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标题: 基于STM32计划的儿童搭车安全监测系统 [打印本页]
作者: 郭卫东    时间: 2024-12-13 22:32
标题: 基于STM32计划的儿童搭车安全监测系统
一、媒介

1.1 项目先容



【1】项目功能先容

随着社会的发展和科技的进步，儿童搭车安全问题越来越受到公众的关注。为了确保儿童在车辆内的安全，计划了一款基于STM32的儿童搭车安全监测系统。该系统可以及时监测车内环境，确保儿童处于舒适和安全的状态，同时为家长提供及时的车辆位置和安全信息，让家长随时了解儿童的安全状况。
本项目致力于开辟一种儿童搭车安全监测系统，通过多个硬件模块和云端服务器相结合，实现对儿童搭车环境和安全状态的监测和保护。系统的核心硬件模块为STM32F103RCT6主控芯片，负责控制各个模块的工作和数据处理。环境监测模块包括DHT11模块、SGP30气体传感器模块和MPU6050模块，用来监测车内的温度、湿度、有害气体浓度和座椅倾斜度等数据。报警模块通过蜂鸣器和语音模块，当温度或有害气体浓度超过设定阈值时，触发报警信号提示司机留意车辆驾驶安全。屏幕显示模块使用液晶显示屏，及时显示车内环境数据和座椅倾斜度，提示司机关注儿童的安全状态。定位模块接纳GPS定位，获取车辆的位置信息，实现对车辆位置的安全定位。无线传输模块使用4G模块进行数据传输，将收罗到的数据通过MQTT协议上报至云端服务器，并与手机APP进行数据交互传输。云端服务器作为数据存储和交互平台，接收来自STM32和手机APP的数据，并提供数据查询和显示功能。手机APP通过HTTPS协议与云端服务器进行通信，在APP上显示及时车内环境数据、座椅倾斜度和车辆位置信息，并提供汗青数据查询功能。
本项目能够及时监测儿童搭车的环境数据和座椅安全状态，及时发出报警提示，提高司机对儿童搭车安全的关注度。同时，通过云端服务器和手机APP的数据交互，司机和家长可以随时了解车内环境状况和儿童的安全状态，为儿童搭车提供更加完满的保护。
团体功能描述：
（1）环境监测与显示：系统通过传感器模块监测车内的温湿度、有害气体浓度和座椅倾斜度等数据，并将这些数据及时显示在屏幕上，提示司机关注车内环境。
（2）危险报警与提示：当车内温度过高或有害气体浓度超标时，系统会触发蜂鸣器报警信号，提示司机留意车内环境。同时，家长的手机APP也会收到提示，以便及时接纳步伐。
（3）安全定位与追踪：系统利用GPS定位模块对车辆位置进行及时监测，并将位置信息上传至云端服务器。家长可以通过手机APP拉取服务器数据，及时了解车辆的位置和行驶轨迹。
（4）数据记载与分析：系统将收罗的环境数据和座椅倾斜度等数据通过无线传输模块上传至云端服务器，记载汗青数据。家长可以随时查询汗青记载，了解儿童的安全状况和车辆行驶情况。
（5）语音预警与交互：当座椅倾斜度不适时，系统会通过语音模块进行报警提示，提示司机留意驾驶安全。同时，家长的手机APP也会收到提示，以便及时与司机沟通调整。
本儿童搭车安全监测系统通过及时监测车内环境和车辆位置等信息，为家长和司机提供了全面的儿童安全保障，让家长随时了解儿童的安全状况，确保儿童的搭车安全。
【2】项目硬件模块先容

（1）STM32F103RCT6主控芯片：作为整个系统的核心，负责控制各个模块的工作和数据处理。
（2）环境监测模块：

（3）报警模块：

（4）屏幕显示模块：使用液晶显示屏及时显示车内环境数据和座椅倾斜度，以提示司机关注儿童的安全状态。
（5）定位模块：接纳GPS定位模块获取车辆的位置信息，实现对车辆位置的安全定位，及时上传到云端服务器。
（6）无线传输模块：使用4G模块进行数据传输，将收罗到的数据通过MQTT协议上报至华为云物联网服务器，并与手机APP进行数据交互传输。
（7）云端服务器：接纳华为云物联网服务器作为数据存储和交互平台，接收来自STM32和手机APP的数据，并提供数据查询和显示功能。
（8）手机APP模块：

以上是儿童搭车安全监测系统的功能模块构成，通过这些模块的协同工作，可以实现对儿童搭车环境和安全状态的监测和保护。
【3】MQTT协议

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT的计划原则是轻量级和简朴性，因此具有精彩的网络效率。其特别的计划使得它能以极少的代码和有限的带宽，为连接长途装备提供及时可靠的消息服务。
MQTT协议工作在TCP/IP协议上，能够保证数据的可靠传输。是一种基于标准的消息通报协议或规则集，主要用于呆板对呆板的通信，智能传感器、可穿戴装备等物联网（IoT）装备通常必须通过带宽有限的资源受限网络来传输和接收数据。MQTT协议具有低带宽占用、低协议开销以及高可靠性等长处。每条MQTT消息标题可以短至2个字节，相比之下，HTTP等协议的每条消息开销要高得多。这些特性使得MQTT在物联网、小型装备、移动应用等方面有较广泛的应用。由于其低带宽占用、低协议开销以及高可靠性等长处，MQTT在物联网领域中已渐渐成为最热门的协议，也是国表里各大物联网平台最主流的传输协议。
【4】创新性先容

（1）全方位的环境监测：系统能够及时监测车内的温湿度、有害气体浓度和座椅倾斜度等多个环境因素，为儿童提供更加全面和精准的安全保障。
（2）智能预警与报警：通过设定阈值，系统可以在环境参数超标或座椅倾斜度不适时触发报警信号，及时提示司机留意驾驶安全，同时家长的手机APP也会收到提示，实现智能预警与报警功能。
（3）安全定位与追踪：通过GPS定位模块，系统可以及时监测车辆的位置信息，并将位置数据上传至云端服务器，家长可以随时了解车辆的位置和行驶轨迹，增强儿童的安全保障。
（4）数据记载与分析：系统将收罗的环境数据和座椅倾斜度等数据上传至云端服务器，记载汗青数据，方便家长随时查询汗青记载，了解儿童的安全状况和车辆行驶情况，为家长提供更加全面的数据分析服务。
本项目标创新性在于通过全方位的监测、智能预警与报警、安全定位与追踪以及数据记载与分析等功能，为儿童提供更加全面、精准的安全保障，同时也为家长提供更加便捷、高效的安全羁系服务。
1.2 计划思路

本项目主要基于STM32主控芯片，结合各种传感器和无线传输模块，实现儿童搭车安全监测系统的各项功能。
（1）系统架构计划：根据项目需求，将整个系统分别为环境监测模块、危险报警模块、屏幕显示模块、安全定位模块、数据记载模块和语音预警模块等多个功能模块，明确各模块的功能和相互关系。
（2）硬件计划：

（3）软件计划：

（4）云端服务器：

（5）测试和验证：

本项目开辟过程中详细实施的步调先容：
（1）需求分析：明确项目需求，包括需要监测的环境参数、报警条件、数据传输方式等。
（2）硬件计划：根据需求分析，计划硬件电路，包括传感器接口电路、报警电路、无线传输模块接口电路等。同时，选择合适的传感器和无线传输模块，确保能够满意项目需求。
（3）软件计划：开辟系统的软件程序，实现各功能模块的数据收罗、处理、传输和显示等功能。接纳C语言编写程序，利用STM32的库函数和MQTT协议进行通信，实现与华为云物联网服务器的数据交互。
（4）手机APP开辟：接纳Qt开辟Android手机APP，实现与华为云物联网服务器的交互通信，完成数据传输和显示等功能。利用HTTPS协议进行安全通信，确保数据传输的安全性。
（5）系统集成与调试：将硬件电路和软件程序集成在一起，进行系统调试和测试，确保系统能够正常工作并实现预期的功能。同时，对手机APP进行测试，确保其与系统的交互通信正常。
（6）优化与改进：根据测试效果，对系统进行优化和改进，提高系统的稳定性和可靠性。
1.3 项目开辟背景

【1】选题的意义
本项目标意义在于提高儿童搭车安全性，增强家长羁系能力，推动物联网技能的应用和发展。随着社会的进步和科技的发展，人们对儿童搭车安全的关注度不断提高。
总结为下面3点：
（1）提高儿童搭车安全性：本项目通过及时监测儿童搭车时的环境参数和安全状况，及时发现潜在的安全隐患并接纳相应的步伐，能够有用地保护儿童的安全，减少意外事故的发生。
（2）增强家长羁系能力：通过云端服务器的数据存储和分析，家长可以随时随地了解儿童搭车的安全状况和汗青记载，增强了对儿童安全的羁系能力，减轻了对儿童安全的担心。
（3）推动物联网技能的应用：本项目接纳了MQTT协议和HTTPS协议进行数据传输和交互，为物联网技能的应用提供了新的案例和实践经验，推动了物联网技能在儿童安全领域的应用和发展。
【2】研究过程中的主要问题息争决办法
在基于STM32计划的儿童搭车安全监测系统的研究计划过程中，也会遇到一些问题：
（1）数据收罗和处理问题：由于需要监测多种环境参数和安全状况，需要确保数据收罗的精确性和及时性。办理办法是接纳高性能的传感器和主控芯片，同时优化软件算法，提高数据处理能力和响应速度。
（2）无线传输模块的稳定性和可靠性问题：无线传输模块是连接系统各个部分的关键组件，需要确保其稳定性和可靠性。办理办法是选择高品格的无线传输模块，并进行充实的测试和调试，确保其在各种情况下都能正常工作。
（3）云端服务器的数据存储和分析问题：云端服务器需要存储大量的汗青数据，并进行及时分析，以提供家长羁系和安全预警功能。办理办法是接纳高性能的服务器和数据库系统，同时优化数据存储和分析算法，提高数据处理能力和响应速度。
（4）手机APP的用户体验和功能完满问题：手机APP是用户与系统交互的重要界面，需要提供良好的用户体验和功能完满。办理办法是进行充实的用户调研和测试，网络用户反馈和需求，不断优化手机APP的功能和界面计划。
本项目需要办理的主要问题包括数据收罗和处理、无线传输模块的稳定性和可靠性、云端服务器的数据存储和分析以及手机APP的用户体验和功能完满。通过接纳相应的办理办法，可以确保系统的稳定性和可靠性，提高用户体验和功能完满度。
【3】发展现状
在国内，儿童搭车安全监测系统已经得到了广泛的应用和推广。随着社会对儿童安全的重视水平不断提高，越来越多的家长开始关注并购买这种系统来保护孩子的安全。目前市场上已经有多家公司推出了各种类型的儿童搭车安全监测系统，功能各异，但主要都是通过传感器监测车内环境参数，并通过无线传输模块将数据传输至云端服务器，同时提供手机APP进行及时监测和提示。这些系统在提高儿童搭车安全性方面发挥了积极的作用。
在国外，儿童搭车安全监测系统也得到了广泛的关注和应用。许多国家都有相干的法规和标准要求车辆必须配备儿童安全座椅，并且对儿童搭车安全监测系统的需求也在渐渐增加。一些着名的汽车制造商已经开始在他们的高端车型中集成了雷同的系统，以提高车辆的安全性能。此外，一些科技公司也推出了专门针对儿童搭车安全的产品和服务，以满意市场的需求。
儿童搭车安全监测系统在国表里都得到了广泛的应用和发展。随着社会的发展和人们对儿童安全的重视水平的提高，这种系统的需求将会越来越大。目前市场上已经有多种类型的儿童搭车安全监测系统可供选择，功能各异，但都能够有用地提高儿童搭车的安全性。未来，随着技能的不断进步和创新，儿童搭车安全监测系统将会更加智能化、精准化，为保障儿童搭车安全做出更大的贡献。
【4】参考文献
参考文献可以在知网、百度学术、大概在其他学术搜刮引擎中搜刮相干的关键词,可以获取最多的相干文献。
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  3. 1. 李芯怡,孙梦茹,郭思蔷等.基于STM32F103型单片机的新型车载护童报警装置计划[J].电子计划工程,2021,29(10):101-104+110. 2. 刘琼琼,游专,张永生等.基于STM32与GSM的车载儿童安全智能报警系统的计划[J].代价工程,2017,36(33):76-77. 3. 罗聪,李辉,彭旺等.基于STM32的智能安全监护系统计划[J].仪表技能,2022,No.391(05):18-20. 4. 张潮城,奚维立,张敬博等.基于STM32的儿童管家计划[J].科技与创新,2017,No.75(03):112-113. 5. 基于STM32的数据通信智能安全婴儿车计划 [2018-08-23] 6. 翟亚芳,张天鹏,赵建周等.基于STM32的家庭智能安防控制系统计划[J].黑龙江大学自然科学学报,2016,33(01):118-123. 7. 寇为刚,郑克诚.基于STM32单片机的智能家庭安防系统计划与实现[J].无线互联科技,2018,15(21):47-49. 8. 马 鹏飞. “Custody and Alarm System Based on STM32.” (2017). 1254-1261. 9. Xuejiao Liao, Weipeng Shen et al. “Design of intelligent home safety protection system with STM32.” 3rd International Conference on Electronic Materials and Information Engineering (EMIE 2023) (2023).
  4. [size=4]1.4 开辟工具的选择[/size]
  6. 上位机的开辟选择Qt框架，编程语言接纳C++；Qt是一个1991年由Qt Company开辟的跨平台C++图形用户界面应用程序开辟框架。它既可以开辟GUI程序，也可用于开辟非GUI程序，好比控制台工具和服务器。Qt是面向对象的框架，使用特别的代码生成扩展（称为元对象编译器(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，Qt很容易扩展，并且允许真正地组件编程。Qt能轻松创建具有原生C++性能的连接装备、用户界面（UI）和应用程序。它功能强盛且结构紧凑，拥有直观的工具和库。
  8. [align=center][img=597,353]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e5d6c3e995670f4385b802d907cd50ed.png[/img][/align]
  10. [align=center][img=1200,870]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/fef7da48c3e2d6c1f7501158d142207d.png[/img][/align]
  11. STM32的编程语言选择C语言，C语言实行效率高，大学里主学的C语言，C语言编译出来的可实行文件最靠近于呆板码，汇编语言实行效率最高，但是汇编的移植性比较差，目前在一些操作系统内核里还有一些低配的单片机使用的较多，平常的单片机编程还是以C语言为主。C语言的实行效率仅次于汇编，语法理解简朴、代码通用性强，也支持跨平台，在嵌入式底层、单片机编程里用的非常多，当前的计划就是接纳C语言开辟。
  12. 开辟工具选择Keil，keil是一家世界领先的嵌入式微控制器软件开辟商，在2015年，keil被ARM公司收购。因为当前芯片选择的是STM32F103系列，STMF103是属于ARM公司的芯片构架、Cortex-M3内核系列的芯片，所以使用Kile来开辟STM32是有天赋优势的，而keil在各大高校使用的也非常多，许多教科书里都是以keil来讲授，开辟51单片机、STM32单片机等等。目前作为MCU芯片开辟的软件也不但是keil一家独大，IAR在MCU微处理器开辟领域里也使用的非常多，IAR扩展性更强，也支持STM32开辟，也支持其他芯片，好比：CC2530,51单片机的开辟。从软件的使用上来讲，IAR比keil更加简洁，功能相对少一些。假如之前使用过keil，而且使用频率较多，已经习惯再使用IAR是有点不适应界面的。
  14. [align=center][img=554,191]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2e939fc659da5185ebb27194b37d8783.png[/img][/align]
  15. [size=4]1.5 系统框架图[/size]
  18. [align=center][img=1200,831]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2575f0a0c1e12fd17726db154e7e032c.png[/img][/align]
  19. [b]团体模块交互简图：[/b]
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            +------------+             +-----------------+             |           |   WiFi /     |                 |             | 环境监测模块+--------------+云端服务器模块 |             |           |   4G         |                 |             +------------+             +-----------------+                       \                           |                       \                           |                         \                         |                         v                         v +-------------------+ 报警模块   +-----------------------------+ |                   +------------>+                             | | 屏幕显示模块       |             | 手机APP                     | |                   <-------------+                             | +-------------------+   定位模块 +-----------------------------+
此中，环境监测模块、报警模块、屏幕显示模块、安全定位模块和数据记载模块全部集成在STM32主控芯片上，与4G模块进行数据传输，实现与云端服务器和手机APP的数据交互。云端服务器模块作为数据存储和交互平台，接收来自STM32和手机APP的数据，并提供数据查询和显示功能。手机APP模块通过HTTPS协议与云端服务器进行通信，实现数据的查询和显示功能。
下面是对团体项目模块功能分类描述：
模块功能环境监测模块监测车内温湿度、有害气体浓度、座椅倾斜度等数据报警模块当温度或有害气体浓度超过设定阈值时，触发蜂鸣器报警信号和语音报警提示屏幕显示模块及时显示收罗的车内环境数据和座椅倾斜度安全定位模块利用GPS定位模块对车辆位置进行安全定位数据记载模块将收罗的环境数据通过无线传输模块上传至云端服务器，记载汗青数据无线传输模块使用4G模块进行数据传输，实现与云端服务器的数据交互云端服务器模块以华为云物联网服务器作为数据存储和交互平台手机APP模块与云端服务器进行数据交互，实现数据查询和显示功能 二、硬件选型

【1】MPU6050陀螺仪

链接：detail.tmall.com/item.htm?id…


MPU6050是由三个陀螺仪和三个加速度传感器构成的6轴运动处理组件，是一款六轴（三轴加速度+三轴角速度（陀螺仪））传感器。
内部主要结构由 陀螺仪、加速度计、数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor）构成。
MPU6050含有两个IIC接口，第一IIC接口可作为主接口给单片机传输数据；第二IIC接口用于连接一个第三方数字传感器（如外部磁力传感器等），然后通过这个IIC接口输出完备的9轴信号，否则只有6轴。
那么三轴、六轴、九轴传感器，这些传感器指的什么？此中到底又有哪些区别呢？
实际上，只要说到多少轴的传感器一样平常是就是指加速度传感器（即加速计）、角速度传感器（即陀螺仪）、磁感应传感器（即电子罗盘）。这三类传感器测量的数据在空间坐标系中都可以被分解为X,Y,Z三个方向轴的力，因此也常常被称为3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计。
上面3类传感器有其各自的功能特点及应用，好比加速计可以测量装备的测斜情况，陀螺仪可以测量装备自身的旋转运动，还有磁力计可以定位装备的方位。通过它们相互组合和匹配融合又可以衍生出更多的不同应用，在叫法上通过如许简朴的轴数上相加的可以变成六轴传感器大概九轴传感器。 　
六轴传感器：通常指的是三轴加速度计+三轴陀螺仪，三轴加速器是检测横向加速的，三轴陀螺仪是检测角度旋转和平衡的，可以用在体感游戏上。
九轴传感器：就是三轴加速度计+三轴陀螺仪+三轴磁强计的组合，在飞行器上是广泛应用的。 别的，在九轴传感器基础上在加入气压传感器，从而能获取海拔高度的数据，也有人把这些传感器组合称为十轴传感器。
【2】STM32开辟板

链接：detail.tmall.com/item.htm?sp…
主控CPU接纳STM32F103RCT6，这颗芯片包括48 KB SRAM、256 KB Flash、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、51个通用IO口、5个串口、2个DMA控制器、3个SPI、2个I2C、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口，芯片属于大容量类型，设置较高，团体符合硬件选型计划。当前选择的这款开辟板自带了一个1.4寸的TFT-LCD彩屏，可以显示当前传感器数据以及一些运行状态信息。


【3】PCB板

链接：detail.tmall.com/item.htm?sp…


【4】蜂鸣器模块

链接：detail.tmall.com/item.htm?al…


【5】USB下载线

链接：detail.tmall.com/item.htm?ar…


【6】母对母杜邦线(两排)

作用： 连接模块与单片机。
链接：detail.tmall.com/item.htm?al…


【7】DHT11温湿度模块

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块收罗技能和温湿度传感技能，确保产品具有可靠性与杰出的长期稳定性，成本低、相对湿度和温度测量、快响应、抗干扰能力强、信号传输隔断长、数字信号输出、精确校准。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。可用于暖通空调、除湿器、测试及检测装备、消费品、汽车、主动控制、数据记载器、气象站、家电、湿度调治器、医疗、其他相干湿度检测控制。
特点如下：
1、可以检测附近环境的湿度
2、可以检测附近环境的温度
3、湿度测量范围:20%-95%（0度-50度范围）湿度测量误差:+-5%4、温度测量范围度-50度温度测量误差:+-2度
4、工作电压3.3V-5V
5、输出形式数字输出
detail.tmall.com/item.htm?id…




【8】SGP30气体传感器模块

链接：item.taobao.com/item.htm?sp…


SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物气体传感器内集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，别的SGP易于集成，能够将金属氧化物气体传感器集成到移动装备中，为智能家居，家电和物联网应用中的环境监测开辟了新的可能性。
【9】Air724UG 4G模块

链接：item.taobao.com/item.htm?ft…
固件版本选择：AT固件。 本模块是全网通模块，可以直接插自己的手机卡进行使用。


留意：留意：留意：留意：留意！！！！！！！ 要让商家送一排杜邦线，否则无法接线。


【10】GPS模块

GPS模块正常定位后，模块上的LED灯会按照1秒钟闪烁一次。
返回的字段里GNRMC表现当前定位的GPS经纬度，解析代码只需要解析GNRMC字段。
第一次启动GPS模块，定位差不多要几分钟时间，定位成功后，第二次启动定位就很快，最好是在室外，室内信号差，定位时间更久。
  1. [/code] bash
  2. 复制代码
  3. $GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F $GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D $GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37 $BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A $GPGSV,3,1,10,10,49,184,42,12,16,039,,14,54,341,,18,22,165,23*7B $GPGSV,3,2,10,22,11,318,,25,51,055,,26,24,205,,29,13,110,*7C $GPGSV,3,3,10,31,50,287,36,32,66,018,*7F $BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62 $GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D $GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14 $GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47 $GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35  
  4. 链接：item.taobao.com/item.htm?ab…
  6. [align=center][img=1200,835]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/127a9c7b798fc9687bb6b400636d62c1.png[/img][/align]
  7. [size=5]三、摆设华为云物联网平台[/size]
  9. 华为云官网: www.huaweicloud.com/
  10. 打开官网，搜刮物联网，就能快速找到 装备接入IoTDA。
  12. [align=center][img=1200,1080]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a544ea5cc44b96932f1406729ee35e59.png[/img][/align]
  13. [size=4]3.1 物联网平台先容[/size]
  15. 华为云物联网平台（IoT 装备接入云服务）提供海量装备的接入和管理能力，将物理装备联接到云，支撑装备数据收罗上云和云端下发下令给装备进行长途控制，配合华为云其他产品，资助我们快速构筑物联网办理方案。
  16. 使用物联网平台构建一个完备的物联网办理方案主要包括3部分：物联网平台、业务应用和装备。
  17. 物联网平台作为连接业务应用和装备的中心层，屏蔽了各种复杂的装备接口，实现装备的快速接入；同时提供强盛的开放能力，支撑行业用户构建各种物联网办理方案。
  18. 装备可以通过固网、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多种网络接入物联网平台，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、HTTPS协议将业务数据上报到平台，平台也可以将控制下令下发给装备。
  19. 业务应用通过调用物联网平台提供的API，实现装备数据收罗、下令下发、装备管理等业务场景。
  21. [align=center][img=646,346]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e2b689322a1f5a06cefeba6fbfb4582c.png[/img][/align]
  22. [size=4]3.2 开通物联网服务[/size]
  24. 地点： www.huaweicloud.com/product/iot…
  26. [align=center][img=1200,1080]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/64e048f200ae7c5356417035bc05c3fd.png[/img][/align]
  27. 点击立刻创建。
  29. [align=center][img=1200,1022]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/878478115b1d1ff543b4b2bd6bb2cc1f.png[/img][/align]
  30. 正在创建标准版实例，需要等待半晌。
  32. [align=center][img=1200,1022]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a9bd18fe8d27cb45418d6a4cda6692d8.png[/img][/align]
  33. [b]创建完成之后，点击实例名称。 可以看到标准版实例的装备接入端口和地点。[/b]
  35. [align=center][img=1200,1023]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/5f023e564f95a583988ce82484e0d370.png[/img][/align]
  36. 在上面也能看到 免费单元的限定。
  38. [align=center][img=1200,999]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/3c6a028e411cd620b8f62f59a23dedf7.png[/img][/align]
  39. 开通之后，点击总览，也能查看接入信息。 我们当前装备准备接纳MQTT协议接入华为云平台，这里可以看到MQTT协议的地点和端标语等信息。
  41. [align=center][img=1200,1025]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/d97c1a8820c76ce8916b48131a6994e0.png[/img][/align]
  42. [b]总结:[/b]
  43. [code]
复制代码
scss
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端标语：   MQTT (1883)| MQTTS (8883) 接入地点：65b0f8a974.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com
根据域名地点得到IP地点信息:
打开Windows电脑的下令行控制台终端，使用ping 下令。ping一下即可。
  1. [/code] ini
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  3. Microsoft Windows [版本 10.0.19045.4170] (c) Microsoft Corporation。保存所有权利。 ​ C:\Users\11266>ping 65b0f8a974.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com ​ 正在 Ping 65b0f8a974.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com [117.78.5.125] 具有 32 字节的数据: 来自 117.78.5.125 的复兴: 字节=32 时间=35ms TTL=93 来自 117.78.5.125 的复兴: 字节=32 时间=36ms TTL=93 来自 117.78.5.125 的复兴: 字节=32 时间=36ms TTL=93 来自 117.78.5.125 的复兴: 字节=32 时间=39ms TTL=93 ​ 117.78.5.125 的 Ping 统计信息:    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)， 往返行程的估计时间(以毫秒为单元):    最短 = 35ms，最长 = 39ms，平均 = 36ms ​ C:\Users\11266>
  4. MQTT协议接入端标语有两个，1883黑白加密端口，8883是证书加密端口，单片机无法加载证书，所以使用1883端口比较合适。 接下来的ESP8266就接纳1883端口连接华为云物联网平台。
  5. [size=4]3.3 创建产品[/size]
  7. [size=3]（1）创建产品[/size]
  10. [align=center][img=1200,1080]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/49a414751f2ec68709a6a4a25ac5a81d.png[/img][/align]
  11. [size=3]（2）填写产品信息[/size]
  13. 根据自己产品名字填写，装备类型选择自定义类型，协议选择MQTT协议。
  14. [size=3]（3）产品创建成功[/size]
  16. 产品创建成功之后，会弹出提示框。
  17. [size=3]（4）添加自定义模型[/size]
  19. 产品创建完成之后，点击进入产品详情页面，翻到最下面可以看到模型定义。
  20. 模型简朴来说： 就是存放装备上传到云平台的数据。
  21. [b]当前装备需要与云平台交互的属性如下：[/b] 接下来就按照下面的属性创建 华为云平台的模型。
  22. [code]
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objectivec
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上传到华为云物联网平台的信息： MPU6050      倾斜角度   （整型    只读） GPS         定位信息   （字符串  只读） SGP30 空气质量 （整型    只读） DHT11_T 环境温度 （整型    只读） DHT11_H 环境湿度 （整型    只读） BEEP            报警提示         （BOOL类型 只读）
3.4 添加装备

产品是属于上层的抽象模型，接下来在产品模型下添加实际的装备。添加的装备最终需要与真实的装备关联在一起，完成数据交互。
（1）注册装备



（2）根据自己的装备填写

在弹出的对话框里根据自己的产品信息填写。
（3）保存装备信息

创建完毕之后，点击保存并关闭，得到创建的装备密匙信息。该信息在后续生成MQTT三元组的时候需要使用。
3.5 MQTT协议主题订阅与发布

（1）MQTT协议先容

当前的装备是接纳MQTT协议与华为云平台进行通信。
MQTT是一个物联网传输协议，它被计划用于轻量级的发布/订阅式消息传输，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网装备提供可靠的网络服务。MQTT是专门针对物联网开辟的轻量级传输协议。MQTT协议针对低带宽网络，低计算能力的装备，做了特别的优化，使得其能适应各种物联网应用场景。目前MQTT拥有各种平台和装备上的客户端，已经形成了初步的生态系统。
MQTT是一种消息队列协议，使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合，相对于其他协议，开辟更简朴；MQTT协议是工作在TCP/IP协议上；由TCP/IP协议提供稳定的网络连接；所以，只要具备TCP协议栈的网络装备都可以使用MQTT协议。 本次装备接纳的ESP8266就具备TCP协议栈，能够建立TCP连接，所以，配合STM32代码里封装的MQTT协议，就可以与华为云平台完成通信。
华为云的MQTT协议接入资助文档在这里: support.huaweicloud.com/devg-iothub…


业务流程：


（2）华为云平台MQTT协议使用限定

描述限定支持的MQTT协议版本3.1.1与标准MQTT协议的区别支持Qos 0和Qos 1支持Topic自定义不支持QoS2不支持will、retain msgMQTTS支持的安全等级接纳TCP通道基础 + TLS协议（最高TLSv1.3版本）单帐号每秒最大MQTT连接请求数无限定单个装备每分钟支持的最大MQTT连接数1单个MQTT连接每秒的吞吐量，即带宽，包罗直连装备和网关3KB/sMQTT单个发布消息最大长度，超过此大小的发布请求将被直接拒绝1MBMQTT连接心跳时间建议值心跳时间限定为30至1200秒，保举设置为120秒产品是否支持自定义Topic支持消息发布与订阅装备只能对自己的Topic进行消息发布与订阅每个订阅请求的最大订阅数无限定 （3）主题订阅格式

资助文档地点：support.huaweicloud.com/devg-iothub…


对于装备而言，一样平常会订阅平台下发消息给装备 这个主题。
装备想接收平台下发的消息，就需要订阅平台下发消息给装备 的主题，订阅后，平台下发消息给装备，装备就会收到消息。
假如装备想要知道平台下发的消息，需要订阅上面图片里标注的主题。
  1. [/code] bash
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  3. 以当前装备为例，最终订阅主题的格式如下: $oc/devices/{device_id}/sys/messages/down     最终的格式: $oc/devices/662a2c5971d845632a06f9fb_dev1/sys/messages/down
  4. [size=3]（4）主题发布格式[/size]
  6. 对于装备来说，主题发布表现向云平台上传数据，将最新的传感器数据，装备状态上传到云平台。
  7. 这个操作称为：属性上报。
  8. 资助文档地点：support.huaweicloud.com/usermanual-…
  10. [align=center][img=1200,1080]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/aac1d0b76b13ab99c534a11ce29f1e2f.png[/img][/align]
  11. [b]根据资助文档的先容， 当前装备发布主题，上报属性的格式总结如下：[/b]
  12. [code]
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bash
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发布的主题格式: $oc/devices/{device_id}/sys/properties/report 最终的格式: $oc/devices/662a2c5971d845632a06f9fb_dev1/sys/properties/report 发布主题时，需要上传数据，这个数据格式是JSON格式。 ​ 上传的JSON数据格式如下: ​ {  "services": [   {      "service_id": <填服务ID>,      "properties": {        "<填属性名称1>": <填属性值>,        "<填属性名称2>": <填属性值>,       ..........     }   } ] } 根据JSON格式，一次可以上传多个属性字段。 这个JSON格式里的，服务ID，属性字段名称，属性值类型，在前面创建产品的时候就已经先容了，不记得可以翻到前面去查看。 ​ 根据这个格式，组合一次上传的属性数据: {"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"MPU6050":90,"SGP30":18,"DHT11_T":10,"DHT11_H":30,"BEEP":1}}]} ​ ​ 上传到华为云物联网平台的信息： MPU6050      倾斜角度   （整型    只读） GPS         定位信息   （字符串  只读） SGP30 空气质量 （整型    只读） DHT11_T 环境温度 （整型    只读） DHT11_H 环境湿度 （整型    只读） BEEP            报警提示         （BOOL类型 只读）
3.6 MQTT三元组

MQTT协议登录需要填用户ID，装备ID，装备密码等信息，就像我们平常登录QQ，微信一样要输入账号密码才能登录。MQTT协议登录的这3个参数，一样平常称为MQTT三元组。
接下来先容，华为云平台的MQTT三元组参数怎样得到。
（1）MQTT服务器地点

要登录MQTT服务器，起首记得先知道服务器的地点是多少，端口是多少。
资助文档地点：console.huaweicloud.com/iotdm/?regi…


MQTT协议的端口支持1883和8883，它们的区别是：8883 是加密端口更加安全。但是单片机上使用比较困难，所以当前的装备是接纳1883端口进连接的。
根据上面的域名和端标语，得到下面的IP地点和端标语信息： 假如装备支持填写域名可以直接填域名，不支持就直接填写IP地点。 （IP地点就是域名解析得到的）
  1. [/code] 复制代码
  2. 华为云的MQTT服务器地点：117.78.5.125 华为云的MQTT端标语：1883
  3. 怎样得到IP地点？怎样域名转IP？ 打开Windows的下令行输入以下下令。
  4. [code]
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复制代码
ping 65b0f8a974.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com


（2）生成MQTT三元组

华为云提供了一个在线工具，用来生成MQTT鉴权三元组： iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/
打开这个工具，填入装备的信息（也就是刚才创建完装备之后保存的信息），点击生成，就可以得到MQTT的登录信息了。
下面是打开的页面：


填入装备的信息： （上面两行就是装备创建完成之后保存得到的）
直接得到三元组信息。


得到三元组之后，装备端通过MQTT协议登录鉴权的时候，填入参数即可。
  1. [/code] 复制代码
  2. ClientId 662a2c5971d845632a06f9fb_dev1_0_0_2024042510 Username 662a2c5971d845632a06f9fb_dev1 Password 5bcc5df45ce9e8bfe40c20408de495304a80bca79bf9e64e41f536b40723f177
  3. [size=4]3.7 模仿装备登录测试[/size]
  5. 经过上面的步调先容，已经创建了产品，装备，数据模型，得到MQTT登录信息。 接下来就用MQTT客户端软件模仿真实的装备来登录平台。测试与服务器通信是否正常。
  6. [size=3]（1）填入登录信息[/size]
  8. 打开MQTT客户端软件，对号填入相干信息（就是上面的文本先容）。然后，点击登录，订阅主题，发布主题。
  10. [align=center][img=1200,1021]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e49dd6d8cd745eb9555da39fe1a0b6d3.png[/img][/align]
  11. [size=3]（2）打开网页查看[/size]
  13. 完成上面的操作之后，打开华为云网页背景，可以看到装备已经在线了。
  14. 到此，云平台的摆设已经完成，装备已经可以正常上传数据了。
  15. [size=3]（3）MQTT登录测试参数总结[/size]
  17. [code]
复制代码
arduino
复制代码
MQTT服务器: 117.78.5.125 MQTT端标语: 183 //物联网服务器的装备信息 #define MQTT_ClientID "662a2c5971d845632a06f9fb_dev1_0_0_2024042510" #define MQTT_UserName "662a2c5971d845632a06f9fb_dev1" #define MQTT_PassWord "5bcc5df45ce9e8bfe40c20408de495304a80bca79bf9e64e41f536b40723f177" //订阅与发布的主题 #define SET_TOPIC "$oc/devices/662a2c5971d845632a06f9fb_dev1/sys/messages/down" //订阅 #define POST_TOPIC "$oc/devices/662a2c5971d845632a06f9fb_dev1/sys/properties/report" //发布 发布的数据: {"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"MPU6050":90,"SGP30":18,"DHT11_T":10,"DHT11_H":30,"BEEP":1}}]}{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"MPU6050":90,"SGP30":18,"DHT11_T":10,"DHT11_H":30,"BEEP":1}}]}
四、 Air724UG 模块调试过程

4.1 官方文档

官方文档地点：wiki.yinerda.com/index.php/A…


4.2 模块调试接线

（1）拿到模块，先接好天线，再插好卡（卡的缺口朝外）: 模块是全网通模块，只支持4G网络，支持 移动、联通、电信卡。


模块的正面：




（2）串口调试接线。
接下来直接将模块与USB-TTL模块连接，接入到电脑的USB，使用串口调试助手测试模块是否工作正常。
模块接线分析如下：
  1. [/code] lua
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  3. （1）VIN接VCC ---> 接5V （2）GND接GND （3）RX连接TXD （4）TX连接RXD
  4. [b]供电要求分析：[/b]
  6. [align=center][img=1200,714]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2f6a6d1eed3734c5cd8257b7e5de9f3b.png[/img][/align]
  7. [b]接线实物图：[/b] （只需要接4根线即可）
  9. [align=center][img=1200,879]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f58c1a0d23aaf5611e417ade89bc7ebc.png[/img][/align]
  10. [size=4]4.3 串口调试过程[/size]
  12. [b]接好线之后的团体效果：[/b]
  14. [align=center][img=1200,896]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2daa9a7ca44c5b0c521401b41ad01740.png[/img][/align]
  15. [size=3]【1】AT下令[/size]
  17. 模块接好线，连接上电脑之后，发送AT下令测试模块是否正常（留意 勾选新行）。
  18. 分析： 第一次发送AT 过去时，模块会匹配波特率，模块会自适应波特率； 第二次发送AT就会返回OK。
  19. [code]
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复制代码
AT OK


【2】读取模块厂商信息

  1. [/code] objectivec
  2. 复制代码
  3. AT+CGMI +CGMI: "AirM2M" OK
  5. [align=center][img=1200,985]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/4e99ee24fe2ca9d9288f1448d2496a09.png[/img][/align]
  6. [size=3]【3】读取详细的固件版本[/size]
  8. [code]
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objectivec
复制代码
AT+CGMR +CGMR: "AirM2M_Air724UG_V401853_LTE_AT" OK


【4】查询卡是否插好

功能：查询SIM卡是否正常，返回ready则表现SIM卡正常。
  1. [/code] diff
  2. 复制代码
  3. AT+CPIN? +CPIN: READY OK
  5. [align=center][img=1200,1021]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/1508adbb120d5e94fc8b95538e7d2ebd.png[/img][/align]
  6. [size=3]【5】查询信号质量[/size]
  8. 查询模组的信号强度，第一个值为0-31则正常，99为不正常。
  9. 查询设置信号质量，假如大于20分析天线正常。
  10. [code]
复制代码
diff
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AT+CSQ +CSQ: 31,99 OK


【6】查询网络注册状态

查询模组是否注册上GSM网络，+CREG:0,1 表现已注册上本地网，+CREG:0,5表现注册上漫游网。
  1. [/code] diff
  2. 复制代码
  3. AT+CREG? +CREG: 0,1 OK
  5. [align=center][img=1200,1020]https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/dff87718898099bde0d40553ffff5fb7.png[/img][/align]
  6. [size=3]【5】查询模组是否注册上GPRS网络[/size]
  8. 查询模组是否注册上GPRS网络，+CGREG:0,1 表现已注册上本地网，+CGREG:0,5表现注册上漫游网。
  9. [code]
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objectivec
复制代码
AT+CGREG? +CGREG: 0,1 OK


【6】查询附着GPRS网络

+CGATT:1 OK 状态=1，标明当前GPRS已经附着.
[code][/code] objectivec
复制代码
AT+CGATT? +CGATT: 1 OK



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