STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

一、环境介绍

MCU:  STM32F103C8T6


GSM模块: GA6--果云


开发软件: Keil5


完整源码下载:  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18245590


其他参考文章: STM32+ESP8266使用MQTT协议连接阿里云物联网服务器


其他参考文章:STM32+ESP8266使用标准MQTT协议(MQTTS)连接中国移动OneNet物联网服务器


二、GA6-GSM模块介绍与调试

说明:  GA6-B模块供电必须5V,采用电脑USB供电可能不稳定(没有5V,只有4.8V左右),导致模块使用不稳定,发送AT指令没有反应,调试阶段,可将开发板的USB线连接充电宝或者手机充电插头取电。


2.1  GA6-B模块概述

GA6-B 模组:

1.    GA6 尺寸 22.8mm x 16.8mm x 2.2 mm;

2.    正常工作温度:-30°C ~ +80°C,

3.    受限工作温度:-40°C ~ -30°C 及+80°C ~+85°C*

4.    工作电压 3.5V-4.2V;

5.    开机电压>3.5V;

6.    SLEEP 模式下的耗流为 0.9mA;

7.    四频:GSM850, EGSM 900 和 DCS 1800,PCS1900 可以自动的搜寻 四个频段。 l 符合 GSM Phase 2 / 2+ l GPRS Class 10;

8.    灵敏度<-107;

9.    支持语音通话;

10.    支持 SMS 短信;

11.    支持移动和联通2G,以及全球的GSM网络

12.    GPRS 数据特性,最大数据速率,下载 85.6Kbps,上传 42.8Kbps;

13.    支持符合 GSM 07.10 协议的串口复用功能

14.    支持 2 个串口,一个下载串口,一个 AT 命令口;

15.    AT 命令支持标准 AT 和 TCP/IP 命令接口;

16.    支持数字音频和模拟音频,支持 HR,FR,EFR,AMR 语音编码;

17.    支持FCC,CE认证;

18.    SMT 42PIN 封装;  


GA6模块的优势

广域覆盖:GPRS在全国34个省均有良好覆盖,更是全球通行的2G通讯标准。基本上在手机可以打电话的地方都可以通过GPRS无线上网;

永远在线:只要激活GPRS应用后,将一直保持在线,类似于无线专线网络服务。

按量计费:GPRS服务虽然保持一直在线,但您不必担心费用问题;因为只有产生通信流量时才计费。

高速传输:目前GPRS可支持85.6Kbps的峰值传输速率,理论峰值传输可达100余Kbps。

价格便宜 :相对于 SIM 系列的模块 价格只有其的一半。大大降低了物联网设备的入门门槛凭借超小的尺寸,超低功耗和宽工作温度范围,GA6是M2M应用的理想解决方案,适用于车载、工业及PDA、个人跟踪、电力环境检测、无线POS、智能计量以及其它M2M的应用,为其提供完善的GSM/GPRS短信、数据传输及语音服务。

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

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STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

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物联网卡: 

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2.2 GA6模块调试

模块默认波特率:  115200

电压:  5V

TX---URX(GA6模块)

RX---UTX(GA6模块)

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1.模块上电串口助手收到的消息:

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注意:  电压必须5V否则,给模块发送AT指令没有用

  1. 正常情况下,模块插上SIM电话卡,供电达到5V时,模块上电会返回以下提示信息。

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当模块出现 “SMS Ready”字符串提示时,说明模块已经可以正常的接收“AT”指令了。

 

2.3 基础常用的指令介绍使用

(指令结尾发送都需要加\r\n)

1. 检测模块是否正常

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2. 查询SIM卡是否在卡槽内

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3. 查询模块是否注册到网络

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4. 关闭指令回显

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2.4 GPRS网络通信相关指令介绍

1. 查询网络连接状态

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2. 附着GPRS网络 (进行网络通信前,需要先附着GPRS网络才可进行正常通信)

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3. 激活GPRS网络

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4. 建立TCP连接:  连接TCP服务器

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说明:  上面的指令是采用TCP协议连接,183.230.40.33服务器,端口号是80

 

5. 发送数据

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发送数据示例:

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三、STM32代码调试GA6模块

3.1 通过STM32串口代码测试GA6模块

直接接在STM32F103C8T6最小系统板上面:

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注意:  如果是使用USB给开发板供电,为了防止电压不够,USB线不要接分线器,直接接电脑的USB口。

因为GA6模块的电压必须5V才可驱动,4.8V都不行。

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STM32F103C8T6最小系统板使用串口3与GA6-B模块连接:

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出现以上提示之后,发送AT能返回OK就说明模块已经正常工作了。

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模块上电会返回以下信息:  (注意电压一定要保证是5V)

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3.2 通过STM32封装标准函数(使用HTTP协议连接OneNet服务器)

GA6_GPRS.c文件代码:

#include "ga6_gprs.h"
 
#define GS6_GSM_CHECK_CNT 10
 
/*
函数功能:向GA6_GPRS发送指令
函数参数:
        char *cmd     :发送的指令
        char *check   :检查返回的字符串
        u32 wait_time :等待的时间(100ms)为单位
        
说明:该函数只是适用于成功后返回OK的指令
返回值: 0表示成功 1表示失败
*/
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time)
{
   u32 i,j;
   for(i=0;i<GS6_GSM_CHECK_CNT;i++) //测试的总次数
   {
      USART3_RX_FLAG=0;
      USART3_RX_CNT=0;
      memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
      USART_X_SendString(USART3,cmd);
      for(j=0;j<wait_time;j++) //等待的时间(ms单位)
      {
          delay_ms(100); //一次的时间
          if(USART3_RX_FLAG)
          {
              USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
              if(strstr((char*)USART3_RX_BUFF,check))
              {
                  return 0;
              }
              else break;
          }
      }
   }
   return 1;
}
 
 
/*
函数功能: 检查GA6的状态
返 回 值: 0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 GA6_GSM_StateCheck(void)
{
    /*1. 检查模块是否正常*/
    if(GA6_GSM_SendCmd("AT\r\n","OK",50))
    {
        return 1; //模块不正常
    }
    
    /*2. 关闭回显功能*/
    if(GA6_GSM_SendCmd("ATE0\r\n","OK",50))
    {
        return 2; //回显没有关闭成功
    }
    
    /*3. 查询卡是否插上*/
    if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CPIN?\r\n","READY",50))
    {
        return 3; //卡没有查上
    }
    
    /*4. 查询卡是否注册到网络*/
    if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CREG?\r\n","+CREG: 1,1",50))
    {
        return 4; //卡没有注册到网络
    }
    return 0;
}
 
/*
函数功能: 连接TCP服务器
函数参数: 
                    char *server_ip : 服务器地址
                    u32 port :服务器端口
返 回 值: 0表示成功连接服务器,其他值表示服务器连接失败
*/
u8 GA6_GSM_ConnectServer(char *server_ip,u32 port)
{
        char cmd_buffer[50];
     /*1. 检查服务器连接状态*/
     if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPSTATUS\r\n","CONNECT",50))
   {
          /*2 附着GPRS网络*/
            if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CGATT=1\r\n","OK",50))return 1;
     
          /*3 激活GPRS网络*/
            if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CGACT=1,1\r\n","OK",50))return 2;
     
          /*4 连接指定的服务器*/
          //组合命令
            snprintf(cmd_buffer,sizeof(cmd_buffer),"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",server_ip,port);
          //连接服务器
     //服务器连接成功的情况下该指令会返回两种状态:  ALREAY CONNECT  ,CONNECT OK
            if(GA6_GSM_SendCmd(cmd_buffer,"CONNECT",50))return 3;
   }
     return 0;
}
 
/*
函数功能: 向服务器发送数据
函数参数:
                u8 *data:发送的数据首地址
                u32 len :数据长度
*/
u8 GA6_GSM_SendDataToServer(u8 *data,u32 len)
{
        char end_char[2];
 
        end_char[0] = 0x1A;//结束字符
        end_char[1] = '\0';
 
        /*2.1 启动数据发送*/
        if(GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n",">",50))return 1;
 
        /*2.2 发送实际要发送的数据*/
        USART_X_SendData(USART3,data,len);
 
        /*2.3 结束数据发送*/
      if(GA6_GSM_SendCmd(end_char,"SEND OK",100))return 2;
      
        return 0;
}

GA6_GPRS.h文件代码:

#ifndef GA6_GPRS
#define GA6_GPRS
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
u8 GA6_GSM_StateCheck(void);
u8 GA6_GSM_SendDataToServer(u8 *data,u32 len);
u8 GA6_GSM_ConnectServer(char *server_ip,u32 port);
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time);
#endif

Main.c代码

#include "stm32f10x.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
 
//u8 onenet_http_cmd[]=
//{
//  "POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
//  "api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
//  "Host:api.heclouds.com\r\n"\
//  "Connection:close\r\n"\
//  "Content-Length:65\r\n"\
//  "\r\n"\
//  "{\"datastreams\":[{\"id\":\"ds18b20\",\"datapoints\":[{\"value\":88.88}]}]}"
//};
 
u8 onenet_http_cmd[]=
{
    "POST /devices/517620924/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
    "api-key:OCZ6ghYPdky3=FJQCOEVZbByHRM=\r\n"\
    "Host:api.heclouds.com\r\n"\
    "Connection:close\r\n"\
    "Content-Length:62\r\n"\
    "\r\n"\
    "{\"datastreams\":[{\"id\":\"temp\",\"datapoints\":[{\"value\":88.88}]}]}"
};
//应用发布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=905ef1b56ba526fdeee0c69a0787f176
 
/*
以下程序正确运行返回的数据:
+NITZ:19/03/20,14:45:27,32
Call Ready
+CREG: 1
SMS Ready
发送一次数据!
GA6_GSM_StateCheck=0
GA6_GSM_ConnectServer=0
GA6_GSM_SendDataToServer=0
SEND OK
HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 20 Mar 2019 14:45:40 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 26
Connection: close
Server: Apache-Coyote/1.1
Pragma: no-cache
{"errno":0,"error":"succ"}
CLOSED
*/
 
 
int main()
{   
  u8 key,state;
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //辅助串口1接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//辅助串口2接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,9600);
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200);
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     key=KEY_Scanf();
     if(key)
     {
          LED0=!LED0;
          LED1=!LED1;
          printf("发送一次数据!\n");
          /*1. 检查GSM工作状态*/
          state=GA6_GSM_StateCheck();
          printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
          if(!state)
          {
            /*2. 连接服务器*/
            state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);
            printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
            if(!state)
            {
                /*3. 向服务器发送数据*/
                state=GA6_GSM_SendDataToServer(onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
                printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
            }
            else
            {
                //手动断开服务器连接
                printf("断开服务器连接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
            }
         }
     }
  }
}

3.3 GA6-B模块使用HTTP协议连接OneNet服务器上传GPS经纬度

为了提高效率,通过GPS配置软件,可以将GPS模块配置成功以下选项:

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

主要修改的地方:

  1. GPS模块默认波特率为9600,配置成115200
  2. 输出的语句,只是输出RMC(推荐定位信息),因为现在只需要经纬度信息即可。
  3. 系统设置热启动状态,提高定位速度

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

GPS.c文件代码示例:

 
#include "gps.h"
/*
函数功能:从buf里面得到第cnt个逗号所在的位置
返 回 值:0~254,代表逗号所在位置的偏移.
255,代表不存在第cnt个逗号
*/
u8 GPS_GetCommaOffset(char *buf,u8 cnt)
{
    char *p=buf;
    while(cnt)
    {
        if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 255;//遇到'*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号
        if(*buf==',')cnt--;
        buf++;
    }
    return buf-p; //计算偏移量
}
 
 
/*
函数功能: 获取GPS经纬度数据值
函数参数:
        double *Longitude  :经度
        double *latitude   :纬度
返回值: 0表示定位成功,1表示定位失败
说明: 解析$GNRMC命令,得到经纬度
$GNRMC,023705.000,A,2842.4164,N,11549.5713,E,1.73,91.65,150319,,,A*41
转换公式示例:
经度: dddmm.mmmm 东经 11408.4790 114+(08.4790/60)=114.141317
纬度: ddmm.mmmm 北纬 2236.9453 22+(36.9453/60)= 22.615755
*/
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude)
{
    u8 Offset;
    u32 int_data;
    double s_Longitude,s_latitude;
    char *p;
 
    /*1. 确定下定位是否成功*/
    p=strstr(gps_buffer,"$GNRMC");
    if(!p)return 1;
    
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,2);
    if(Offset==255)return 2;
    if(*(p+Offset)!='A')return 3; //定位不准确
    
    /*2. 得到纬度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,3);
    if(Offset==255)return 4;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_latitude);
   // printf("转换前的纬度:%lf\r\n",s_latitude);
  
    s_latitude=s_latitude/100;
    int_data=s_latitude;//得到纬度整数部分
    s_latitude=s_latitude-int_data;//得到纬度小数部分
    s_latitude=(s_latitude)*100;
    *latitude=int_data+(s_latitude/60.0); //得到转换后的值
   // printf("转换后的纬度: %lf\r\n",*latitude);
 
    /*3. 得到经度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,5);
    if(Offset==255)return 5;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_Longitude);
   // printf("转换前的经度:%lf\r\n",s_Longitude);
    
    s_Longitude=s_Longitude/100;
    int_data=s_Longitude;//得到经度整数部分
    s_Longitude=s_Longitude-int_data; //得到经度小数部分
    s_Longitude=s_Longitude*100;
    *Longitude=int_data+(s_Longitude/60.0);
   // printf("转换后的经度:%lf\r\n",*Longitude);
    
    return 0;
}

GPS.h代码示例

#ifndef GPS_H
#define GPS_H
#include "stm32f10x.h"
#include <string.h>
#include "usart.h"
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude);
#endif

 Main.c代码示例

#include "stm32f10x.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "gps.h"
 
char onenet_http_cmd[1024];
//应用发布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=fd1307a02210acbef4b34de89d6cfe21
 
/*
GPS 接线方式: 将 GPS 模块的 TX 脚与 PA3 相连接。 (串口 2 的接收脚)
GPS 模块波特率默认为 9600  (为了提高速度,可以将GPS的波特率设置成115200---可直接通过上位机软件设置)
GPS 模块型号: ATGM336H-5N
电 源: 3V
*/
 
 
/*
GA6-GSM 接线方式: 将 GA6-GSM  模块的 UTX 脚与 PB11 相连接,URX 脚与 PB10 相连接。 (串口 3 的接收脚)
GA6-GSM  模块波特率默认为 115200
GA6-GSM  模块型号: 果云GA6-B
电 源: 5V
*/
 
int main()
{   
  double Longitude,latitude;
  u8 state;
  u32 time_cnt=0;
  u16 data_tx_len=0;
  char temp_buff[50];
  
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //辅助串口1接收,超时时间为20ms
    USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//辅助串口2接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,115200);   //接GPS模块
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200); //接GSM模块
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
      //接收GPRS模块的返回值
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     //接收GPS模块的返回值
     if(USART2_RX_FLAG)
     {
         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
         //printf("USART2_RX_BUFF=%s",USART2_RX_BUFF);
       
         //解析GPS数据,得到经纬度
         if(GPS_GNRMC_Decoding((char*)USART2_RX_BUFF,&Longitude,&latitude))
         {
            printf("GPS定位失败! 请到空旷地方定位\r\n");
         }
         else //定位成功
         {
             if(time_cnt>=8000) //8秒一次
             {
                data_tx_len=71;
                sprintf(temp_buff,"%lf",Longitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff);
               
                sprintf(temp_buff,"%lf",latitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff); //得到发送的数据长度
               
                snprintf(onenet_http_cmd,sizeof(onenet_http_cmd),
                  "POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
                  "api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
                  "Host:api.heclouds.com\r\n"\
                  "Connection:close\r\n"\
                  "Content-Length:%d\r\n"\
                  "\r\n"\
                  "{\"datastreams\":[{\"id\":\"gps\",\"datapoints\":[{\"value\":{\"lon\":%lf,\"lat\":%lf}}]}]}",
                   data_tx_len,Longitude,latitude
                  );
                printf("data_tx_len=%d\r\n",data_tx_len);
                printf("经度:%lf,纬度:%lf\r\n",Longitude,latitude);
 
                time_cnt=0;
                LED0=!LED0;
                LED1=!LED1;
                /*1. 检查GSM工作状态*/
                state=GA6_GSM_StateCheck();
                printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
                if(!state)
                {
                    /*2. 连接服务器*/
                    state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);          
                    printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
                    if(!state)
                    {
                      /*3. 向服务器发送数据*/
                    state=GA6_GSM_SendDataToServer((u8*)onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
                      printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
                    }
                    else
                    {
                        //手动断开服务器连接
                     printf("断开服务器连接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
                    }
                }
             }
         }
         USART2_RX_CNT=0;
         USART2_RX_FLAG=0;
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
     }
     
    time_cnt++;
    delay_ms(1);
  }
}
  1. 网页上显示的效果:

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

STM32+果云GA6-GPRS/GSM模块+MQTT+HTTP协议连接中移OneNet上传GPS数据定位

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