[Docker Pi Series] Cách sử dụng Mô-đun IoT Node (A) trên Raspberry Pi: 18 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Mô-đun IoT Node (A) là gì?

IoT Node (A) là một trong những mô-đun dòng Docker Pi.

IOT Node (A) = GPS / BDS + GSM + Lora.

I2C điều khiển trực tiếp Lora, gửi và nhận dữ liệu, điều khiển module GSM / GPS / BDS thông qua SC16IS752, mainboard chỉ cần hỗ trợ I2C.

Hỗ trợ Raspberry Pi và các sản phẩm tương tự khác.

Quân nhu

1x Raspberry Pi 2B / 3B / 3B + / 4B / 3A + / Zero / Zero W

Sản phẩm dòng 1x Docker Pi: Mô-đun IoT Node (A)

1x 16GB lớp 10 thẻ TF

Nguồn cấp 1x 5V / 2.5A (5V @ 3A cho Pi 4B)

Bước 1: Tính năng

• Dòng Docker Pi
• Có thể lập trình
• Kiểm soát trực tiếp (không cần lập trình)
• Mở rộng các Ghim GPIO
• Hỗ trợ GPS / BDS
• Hỗ trợ GSM
• Hỗ trợ Lora
• Có thể xếp chồng với bảng xếp chồng khác
• Độc lập với phần cứng của bo mạch chủ (yêu cầu hỗ trợ I2C)

Bước 2: Bước 1: Tìm hiểu về Bảng IoT (A)

IoT Node (A) là một trong những mô-đun dòng Docker Pi.

IOT Node (A) = GPS / BDS + GSM + Lora.

I2C điều khiển trực tiếp Lora, gửi và nhận dữ liệu, điều khiển mô-đun GSM / GPS / BDS thông qua SC16IS752, bo mạch chủ chỉ cần hỗ trợ I2C. Hỗ trợ Raspberry Pi và các sản phẩm tương tự khác.

Vì vậy, bạn có thể tạo một thiết bị liên lạc tầm trung bằng cách sử dụng hai trong số chúng.

và bạn cũng có thể xác định vị trí thiết bị của mình bằng cách sử dụng mô-đun GPS trên bo mạch.

Gắn thẻ SIM, nó sẽ trở thành một trạm phát qua tin nhắn SMS.

Bước 3: Bước 2: Làm thế nào để lắp ráp nó

Nó rất dễ dàng để lắp ráp nó do nó được thiết kế "HAT", bạn chỉ cần đặt nó trên raspberry pi của bạn và kết nối nó qua các chân GPIO, nó giống như một "chiếc mũ" trên raspberry pi, do đó bạn không cần phải thêm khối lượng dây điện.

Bước 4: Bước 3: Kết nối ăng-ten

Có 3 ăng-ten cho mô-đun IoT (A) này, một trong số chúng dành cho mô-đun loar, nó là ăng-ten loại SMA và một trong số chúng tốt cho bạn GPS, đó là ăng-ten hình hộp vuông có cổng IPX. và cái cuối cùng là dành cho mô-đun SIM (A9G), Đó là một ăng-ten nhỏ có cổng IPX. kết nối ăng-ten và gắn chiếc mũ với pi raspberry của bạn.

Cách lắp ráp Gắn bo mạch Iot Node (A) vào Raspberry Pi

Kết nối Antana GPS và Antana Lora với cổng IPX.

• E1 ： GPS-ANTANA-IPX
• E3 ： LoRa-ANTANA-IPX

Bắt vít antana GPRS trên cổng SMA.

Bước 5: Bước 4: Môi trường hệ điều hành và cấu hình phần mềm

Trong bước này, bạn phải làm những điều đó:

1. Tải xuống tệp hình ảnh mới nhất từ: www.raspberrypi.org/downloads

2. Giải nén nó.

3. Flash thẻ TF của bạn với hình ảnh mới nhất thông qua công cụ vv

4. Sửa đổi tệp /boot/config.txt và thêm đoạn này.

dtoverlay = sc16is752-i2c

5. Thay thế tệp /boot/overlay/sc16is752-i2c.dtbo bằng tệp này:

wiki.52pi.com/index.php/File:Sc16is752-i2c…

Tái bút: hãy nhớ giải nén nó và đặt nó vào thư mục / boot / overlay / của bạn và thay thế cái cũ.

6. Khởi động lại Raspberry Pi của bạn.

Bước 6: Bước 5: Định cấu hình I2C (Raspberry Pi)

Chạy sudo raspi-config và làm theo lời nhắc để cài đặt hỗ trợ i2c cho nhân ARM và nhân linux Đi tới Tùy chọn giao diện

Bước 7: Bước 6: Biết về thông tin đăng ký

Phần GPRS

Tiêu thụ điện năng thấp, dòng điện khi ngủ ở chế độ chờ <1mA2.

Hỗ trợ GSM / GPRS bốn băng tần, bao gồm 850, 900, 1800, 1900MHZ

GPRS Lớp 10

Hỗ trợ dịch vụ dữ liệu GPRS, tốc độ dữ liệu tối đa, tải xuống 85,6Kbps, tải lên 42,8Kbps

Hỗ trợ các lệnh GSM07.07, 07.05 AT tiêu chuẩn và truy cập cổng nối tiếp thông qua chuyển đổi giao diện I2C

Lệnh AT hỗ trợ cổng lệnh AT và TCP / IP tiêu chuẩn

Phần GPS Hỗ trợ định vị chung BDS / GPS

Hỗ trợ A-GPS, A-BDS

Hỗ trợ thẻ SIM tiêu chuẩn

Phần LORA Khoảng cách truyền: 500 Mét (thông số RF: 0x50 @ China City)

Hỗ trợ các phương pháp điều chế FSK, GFSK, MSK, GMSK, LoRaTM và OOK

Độ nhạy máy thu siêu cao, thấp tới -141 dBm

Hỗ trợ phát hiện phần mở đầu

Công cụ gói với CRC, lên đến 256 byte

Chỉ báo thu phát LORA

Easy TX / RX của Docker Pi

Bước 8:

Mô-đun A9G

Mô-đun A9G cung cấp hai cổng nối tiếp.

Sử dụng cầu nối I2C UART để giao tiếp.

Tên mô-đun cổng nối tiếp

• / dev / ttySC0 GSM
• / dev / ttySC1 GPS / BDS

Đăng ký bản đồ

• Đăng ký giá trị chức năng địa chỉ
• 0x01 LORA_TX1 Lora TX Buffer 1 - Dữ liệu người dùng
• 0x02 LORA_TX2 Lora TX Buffer 2 - Dữ liệu người dùng
• 0x03 LORA_TX3 Lora TX Buffer 3 - Dữ liệu người dùng
• 0x04 LORA_TX4 Lora TX Buffer 4 - Dữ liệu người dùng
• 0x05 LORA_TX5 Lora TX Buffer 5 - Dữ liệu người dùng
• 0x06 LORA_TX6 Lora TX Buffer 6 - Dữ liệu người dùng
• 0x07 LORA_TX7 Lora TX Buffer 7 - Dữ liệu người dùng
• 0x08 LORA_TX8 Lora TX Buffer 8 - Dữ liệu người dùng
• 0x09 LORA_TX9 Lora TX Buffer 9 - Dữ liệu người dùng
• 0x0a LORA_TX10 Lora TX Buffer 10 - Dữ liệu người dùng
• 0x0b LORA_TX11 Bộ đệm Lora TX 11 - Dữ liệu người dùng
• 0x0c LORA_TX12 Bộ đệm Lora TX 12 - Dữ liệu người dùng
• 0x0d LORA_TX13 Bộ đệm Lora TX 13 - Dữ liệu người dùng
• 0x0e LORA_TX14 Bộ đệm Lora TX 14 - Dữ liệu người dùng
• 0x0f LORA_TX15 Bộ đệm Lora TX 15 - Dữ liệu người dùng
• Bộ đệm Lora TX 0x10 LORA_TX16 16 - Dữ liệu người dùng
• 0x11 LORA_RX1 Lora RX Buffer 1 - Dữ liệu người dùng
• 0x12 LORA_RX2 Lora RX Buffer 2 - Dữ liệu người dùng
• 0x13 LORA_RX3 Bộ đệm Lora RX 3 - Dữ liệu người dùng
• 0x14 LORA_RX4 Lora RX Buffer 4 - Dữ liệu người dùng
• 0x15 LORA_RX5 Lora RX Buffer 5 - Dữ liệu người dùng
• Bộ đệm Lora RX 0x16 LORA_RX6 6 - Dữ liệu người dùng
• 0x17 LORA_RX7 Lora RX Buffer 7 - Dữ liệu người dùng
• 0x18 LORA_RX8 Lora RX Buffer 8 - Dữ liệu người dùng
• 0x19 LORA_RX9 Lora RX Buffer 9 - Dữ liệu người dùng
• 0x1a LORA_RX10 Bộ đệm Lora RX 10 - Dữ liệu người dùng
• 0x1b LORA_RX11 Bộ đệm Lora RX 11 - Dữ liệu người dùng
• 0x1c LORA_RX12 Bộ đệm Lora RX 12 - Dữ liệu người dùng
• Bộ đệm 0x1d LORA_RX13 Lora RX 13 - Dữ liệu người dùng
• 0x1e LORA_RX14 Bộ đệm Lora RX 14 - Dữ liệu người dùng
• 0x1f LORA_RX15 Bộ đệm Lora RX 15 - Dữ liệu người dùng
• 0x20 LORA_RX16 Bộ đệm Lora RX 16 - Dữ liệu người dùng
• 0x01 - 0x10 Chỉ ghi.
• 0x11 - 0x20 Chỉ đọc.

Bước 9: Hướng dẫn:

L_SET (Chỉ ghi)

• Viết 1 để thiết lập các tham số từ 0x22 đến Mô-đun LORA.
• Viết 0 không có hiệu lực

G_RESET (Chỉ viết)

• Viết 1 để đặt lại Mô-đun A9G
• Viết 0 không có hiệu lực

L_RXNE (Đọc & Ghi)

• Viết 1 lỗi nguyên nhân
• Viết 0 để xóa
• Đọc 1 nghĩa là đã nhận dữ liệu, vui lòng lấy dữ liệu từ thanh ghi 0x11 - 0x20.
• Đọc 0 có nghĩa là không có dữ liệu nào hiện có.

L_SET (Chỉ ghi)

• Viết 1 để gửi dữ liệu, vui lòng điền dữ liệu vào thanh ghi 0x01 - 0x10 trước khi gửi.
• Viết 0 không có hiệu lực

Bước 10: Cách sử dụng mô-đun GPS với Gpsd (Raspberry Pi)

Cách sử dụng Mô-đun GPS với gpsd (Raspberry Pi)

Đầu tiên, thay thế /boot/overlays/sc16is752-i2c.dtbo và đảm bảo I2C đang hoạt động bình thường.

• Thay thế sc16is752-i2c.dtbo
• Cấu hình I2C
• Cài đặt các công cụ gpsd.

Mở một thiết bị đầu cuối và nhập lệnh này:

sudo apt cài đặt gpsd gpsd-client

Sửa đổi tệp / etc / default / gpsd và thêm các thông số sau:

• THIẾT BỊ = "/ dev / ttySC1"
• GPSD_OPTIONS = "- F /var/run/gpsd.sock"

Nhập lệnh i2cset -y 1 0x16 0x23 0x40 để đặt lại mô-đun GPRS.

Tập lệnh Python cho GPS mở:

import serialimport os import time # Khởi động lại dịch vụ gpsd. os.system ("sudo systemctl restart gpsd.socket") # Mở cổng nối tiếp ser = serial. Serial ('/ dev / ttySC0', 115200) i = 0 if ser.isOpen == False: ser.open () try: print ("Bật GPS…") trong khi True: ser.write (str.encode ("AT + GPS = 1 / r")) size = ser.inWaiting () if size! = 0: tick = time.time () response = ser.read (size) gps = str (response, encoding = "utf-8") if (gps.find ("OK")! = -1): os.system ("sudo cgps -s") exit () else: i = i + 1 print ("Đang chờ Bật GPS, Nếu thời gian quá lâu, Vui lòng kiểm tra ngoài trời:" + str (i)) ser.flushInput () time.sleep (1) ngoại trừ KeyboardInterrupt: ser.flushInput () ser.close ()

Lưu nó và thực thi nó:

python3 GPS.py

Bước 11: Cách sử dụng mô-đun GPS với C (Raspberry Pi)

Cài đặt các công cụ gpsd

sudo apt-get install libgps-dev

Tạo mã nguồn và đặt tên là "gps.c"

#include #include #include

#bao gồm

#bao gồm

int main ()

{int rc; struct timeval tv; struct gps_data_t gps_data; if ((rc = gps_open ("localhost", "2947", & gps_data)) == -1) {printf ("code:% d, reason:% s / n", rc, gps_errstr (rc)); trả về EXIT_FAILURE; } gps_stream (& gps_data, WATCH_ENABLE | WATCH_JSON, NULL);

trong khi (1)

{/ * đợi 2 giây để nhận dữ liệu * / if (gps_waiting (& gps_data, 2000000)) {/ * đọc dữ liệu * / if ((rc = gps_read (& gps_data)) == -1) {printf ("đã xảy ra lỗi khi đọc dữ liệu gps. mã:% d, lý do:% s / n ", rc, gps_errstr (rc)); } else {/ * Hiển thị dữ liệu từ bộ thu GPS. * / if ((gps_data.status == STATUS_FIX) && (gps_data.fix.mode == MODE_2D || gps_data.fix.mode == MODE_3D) &&! isnan (gps_data.fix.latitude) &&! isnan (gps_data.fix.longitude)) {/ * gettimeofday (& tv, NULL); CHỈNH SỬA: tv.tv_sec thực sự không phải là dấu thời gian! * /

printf ("vĩ độ:% f, kinh độ:% f, tốc độ:% f, dấu thời gian:% lf / n", gps_data.fix.latitude, gps_data.fix.longitude, gps_data.fix.speed, gps_data.fix.time);

// CHỈNH SỬA: Đã thay thế tv.tv_sec bằng gps_data.fix.time} else {printf ("không có dữ liệu GPS / n"); }}} ngủ (3); } / * Khi bạn hoàn tất… * / gps_stream (& gps_data, WATCH_DISABLE, NULL); gps_close (& gps_data); trả về EXIT_SUCCESS; }

Bước 12: Biên dịch nó

Biên dịch!

gcc gps.c -lm -lgps -o gps

Thực thi nó!

./gps

Bước 13: Cách sử dụng mô-đun GPS với Python (Raspberry Pi)

Mã sau đây được khuyến nghị thực thi bằng Python 3 và cài đặt thư viện gpsd-py3 và GPS 2D / 3D Fix:

nhập gpsd

# Kết nối với gpsd cục bộ

gpsd.connect ()

# Nhận vị trí gps

pack = gpsd.get_current ()

# Xem tài liệu nội tuyến cho GpsResponse để biết dữ liệu có sẵn

print (pack.position ())

Bước 14: Cách sử dụng mô-đun GSM với PPPd (Raspberry Pi)

A) Đầu tiên, thay thế /boot/overlays/sc16is752-i2c.dtbo và đảm bảo I2C đang hoạt động bình thường.

• Thay thế sc16is752-i2c.dtbo
• Cấu hình I2C

B) Nhập lệnh i2cset -y 1 0x16 0x23 0x40 để đặt lại mô-đun GPRS.

Sau khi chạy lệnh, bạn cần đợi một chút, khoảng 10 giây

Bạn cũng có thể sử dụng phương pháp sau để đặt lại.

C) Nhập lệnh

sudo apt install ppp

để cài đặt các công cụ ppp.

D) Sao chép / etc / ppp / ngang hàng / nhà cung cấp sang / etc / ppp / peer / gprs

E) Sửa đổi / etc / ppp / ngang hàng / gprs

• Dòng 10: Vui lòng tham khảo ý kiến nhà cung cấp dịch vụ của bạn cho người dùng (Ví dụ: cmnet).
• Dòng 15: Vui lòng tham khảo ý kiến nhà cung cấp dịch vụ của bạn để biết apn (Ví dụ: cmnet).
• Dòng 18 - Dòng 24: Cài đặt được đề xuất

F) Sửa đổi / etc / chatscripts / gprs (Thay đổi Dòng 34 thành Dòng 35, Số cuộc đàm thoại có thể KHÔNG * 99 #)

G) Nhập lệnh sudo pppd gọi gprs để quay số.

H) Kiểm tra cấu hình ppp của bạn từ ISP.

I) Nhập lệnh ping -I ppp0 8.8.8.8 kiểm tra mạng của bạn (Nếu có Internet và bảng đường dẫn là chính xác)

J) Hãy giữ cho tín hiệu GSM tốt, nếu không những điều sau sẽ xảy ra.

Bước 15: Cách chẩn đoán Mô-đun GSM của tôi (Raspberry Pi)

Đoạn mã sau được khuyến nghị thực thi bằng Python 3 và cài đặt thư viện smbus:

import serialimport time import smbus import operator import os

print ("Đang chờ khởi tạo…")

bus = smbus. SMBus (1)

bus.write_byte_data (0x16, 0x23, 0x40)

ser = serial. Serial ('/ dev / ttySC0', 115200)

if ser.isOpen == Sai:

ser.open () try: print ('-' * 60) print ("Đang khởi tạo mô-đun GPRS A9G.") print ("Kết nối GSM…") time.sleep (3) i = 0 while True: ser.write (str.encode ("AT + CCID / r")) size = ser.inWaiting () if size! = 0: tick = time.time () response = ser.read (size) ccid = str (response, encoding = "utf -8 ") print (ccid) else: i = i + 1 ser.flushInput () time.sleep (1) ngoại trừ KeyboardInterrupt: ser.close ()

Thực hiện Tập lệnh kiểm tra, dựa trên kết quả của việc thực hiện, chúng tôi có thể chẩn đoán mô-đun GSM. Ví dụ, kết quả trả về sau, lỗi CME ERROR 53 cho chúng tôi biết Nguồn điện không tốt. Mã CME = Thiết bị GSM Các lỗi liên quan

Tất nhiên, script cũng có chức năng đặt lại. Nếu bạn có thể hiển thị CCID chính xác, quá trình đặt lại đã hoàn tất.

Bước 16: Cách sử dụng Lora TX & RX với C (Raspberry Pi)

Đoạn mã sau được khuyến nghị thực thi bằng Python 3 và cài đặt thư viện smbus.

Nó phải được chuyển giữa hai IOT Node (A). Nội dung do chính nó gửi đi không thể tự nhận được. Vui lòng lưu nó dưới dạng tập lệnh py để thực thi.

Cách gửi: Sau khi điền dữ liệu vào thanh ghi 0x01 - 0x10, đặt bit L_TX để bắt đầu gửi dữ liệu.

import timeimport smbus import os import sys

bus = smbus. SMBus (1)

cố gắng:

data_list = [170, 85, 165, 90] # ghi dữ liệu vào đăng ký và sau đó dữ liệu sẽ được gửi đi. for index in range (1, len (data_list) + 1): bus.write_byte_data (0x16, index, data_list [index - 1]) print ("LORA send data to% d register% d data"% (index, data_list [index - 1])) bus.write_byte_data (0x16, 0x23, 0x01) ngoại trừ KeyboardInterrupt: sys.exit ()

Cách gửi Nhận: Kiểm tra bit L_RXNE, Nếu được đặt, dữ liệu mới đến, cờ này phải được xóa theo cách thủ công

import timeimport smbus import os import sys

bus = smbus. SMBus (1)

recv_data =

cố gắng:

if bus.read_byte_data (0x16, 0x23) & 0x02: # xóa thủ công L_RXNE bus.write_byte_data (0x16, 0x23, 0x00) register_list = [0x11, 0x12, 0x13, 0x14] # read out data for index in range (0x11, len (register_list) + 0x11): recv_data.append (bus.read_byte_data (0x16, register_list [index - 0x11]))

print ("Dữ liệu đã nhận:")

print (recv_data) else: print ("Chưa nhận được dữ liệu nào ~") ngoại trừ KeyboardInterrupt: sys.exit ()

Bước 17: Mô tả đặc biệt về băng thông I2C

Giới hạn của tốc độ I2C là 400kHz, do giao thức I2C, vì vậy băng thông hiệu dụng của một thiết bị thấp hơn 320kbps, băng thông hiệu dụng của nhiều thiết bị thấp hơn 160kbps. Giới hạn của tốc độ I2C UART Bridge là 115200bps. Khi GPS và GSM hoạt động đồng thời, băng thông I2C không đủ, vì 115,2kbps * 2 = 230,4kbps, vì vậy một số dữ liệu sẽ bị tràn. Giảm tốc độ truyền của giao tiếp GPS và GSM có thể cải thiện tình trạng thiếu băng thông liên lạc. thêm băng thông I2C. Thông thường, tốc độ dữ liệu mạng chậm nên băng thông GSM không đầy, do đó không xảy ra sự cố tràn.

Bước 18: Hoàn thành

Hy vọng các bạn thích nó và làm cho nó.

bạn có thể tìm thấy nó ở đây:

Amazon

Đèn ngủ ： https://www.amazon.com/GeeekPi-Night-Light-WS2812-Raspberry/dp/B07LCG2S5S 4channel Bảng tiếp điện: https://www.amazon.co.uk/dp/B07MV1TJGR?ref=myi_title_dp Bảng điện ： Https: //www.amazon.co.uk/dp/B07TD595VS? Ref = myi_title_dp IoT Node （A） ： https://www.amazon.co.uk/dp/B07TY15M1C HUB cảm biến ： https:// www. amazon.co.uk/dp/B07TZD8B61 tháp băng ：