Arduino GPRS模块的一些坑

要做一个偏远地区的物联网控制应用，考虑了多种通信方式，据我所知总共也就这几种：有线，WIFI，GPRS。其余的什么MQTT，XBEE，RFID等等也离不开网络，或者可以这样设计：用RFID做设备间信息传输，然后部署一台另外的设备负责把最终信息存储设备的信息通过网络发送到服务端，这样能减少一些联网设备，不过感觉意义不大。

首先是第一个坑 ，现在arduino gprs设备几乎都是使用的2G通信，而运营商的2G通道渐渐都关闭了，会伴随着速度缓慢，信号丢失，无反应等各种情况，所以有时候写出来程序调试半天发现是通信的问题，直接让人怀疑选型gprs是个错误，这时候就要在通信程序中加入各种判断，考虑各种情况，工作量大幅上升。

去V2EX发帖吐槽，总结了网友给出消息：摩拜单车锁用的通信方式是移动定制的4G物联网流量卡，公路上的抓拍摄像头使用的是有线连接，自动货物出售机普遍采用4G物联网卡，远洋船舶通信是卫星信号，流量费贵出天际。总之GPRS通信处于被淘汰的边缘了。

应该有人问，那为什么不选4G？一个字：“穷”，arduino官方有支持2G/3G/4G的模块，一个将近900元，在硬件领域，有时候1分钱都要比较，不是斤斤计较，因为大量的设备意味着造价数量级的升高，同样能给出解决方案，老板肯定会选择报价低的。自己做？我反正做不出。

第二个坑 ，arduino gprs通信模块便宜的有A6，SIM800，SIM900，这些模块发送一个>这个其实是在一块板子上集成了arduino和一个小型的linux系统，自带wifi模块，wifi通信的工作由linux来做，传感器的数据采集由arduino来做，他俩之间的数据交互通过Bridge库来做。不过板子较贵，大概480左右。意大利原产。适合玩，你需要学习的就是去官网看这款板子的文档，买一些杜邦线和传感器，选择一个物联网云平台，用来测试采集和传输数据！

主要学科有：
“主要学物联网概论、物联网硬件基础、无线传感网应用技术、RFID应用技术、M2M应用技术、物联网应用软件开发、Android移动开发等。物联网应用技术培养具有从事WSN、RFID系统、局域网、安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作能力的高端技能型人才。”

小小云提示：教程作者 caterpillar是来自台湾的programmer（kinda），所以在一些专有名词的使用上会和我们这边使用的不太一样啦，不过作者也有标注出英文名称，大家自行转换哟(⁎⁍̴̛ᴗ⁍̴̛⁎)

步进电机这东西的学问真不少，就结论而言，控制步进电机最好的方式，就是找到与手边步进电机可以配合的程式库来使用。Arduino IDE 不是有 Stepper 程式库可以使用吗？嗯！它是可以用一些步进电机上，不过，不见得能完全发挥步进电机应有的控制能力，控制某些电机则会有些问题，正巧，我手上这颗 28BYJ-48 5V DC 就是！… XD

在 Arduino 官方网站的 Arduino – Stepper 文件中，谈到了步进电机的两个基本分类：单极步进电机（Unipolar Stepper）与双极步进电机（Bipolar Stepper）。那么就从这两个分类开始认识！
单极步进电机是提供单一方向的电流来驱动电机，例如：
在上图中，可以看到线圈各有一个共同接点，通常接电源，只要改变其他接点的电压讯号，就可以产生电流，而电流都是固定的方向，而由于有四个线圈，这样的电机被称为四相（Phase）电机。

双极步进电机的电流则是双向的，例如：
这类电机在驱动时，需要改变电流的方向来达到不同激磁的效果，而由于有两个线圈，这样的电机被称为二相电机。

电机的相数除了二向、四相之外，还有单相、三相、五相等，这是为了达到不同程度的控制，电机的控制是运用电流通过线圈会产生磁场，并与另一永久磁铁产生作用，来达到转动的效果，以四相步进电机为例：

如果做为定子的线圈激磁后，面对转子一面是 S 极，就会吸引转子的 N 极，只要依顺序对各相线圈激磁，就会产生转动效果，像上面这种一次激磁一个线圈的方式，称为一相激磁，因为每次只激磁一个线圈，电力消耗小，不过缺点是振动大、转距小。

常见的激磁方式是二相激磁，顾名思义，一次激磁两相，由于有两相用以吸引住转子，因此振动小、转距大：

也有一相、二相轮流激磁，称为一／二相激磁，顺序其实就是上面两张图的结合：

可以看出这种激磁方式，每次转动的角度为一相或二相激磁的一半，可以得到更精确的控制。

步进电机需要比较高的电压或电流驱动，在 Arduino 官方网站的 Arduino – Stepper 文件中，有 Unipolar Steppers 及 Bipolar Steppers 两个页面，介绍了如何连接出能驱动步进电机的电路，分别有可以接成两个控制脚位与四个控制脚位的方式。

其中会用到的 IC 是达灵顿阵列（Darlington Array），如先前〈mBlock & Arduino（15）认识晶体管与继电器〉谈到的，若想运用晶体管提供更大的电流来驱动电机，可以使用两个或多个晶体管的组合，达灵顿阵列中有多组达灵顿电路，以 ULN2003APG 来说，里头有七组达灵顿电路。

如果不想那么麻烦地自己接电路，那么可以依使用的步进电机来搭配现成的步进电机驱动模组：

这个步进电机驱动模组，左上四个脚位可以接到 Arduino 的数位输出脚位，下方有 +、- 两个脚位，分别接 Vcc 与 GND，右上白色插槽用来连接我手边这颗五线四相的 28BYJ-48 5V DC，上图步进电机驱动模组中的 ULN2003APG，可搭配 28BYJ-48 5V DC 这个步进电机：

28BYJ-48 5V DC 这个步进电机，其中红线是接 5V 电源，各线的连接是：

如果搭配 ULN2003，要对 28BYJ-48 5V DC 步进电机做激磁，那么 ULN2003 的输入脚位 4、3、2、1，提供电位以进行激磁的顺序为　…

一相激磁：1000-0100-0010-0001
二相激磁：1100-0110-0011-1001

一／二相激磁：1000-1100-0100-0110-0010-0011-0001-1001

如果想要体验一下步进电机转动，那么可以简单地如下实作，脚位 D8 到 D11 分别对应至澄、黄、粉、蓝，例如一相激磁：
执行程式之后，你可以见到步进电机缓慢的转动，将顺序改为 S4 到 S1，就会看到电机缓慢的逆转，这边没有设任何的工作时间延迟，这是因为 mBlock 执行速度的关系，直接使用 Arduino 积木方块，只能是这个速度了。

类似地，以下是二相激磁：
以下是一／二相激磁：

如果想更进一步试试步进电机控制，可以使用 Arduino IDE 中的 Stepper 范例，它们使用到 Arduino 的 Stepper 程式库，不过，如果你手边是 28BYJ-48 5V DC 步进电机，就要注意一下了，以 stepper_oneRevolution 范例为例：

直接执行的话，你的电机只会有一个方向的转动，无法逆转，这是因为 28BYJ-48 5V DC 的接线顺序，与 Stepper 程式库预期的不同，如果你的 28BYJ-48 5V DC 的接线顺序由澄、黄、粉、蓝分别是接至 D8 到 D11，那么有两个方式可以解决，一个方式是在 Arduino 上将 D9 与 D10 接线对调，另一个方式是在建立Stepper时，9与10对调：

再来是stepsPerRevolution必须设定为你的电机实际上一圈会有多少步，如果是 28BYJ-48 5V DC 的话，查询到的规格上写着，步进角为5625 / 64，因此这电机转一圈需要的步数是360 / (5625 / 64)，也就是4096步，不过，这是一／二相激磁才会有的步数，如果你查看　Stepper 程式库原始码，会发现，它是采二相激磁的实作方式，因此，使用这个 Stepper 程式库，你实际上要设的stepsPerRevolution必须是2048步。

不过，如果你改了脚位也将stepsPerRevolution设为2048，步进电机还是不会动，这是因为 Stepper 程式库中setSpeed函式的关系：

这是以毫秒为单位来设置step_delay，如果你设为2048步，那number_of_steps就是2048，那么step_delay就会是29296875 / whatSpeed，如果whatSpeed设为60，那结果就会是048828125，然而step_delay是unsigned long，也就是实际上结果只会储存0，那么step函式中millis() - this->last_step_time >= this->step_delay该行，就会一直是成立的，也就是完全没给工作时间，这么一来电机就不会动了。

因此，如果你直接使用 Stepper 程式库，设为 2048 步之后，那么速度就不能设太高，例如以下就可以正常正反转了：

如果你会使用 Arduino 官方语言的话，改写 Stepper 应该不是难事，可以试着实作一／二相激磁，并令其能支援 28BYJ-48 5V DC 的4096步与高转速，懒的话，网路上是也有人已经实作或改写好的版本，不过，想要精确控制的话，重点还是在于，认识你的步进电机与程式库！

感谢CodeData用户： caterpillar 的贡献 著作权归作者所有

整理：宁波家电物联网云平台，中科极动云

物联网正以前所未有的速度肆虐。在我们向您介绍物联网（IoT）开源开发工具之前，您还应该先了解其他一些内容。随着IT部门对Gartner和思科等公司的预测所产生的炒作进行了大肆宣传，声称到2020年底，物联网将连接超过500亿台设备，突然间每个人都想成为物联网的一部分。嗯，难怪你也期待成为一个价值19万亿美元的行业的一部分。

物联网开源开发工具普及的原因是用户社区。该社区希望拥有利用消费者技术设备的开放市场，而不是由单一供应商主导。开源的另一个原因是提供一个生态系统，其中开发的 物联网设备和应用程序 可以无需麻烦和许多努力进行集成。最后开源意味着您的设备或应用程序可以支持众多供应商，因为您不会为任何特定供应商开发代码。

物联网（IoT）开源开发工具大多是由早期在物联网领域开发的开源社区开发的。您可以比以前更快地部署使用这些工具的 IoT应用程序 。如果您 开始构建您的第一个物联网应用程序， 那么这个开源工具指南专门为您服务。

在这里，我们列出了100个最广泛使用和可靠的 开源工具，用于开发物联网应用程序 。我已尽力包括物联网硬件平台，开发工具，软件，集成工具， *** 作系统和监控工具。

现在所有上面列出的开发工具都非常用户友好，但在您选择这些工具之前，我们建议您在此处查看完整的配置文件

开发任何物联网应用程序最重要的部分是选择合适的硬件平台。开始使用像Arduino Yun这样的简单平台来升级到UDOO，这完全取决于应用程序的资源需求。以下是可供选择的 最佳物联网硬件平台

我们建议您在从以下列出的任何软件中做出选择之前， 如何选择家庭自动化系统。

43 Eclipse SmartHome

44 Home Gateway Initiative (HGI)( Home Automation)

45 Ninja Blocks

46 openHAB

47 PrivateEyePi

48 RaZberry

49 The Thing System

许多首次使用 物联网的应用程序开发人员都 低估了选择正确的中间件的重要性。中间件是一种能够在所有不同组件之间实现顺畅通信的机制。

简单来说，“中间件”便于“互联网”和“物联网”之间的通信。

根据您的需要从以下选择正确的中间件：

选择合适的硬件平台后，就可以为您的应用选择合适的物联网 *** 作系统了。选择应基于应用程序级别，API要求和硬件需求。以下是可供选择的 顶级物联网 *** 作系统 。

物联网开源工具列表中的下一个是将有兴趣选择的集成平台。下面列出了一些目前可用的最佳物联网集成工具。

最后，您正处于为物联网应用选择正确的通信平台的阶段。以下是建议：

物联网开源资源

最后，如果您需要任何专门资源的参考，您可能想看看下面列出的那些。

我已尽最大努力找到这100个物联网开源工具和资源列表。如有更好的，请随时在下面留下您的评论。

下，LED熄灭）
一、成果展示
在这里插入描述
二、实现方法与解析
首先，让我们按图连接电路：在这里插入描述
代码如下
OK,that’s over
打开CSDN，阅读体验更佳
Arduino 用两个按键分别控制两个LED灯点亮_ling3ye的博客_用
按一下,亮,再按一下灭,走起 先说明一下4脚按键开关的工作原理 示例效果 BOM表 Arduino Uno 1 LED 2(各什么颜色你喜欢就好) 4脚按键开关 2 面包板 1 跳线若干 接线图 程序源码 本程序能分别通过按键控制LED灯的亮
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一：单片机/嵌入式开发
智能硬件，哎，不就是单片机吗说到底就是一个微控制器，现在出现的智能手表，调光LED灯，蓝牙开锁，WiFi插座等等，说到底不就是单片机开发嘛单片机，电子和通信专业一般都会教51或AVR、计算机系接触不到。现在流行的Arduino也是单片机开发的一种。
但是要做一款智能硬件，技术上只会单片机编程还是不行的。哎呀嘛什么智能硬件，本质上就是一个电子产品!。所以你要开发一款能拿得出手的智能硬件，电子系统设计必须要会的!
二：网络通信协议
智能硬件与传统的电子产品最大的差别，就是智能硬件连上了网络。要连上网络，就需要用到网络通信模块及学习网络通信协议——TCP/IP。
TCP/IP是一个技术的总称，里面包含两种协议TCP、UDP，位于网络通信分层模型的传输层，同时也是由 *** 作系统管理。而>有很多通信模块只有TCP功能，没有MQTT功能，比如WIFI，W5500等模块，还有一些NBIOT模块，但是又想连接阿里云物联网平台，官方提供了 *** 作系统，需要自己移植，很麻烦，比较难看得懂。就在想有没有一些简单一定的方法。
心想MQTT是基于TCP的，能否使用TCP转MQTT？因此就想使用TCP协议然后转MQTT协议连接阿里云物联网平台，经过试验证明是可以的。
首先我们先分析一下如何登陆接入Onenet平台。
先从它数据格式开始分析。首先我们要从后台取出三个信息，我们以这个为例。
我们把产品ID，设备名称，设备秘钥，简称三要素 (具体是什么看你自己的设备)
其实阿里云物联网平台的MQTT协议用的就是标准的，不过它加入了自己的认证方式。
MQTT协议需要上传四个参数，报活时间，clientID，用户名，密码。
那么阿里云的就在clientID，用户名，密码做了手脚。
clientID比较长，按照一定的格式
用户名：设备名和秘钥组成
密码：使用了加密串进行了加密，有sha1或者MD5加密方式
下面我们来介绍一下
MQTT接入都是发十六进制的数据。
么我们发送的时候就是这样子的一串数据
0x74 0x00 0x04 0x4d 0x51 0x54 0x54 0x04 0xC0 0078 0033 0x61 0x62 0x63 0x7c 0x73 0x65 0x63 0x75 0x72 0x65 0x6d 0x6f 0x64 0x65 0x3d 0x33 0x2c 0x73 0x69 0x67
0x6e 0x6d 0x65 0x74 0x68 0x6f 0x64 0x3d 0x68 0x6d 0x61 0x63 0x73 0x68 0x61 0x31 0x2c 0x74 0x69 0x6d 0x65 0x73 0x74 0x61 0x6d 0x70 0x3d 0x31 0x32 0x30 0x7c 0009
0x35 0x36 0x37 0x38 0x26 0x31 0x32 0x33 0x34 0028 0x32 0x32 0x32 0x37 0x35 0x30 0x44 0x45 0x44 0x46 0x45 0x34 0x46 0x37 0x37 0x34 0x30 0x30 0x32 0x45 0x45 0x38 0x37 0x45 0x45 0x44 0x32 0x39 0x43 0x46 0x44 0x30 0x36 0x33 0x38 0x43 0x35 0x46 0x36 0x36
十六进制解释
数据长度：0x74
协议数据长度 0x00 0x04
协议类型： 0x4d 0x51 0x54 0x54
协议数据： 0x04 0xC0
keepAlive数据:0078
ClientID长度:0033
ClientID: 0x61 0x62 0x63 0x7c 0x73 0x65 0x63 0x75 0x72 0x65 0x6d 0x6f 0x64 0x65 0x3d 0x33 0x2c 0x73 0x69 0x67 0x6e 0x6d 0x65 0x74 0x68 0x6f 0x64 0x3d 0x68 0x6d 0x61 0x63 0x73 0x68 0x61 0x31 0x2c 0x74 0x69 0x6d 0x65 0x73 0x74 0x61 0x6d 0x70 0x3d 0x31 0x32 0x30 0x7c
用户名:0009
用户名: 0x35 0x36 0x37 0x38 0x26 0x31 0x32 0x33 0x34
密码长度：0028
密码: 0x32 0x32 0x32 0x37 0x35 0x30 0x44 0x45 0x44 0x46 0x45 0x34 0x46 0x37 0x37 0x34 0x30 0x30 0x32 0x45 0x45 0x38 0x37 0x45 0x45 0x44 0x32 0x39 0x43 0x46 0x44 0x30 0x36 0x33 0x38 0x43 0x35 0x46 0x36 0x36复制代码上面的就是连接服务器的连接包
下面呢，我们来做个发布包(上传数据到服务器)
0x30 0x1D 0009 2f7379732f706f7374 0x7b 0x70 0x61 0x72 0x61 0x6d 0x73 0x3a 0x7b 0x74 0x65 0x6d 0x70 0x3a 0x31 0x30 0x7d 0x7d
十六进制数据解释
数据头：0x30
数据长度：0x1D
TopicName数据长度：0009
TopicName数据内容：2f7379732f706f7374
主体json数据: 0x7b 0x70 0x61 0x72 0x61 0x6d 0x73 0x3a 0x7b 0x74 0x65 0x6d 0x70 0x3a 0x31 0x30 0x7d 0x7d复制代码以上就是连接阿里云的数据包格式及发布数据的格式，由于时间问题没有做订阅的数据包分析，下一次更新订阅的内容。

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