:06 ? 1056次 阅读
了解蓝牙mesh网络、市场设备支持和安全性

电子工程师在工作中会遇到哪些常见问题?

烧友们周末总是有着休闲时间,那么我们肯定都是爱学习的小伙伴。我就抽出半个小时的时间来研究下下面的问题....
的头像 电子发烧友网 发表于 09-22 15:51 ? 1042次 阅读
电子工程师在工作中会遇到哪些常见问题?

便携式医疗系统中无线监控挑战性及要求

本文探讨了便携式医疗系统中无线监控的挑战性要求。 在设计高可靠性医疗设备时需要权衡各种工程环节,从超....
的头像 Duke 发表于 09-19 15:48 ? 2613次 阅读
便携式医疗系统中无线监控挑战性及要求

面对物联网的蓝海,先建设一张广度和深度覆盖的网络是否也非常迫切?

非常典型的就是Sigfox。这家公司早已成为物联网领域的一家明星企业,而且也曾经因为2015年初获得....
的头像 物联网资本论 发表于 09-12 16:25 ? 3220次 阅读
面对物联网的蓝海,先建设一张广度和深度覆盖的网络是否也非常迫切?

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