NBIoT與MQTT傳輸與接收

NBIoT可以大幅降低企業(yè)布署設(shè)備的WiFi需求，也可避免因?yàn)閳?chǎng)域WiFi不穩(wěn)定所造成的問(wèn)題，那么NBIoT要如何實(shí)做？

本文將會(huì)以NBIoT傳輸MQTT，并以計(jì)算機(jī)的MQTTLens進(jìn)行接收為例，說(shuō)明整個(gè)傳輸接收流程。

首先我們必須準(zhǔn)備NBIoT的模塊，以筆者所開(kāi)發(fā)的ESP32開(kāi)發(fā)整合版就有留NBIoT接口，我們的NBIoT使用的芯片是基于聯(lián)發(fā)科(MTK-2526)的BC26模塊，雖然他是USB外型，但并非USB傳輸格式，只是我們帥氣的黃董認(rèn)為做成USB外型比較堅(jiān)固耐用，并且可以后續(xù)進(jìn)行串接。

關(guān)于上面的擴(kuò)充版，詳細(xì)規(guī)格數(shù)據(jù)可以參考附件：

一、NBIoT基礎(chǔ)設(shè)定：

目前NBIoT大多采用ATCommand通訊，若讀者已經(jīng)取得上面的擴(kuò)充版及任何的NBIoT SIM卡，那就可以開(kāi)始下面的流程。

1. 在ESP32上安裝ATCommand溝通程序：

此程序會(huì)將ESP32的序列通訊輸入轉(zhuǎn)至NBIoT(Serial2 RX:16、TX:17)中，這樣我們就可以手動(dòng)來(lái)下達(dá)AT命令

2. ATI：ATI是查詢系統(tǒng)版本，不過(guò)我們會(huì)用來(lái)測(cè)試BC26是否正常，輸入ATI后，會(huì)得到BC26的回復(fù)如下圖。若無(wú)響應(yīng)，那就必須檢查模塊是否有插好。另外就是ESP32 1.0.6的版本也會(huì)造成無(wú)法響應(yīng)，因此先選擇1.0.4。

3. AT+QCCID ：此指令用于檢查SIM卡狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)列出該SIM卡的卡號(hào)，如下圖，若SIM卡未安裝，則會(huì)顯示ERROR

4.AT+QCGDEFCONT?：詢問(wèn)APN設(shè)定方式，由于不同系統(tǒng)商會(huì)有不同的APN（APN, Access Point Name）設(shè)定，例如下圖就是以中華電信或遠(yuǎn)傳電信為例，兩者都采用"IPV4V6","internet.iot"為APN，當(dāng)我們利用這個(gè)指令查詢時(shí)，就會(huì)得到這個(gè)結(jié)果，下一步就是利用這個(gè)指令來(lái)設(shè)定這張NBIoT模塊的APN。要注意的是這里的「?」一定要使用半角「?」不可使用全角「？」。

5.AT+QCGDEFCONT=<>：上一步詢問(wèn)SIM卡的APN后，我們將APN名稱放到指令最后，例如以遠(yuǎn)傳NBIoT為例，其指令如下「AT+QCGDEFCONT="IPV4V6","internet.iot" 」，

到此為止，就完成NBIoT的設(shè)定工作，以上五個(gè)步驟只須做一次，以后NBIoT模塊只要開(kāi)機(jī)會(huì)就自動(dòng)以APN尋找當(dāng)?shù)赜蟹?wù)的基地頭，并完成網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)（上網(wǎng)）。

二、NBIoT數(shù)據(jù)傳輸：

當(dāng)NBIoT完成APN設(shè)定后，就可以準(zhǔn)備傳輸資料了，請(qǐng)依照以下步驟。

1. AT+CEREG? ：詢問(wèn)基地臺(tái)注冊(cè)狀態(tài)，也就是否有找到服務(wù)的基地臺(tái)，若響應(yīng)為「+CEREG: 0,1 」代表注冊(cè)完成，可以準(zhǔn)備傳輸資料，若是「+CEREG: 0, 0」或「+CEREG: 0,2 」都是代表無(wú)法上網(wǎng)，可能是訊號(hào)不佳，或者當(dāng)?shù)責(zé)o服務(wù)等問(wèn)題。

2.AT+CESQ：詢問(wèn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，也就是詢問(wèn)網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)強(qiáng)弱，以下圖而言，第一個(gè)數(shù)字為39，代表網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)還不錯(cuò)，數(shù)字為0~63之間，越大代表網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)越好，10以下就必須注意傳輸可能會(huì)很不穩(wěn)定，建議更換布置地點(diǎn)或增加天線強(qiáng)度，還有就是「99」則是故障的意思。

到這里我們已經(jīng)確認(rèn)NBIoT已經(jīng)完成聯(lián)機(jī)，下一步我們以MQTT聯(lián)機(jī)到免注冊(cè)的Broker：mqtt.eclipseprojects.io，進(jìn)行一次的推播為例。

3. AT+QMTOPEN=0,"<>",<>：NBIoT開(kāi)啟MQTT服務(wù)器，若是使用「eclipseprojects」的話，指令全部為「AT+QMTOPEN=0,"mqtt.eclipseprojects.io",1883」，此時(shí)響應(yīng)除了OK之外，再等候幾秒就會(huì)得到服務(wù)器的響應(yīng)「+QMTOPEN: 0,0」，代表服務(wù)器已經(jīng)收到要求，正在等候聯(lián)機(jī)。

4.AT+QMTCONN=0,"<>"：聯(lián)機(jī)到MQTT服務(wù)器，這里的ClientID用隨機(jī)數(shù)即可，例如本例為「AT+QMTCONN=0,"ESP32-1234567890"」，如果兩個(gè)裝置使用相同的ClientID就會(huì)無(wú)法聯(lián)機(jī)，不過(guò)這里要注意，從步驟3的AT+QMTOPEN到 AT+QMTCONN，時(shí)間不可超過(guò)60秒(沒(méi)有詳細(xì)計(jì)算)，若時(shí)間太久，服務(wù)器會(huì)關(guān)閉，聯(lián)機(jī)就會(huì)失敗。若服務(wù)器的回應(yīng)是「+QMTCONN: 0,0,0 」代表聯(lián)機(jī)成功，可以推播主題了。

5.AT+QMTPUB=0,0,<>,<>,"<<你的主題>>","<<內(nèi)容>>"：將內(nèi)容推播到你的主題內(nèi)，例如我要將溫度「28」推播到主題「yourTopic/class205/temp」時(shí)，我的指令為「AT+QMTPUB=0,0,0,0,"yourTopic/class205/temp","28"」，代表我要用qos=0，不要retain傳送28到主題「yourTopic/class205/temp」內(nèi)，若服務(wù)器回復(fù)為「+QMTPUB:0,0,0」就代表服務(wù)器已經(jīng)收到數(shù)據(jù)。

6. 到MQTTLens查看訂閱主題：此時(shí)到計(jì)算機(jī)的MQTTLens（或手機(jī)MQTTDash等APP）查看是否有收到訂閱的資料

用NodeRed接收，并用Dashboard的Gauge呈現(xiàn)

7. AT+QMTCLOSE=0：關(guān)閉MQTT服務(wù)器聯(lián)機(jī)，當(dāng)傳輸完畢后，若短期內(nèi)不會(huì)再使用，可以關(guān)閉與MQTT的聯(lián)機(jī)，節(jié)省電源。

到此為止，我們就完成一次的MQTT推播，當(dāng)然啦，這次我們是手動(dòng)傳輸，目的是讓讀者了解MQTT的傳輸流程，未來(lái)系統(tǒng)要實(shí)際使用時(shí)，要寫一個(gè)自動(dòng)傳輸?shù)某绦?，這部份后續(xù)再分享。

除了用MQTTLens來(lái)接收之外，也可以利用NodeRed來(lái)接收并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，并可以利用Dashboard來(lái)呈現(xiàn)，Nodered可以說(shuō)是搭配MQTT最好用的工具了。

審核編輯：湯梓紅