窄帶物聯(lián)網技術基礎與應用-終端UE與云偵聽程序的通信過程

第四章終端UE與云偵聽程序地通信過程四.一終端UE與云偵聽模板工程功能簡介四.二建立云偵聽程序地運行場景四.三運行云偵聽與終端UE模板工程四.四"照葫蘆畫瓢"設計自己地終端UE與云偵聽程序四.五實驗四終端UE與云偵聽程序基本實踐NB-IoT終端UE負責數據采集及基本運行,控制執(zhí)行機構,并把數據送往信息郵局MPO,此時信息郵局MPO已經抽象成具有固定IP地址地云服務器地某一端口。信息郵局MPO則"豎起耳朵"偵聽著UE發(fā)來地數據,一旦"聽"到數據,就把它接收下來存入數據庫,這就是數據上行過程。反之,MPO下發(fā)數據到UE（以IMSI號作為其唯一標識）,觸發(fā)UE內部斷接收數據,這就是數據下行過程。本章給出數據上行與下行通信過程,同時給出"照葫蘆畫瓢"地基本方法。四.一終端UE與云偵聽模板工程功能簡介四.一.一終端UE模板工程地運行流程一．上電啟動上電啟動過程在main.c文件,主要包括:（一）給通信模組供電;（二）初始化運行指示燈,Flash模塊,LCD模塊,初始化TIMERA定時器為二零零毫秒斷;（三）設置系統(tǒng)時間初值;（四）使能TIMERA斷及TSI斷;（五）通信模組初始化,其過程信息顯示在LCD上,包括IMSI卡號,MCU溫度[MCU_temperature],定位信息[LBS],信息郵局MPO地IP地址及端口[IP:PT],觸摸次數[TSI],發(fā)送頻率[Freq]等信息,同時會顯示有關地提示信息。二．主循環(huán)main.c文件地主循環(huán)功能主要有:（一）每秒更新LCD上地顯示時間;（二）控制運行指示燈每秒閃爍一次;（三）根據發(fā)送頻率,定時向CS-Monitor發(fā)送數據;（四）當觸摸按鍵TSI次數達到三地倍數時,則重新發(fā)送數據;（五）接收CS-Monitor回發(fā)地數據;（六）根據下行命令修改存儲在Flash地有關參數。三．斷處理程序斷處理程序在isr.c文件,包括三個斷處理程序:（一）TIMERA斷按每二零零毫秒觸發(fā)一次TSI掃描;（二）TSI斷主要是記錄TSI有效觸摸次數,并顯示在LCD上;（三）MCU與通信模組相連接地串口斷,UE與CS-Monitor通信使用該斷。四.一.二云偵聽模板工程功能簡介云偵聽程序（CS-Monitor）是指運行在云服務器上地,負責偵聽終端UE與機互系統(tǒng)HCI（包括PC客戶端,Web網頁,微信小程序及手機App軟件等）,并對數據行接收,存儲與處理地程序?？梢孕蜗蟮乩斫?云服務器"豎起耳朵"偵聽著UE發(fā)來地數據,一旦"聽"到數據,就把它接收下來,因此稱之為"CS-Monitor"。一．界面加載處理程序界面加載過程主要包括:（一）從Program.cs文件地應用程序主入口點main函數開始執(zhí)行,創(chuàng)建并啟動主窗體FrmMain;（二）在主窗體加載處理程序FrmMain_Load初始化數據庫表結構,然后跳轉至實時數據界面frmRealtimeData窗體運行;（三）在frmRealtimeData窗體,動態(tài)加載界面待顯示數據地標簽與文本框,顯示偵聽終端UE地IMSI號,偵聽面向終端數據地端口,將IoT_rec函數注冊為接收終端UE上行數據地處理程序,最后開啟websocket,服務于UE回發(fā)數據,以及CS-Monitor與HCI地數據互。二．云偵聽處理程序云偵聽包括接收終端UE數據地DataReceivedEvent與接收機互系統(tǒng)HCI數據地OnMessage。DataReceivedEvent綁定地處理函數是IoT_recv,其主要功能包括:（一）解析并顯示UE地數據;（二）將數據存入數據庫地上行表;（三）向HCI廣播數據到達信息。OnMessage主要功能包括:（一）接收HCI發(fā)來地數據;（二）將數據回發(fā)給UE。三．控件單擊控件單擊包括"清空"與"回發(fā)"按鈕,以及實時曲線,歷史數據,歷史曲線,基本參數,幫助與退出等菜單欄單擊。"清空"按鈕主要功能是清除實時數據界面地文本框內容,"回發(fā)"按鈕主要功能是在指定地回發(fā)時間內將更新后地數據發(fā)送給UE。四.二建立云偵聽程序地運行場景四.二.一FRP內網穿透基本原理采用FRP內網穿透地網絡基本原理可通過圖四-一來基本理解。讀者可以將CS-Monitor,數據庫安裝在自己地計算機上,同時在此臺計算機上安裝FRP客戶端軟件,FRP客戶端軟件與云服務器上地FRP服務端軟件建立連接。FRP服務端軟件將內網地CS-Monitor服務器映射到云服務器地公網IP上,接入外網地讀者計算機與云服務器一起組成了新地"信息郵局MPO",為終端UE與機互系統(tǒng)HCI提供服務。此時,客戶端程序CS-Client,Web網頁程序,微信小程序,AndroidApp,終端UE都可以像訪問公網IP那樣,訪問讀者計算機上運行地CS-Monitor服務器了。圖四-一FRP內網穿透拓撲圖四.二.二利用蘇大云服務器搭建讀者地臨時服務器一．復制FRP文件夾將電子資源"..\零五-Tool"frp文件夾復制到讀者計算機地C盤根文件夾下,就完成了FRP客戶端地安裝,即C盤具有了"C:\frp"文件夾,這就是讀者計算機上地FRP客戶端軟件文件夾。二．修改客戶端配置文件frpc.ini在讀者計算機上,用記事本打開"C:\frp\frpc.ini"文件并行修改。通過以上配置,就可以把面向終端UE服務地本地計算機IP與端口（零.零.零.零:三五零零零）映射到云服務器IP與端口（一一六.六二.六三.一六四:三五零零零）,面向機互系統(tǒng)HCI服務地本地計算機IP與端口（零.零.零.零:三五零零一）映射到云服務器IP與端口（一一六.六二.六三.一六四:三五零零一或suda-mcu.:三五零零一）。三．啟動FRP客戶端第一步,切換到DOS命令行狀態(tài)。第二步,在DOS命令行狀態(tài),切換到"C:\frp"文件夾。第三步,在DOS命令行狀態(tài),執(zhí)行"frpc-cfrpc.ini"命令。四．可能遇到地問題與解決辦法若上述啟動FRP客戶端過程遇到錯誤,可參考下列描述行解決。一）映射名稱沖突:表明當前設置地映射名稱已經有其它用戶正在使用,需要在frpc.ini文件修改映射名稱,直至不沖突為止（一般在英文名后加數字）。二）本地服務器端口號沖突:表明當前設置地端口號已經有其它用戶正在使用,需要在frpc.ini文件修改端口號,直至不沖突為止（建議在一零零零零-六五五三五之間選取端口）。三）FRP服務器端口沖突:表明當前設置地FRP服務器端口不正確,需要在frpc.ini文件將FRP服務器端口更改為七零零零~七零零九之間地其一個即可。四.三運行云偵聽與終端UE模板工程四.三.一運行終端UE模板工程一．導入模板工程并編譯下載利用開發(fā)環(huán)境AHL-GEC-IDE打開電子資源地"..\零四-Soft\ch零四-一\User_NB"終端UE模板工程,行編譯,并下載到終端UE。此時,讀者可以觀察終端UE地LCD屏幕,可看到IMSI號等信息,請記錄下該IMSI號（假設為四六零一一三零零三二二五零三六）。二．修改UE數據送向地IP地址與端口號連接用戶終端,然后運行AH-GEC-IDE,單擊"工具"→"更改終端配置",如圖四-二所示。點擊"連接"按鈕,查找更新程序與終端連接地串口;然后單擊"讀取基本信息"按鈕,在"Flash操作有關參數"區(qū)域會看到Flash存儲地數據;將服務器IP修改為一一六.六二.六三.一六四（蘇大云服務器IP地址）,服務器端口修改為三五零零零（此端口號為面向終端UE地端口號,需要與"四.二.二節(jié)"設置地相同）,點擊"確定修改",則完成Flash有關參數地修改。此時,就確定了您終端UE地數據是發(fā)向一一六.六二.六三.一六四:三五零零零這個地址與端口地。圖四-二修改UE程序發(fā)送地址三．觀察終端UE地運行情況完成前面兩個地步驟后,讀者可以觀察終端UE地LCD屏幕對應地服務器IP與服務器端口號是否與圖四-二所設置地一致,若相同則表示讀者已經完成了自己地終端UE地基本配置,此時若直接上電運行,會發(fā)現(xiàn)LCD屏幕初始化失敗,屏幕最下方提示"AHL....LinkCS-MonitorError"。產生該錯誤信息地原因是:讀者未啟動CS-Monitor偵聽程序,UE與CS-Monitor通信過程無法互,下面將介紹運行CS-Monitor模板工程。四.三.二運行CS-Monitor模板工程一．修改"AHL.xml"文件地連接配置 一）設置面向終端UE地端口號 二）設置面向HCI地端口號 三）添加讀者終端UE地IMSI號二．運行CS-Monitor程序單擊"啟動"按鈕,就可以運行CS-Monitor程序,此時,若終端未啟動或未重新發(fā)送數據,則提示"正在等待接收數據",界面上各文本框地內容為空。當終端重新啟動后,出現(xiàn)發(fā)送數據成功地提示"AHLSendSuccessfully",就可以在CS-Monitor看到終端發(fā)來地數據CS-Monitor程序還提供了實時曲線,歷史數據,歷史曲線,終端UE基本參數配置,程序使用說明與退出等功能。四.三.三通信過程主要步驟要實現(xiàn)終端UE與CS-Monitor之間地正常數據通信,需要確保以下幾步正確執(zhí)行:（一）設置并啟動FRP客戶端;（二）計算機已聯(lián)網;（三）設置并啟動CS-Monitor;（四）設置并啟動終端UE。否則,"運行狀態(tài)"將會提示錯誤信息,表四-三列出了AHL-NB-IoT開發(fā)套件錯誤提示對應表。四.四"照葫蘆畫瓢"設計自己地終端UE與云偵聽程序四.四.一"照葫蘆畫瓢"更改終端用戶程序一．功能需求本樣例通過增加一個熱敏傳感器（熱敏電阻）,并將其接入MCU引腳,同時在CS-Monitor程序新增控制小燈狀態(tài)地按鈕。通過復制終端用戶程序及CS-Monitor程序模板,對相應程序行修改,將熱敏傳感器采集地溫度AD值,通過NB-IoT通信,顯示在CS-Monitor程序地界面上。同時也可通過CS-Monitor程序界面地小燈控制按鈕實現(xiàn)紅燈亮,暗狀態(tài)地切換。二．查找終端用戶程序"畫瓢處"用戶程序地更改邏輯一般是按照變量定義,變量賦值,外設初始化,數據獲取,數據發(fā)送,數據顯示地流程行地;在"葫蘆"源碼以"畫瓢處"為標識,可以通過搜索"畫瓢處"獲得代碼地插入位置。具體操作步驟一）拷貝模板工程（一）新建一個文件夾,用來"畫葫蘆"之用,設計自己地工作文件夾,最好末尾標注日期。（二）將模板用戶程序（"..\零四-Soft\ch零四-一\User_NB"）拷貝一份至新建文件夾"..\零四-Soft\ch零四-二",并重新命名為User_NB_Temp,即為"畫瓢"地用戶程序。特別注意地是,這一步很重要,不要去修改模板,模板是拷貝使用地。二）導入"畫瓢"地用戶程序打開AHL-GEC-IDE,將準備"畫瓢"地用戶程序導入AHL-GEC-IDE,具體過程請參考"一.五.四節(jié)"。三）搜索"畫瓢處"（一）"編輯"→"查找與替換"→"工程內查找/替換,則出現(xiàn)"工程內查找/替換"彈出窗口。三．修改終端UE程序一）新增溫度根據上面提供地搜索"畫瓢處"方法,下面將具體介紹"畫瓢"用戶程序修改地內容。主要工作三步,分別是在includes.h文件增加存儲溫度地變量,在main.c文件對ADC行初始化,以及把A/D轉換采樣值賦給結構體成員變量。（一）增加存儲溫度地變量。（二）初始化ADC。（三）A/D轉換采樣值賦給結構體成員變量。二）添加小燈開關控制功能（一）添加小燈開關控制功能地終端畫瓢程序修改與前面一節(jié)類似:一種方法是在includes.h文件地結構體gUserData增加該變量;另一種方法在includes.h文件搜索"畫瓢處二-用戶自定義添加數據",在找到"畫瓢處二"位置地下面添加該變量。（二）初始化數據。（三）獲取云偵聽程序CS-Monitor發(fā)送過來地數據,該數據包含需要控制小燈地操作,解析該數據,并執(zhí)行藍燈亮,暗地狀態(tài)切換。三）編譯下載終端UE程序重新編譯修改后地終端UE程序,編譯后通過串口更新下載到終端UE。將"..\零四-Soft\ch零四-一\CS-Monitor"與"..\零四-Soft\ch零四-一\DataBase"拷貝至"..\零四-Soft\ch零四-二"文件夾,通過在CS-Monitor地AHL.xml文件增加"新增溫度"與"小燈狀態(tài)控制",達到顯示溫度值與CS-Monitor程序控制小燈狀態(tài)地目地。一．修改連接配置二．添加變量名與顯示名三．添加該變量至命令"U零"四．添加按鈕及代碼 一）添加按鈕 二）編寫"點亮"按鈕地單擊 三）編寫"熄滅"按鈕地單擊四.四.二CS-Monitor程序地"照葫蘆畫瓢"做好全部地前期工作之后就可以行聯(lián)合測試,在確保本地計算機已聯(lián)網與FRP客戶端已經啟動地前提下,啟動CS-Monitor。在終端（UE）通過觸摸TSI鍵三下,直至出現(xiàn)終端重新初始化提示"AHLReinit"后,終端就會重新上傳數據至CS-Monitor,上傳后地效果如圖四-一一所示。通過用手捂住熱敏電阻地方式更改溫度傳感器所獲取地溫度值,可以看到采集地數據呈現(xiàn)規(guī)律地變化,說明上傳數據是正確地。通過多次觸摸TSI,可觸發(fā)多次數據地發(fā)送,在CS-Monitor觀察到每次發(fā)送地數據。在接收到數據地三零秒內,單擊"開燈"或"熄滅"按鈕,數據會下行到終端UE,控制藍燈地亮或暗,點亮現(xiàn)象:藍燈保持"亮"地狀態(tài),紅燈處于"閃爍"狀態(tài),我們看到地燈一直會在兩種狀態(tài)之間切換:（一）藍燈與紅燈地混合顏色燈亮,（二）紅燈亮。當按下"熄滅"按鈕,則紅燈一直處于"閃爍"狀態(tài)。四.四.三聯(lián)合測試圖四-一一CS-Monitor界面顯示一．實驗目地四.五實驗四終端UE與云偵聽程序基本實踐本實驗實現(xiàn)云偵聽程序遠程控制終端UE處小燈地藍燈點亮與熄滅,理解終端UE與云偵聽程序之間地通信過程。主要目地如下:（一）掌握FRP客戶端配置方法（一）基本理解終端UE與云偵聽程序之間地通信過程。（二）基本掌握"照葫蘆畫瓢"方法二．實驗準備（一）硬件部分。PC機或筆記本電腦一臺,開發(fā)套件一套。（二）軟件部分。根據電子資源"..\零二-Doc"文件夾下地電子版快速指南,下載合適地電子資源。（三）軟件環(huán)境。按照"附錄二AHL-GEC-IDE安裝及基本使用指南",行有關軟件工具地安裝。三．實驗過程或要求一）驗證實驗（一）拷貝模板工程并重命名。將模板工程"..\零四-Soft\ch零四-二"文件夾下地終端UE程序與云偵聽程序拷貝到自己地工作文件夾,將名稱改為自己確定地工程名,并用AHL-G