Подключение модуля sim800l к микроконтроллеру esp8266

Расширение размера буфера SoftwareSerial на Arduino

Если ваше сообщение достаточно длинное, как и наше, вы, вероятно, получите его с пропущенными символами. Это не из-за неисправного кода. Ваш буфер приема заполняется и отбрасывает символы. А вы не читаете из буфера достаточно быстро.

Самое простое решение – увеличить размер буфера со стандартного размера с 64 до 256 байт (или меньше, в зависимости от того, что у вас заработает).

На компьютере с Windows перейдите в C:\Program Files (x86) → Arduino → hardware → Arduino → avr → libraries → SoftwareSerial (→ src для более новой версии Arduino IDE). Откройте SoftwareSerial.h и измените строку:

на

Сохраните файл и попробуйте скомпилировать скетч еще раз.

Рисунок 22 – Расширение размера буфера на Arduino

GSM GPRS в Arduino

Модули GSM GPRS

GSM модуль используется для расширения возможностей обычных плат Ардуино – отправка смс, совершение звонков, обмен данными по GPRS. Существуют различные виды модулей, наиболее часто используемые – SIM900, SIM800L, A6, A7.

Описание модуля SIM900

Модуль SIM900 используется в различных автоматизированных системах. С помощью интерфейса UART осуществляется обмен данными с другими устройствами. Модуль обеспечивает возможность совершения звонков, обмен текстовыми сообщениями. Работа модуля релизуется на компоненте SIM900, созданным фирмой SIMCom Wireless Solution.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 4,8-5,2В;
  • В обычном режиме ток достигает 450 мА, максимальный ток в импульсном режиме 2 А;
  • Поддержка 2G;
  • Мощность передачи: 1 Вт 1800 и 1900 МГц, 2 Вт 850 и 900 МГц;
  • Имеются встроенные протоколы TCP и UDP;
  • GPRS multi-slot class 10/8;
  • Рабочая температура от -30С до 75С.

С помощью устройства можно отслеживать маршрут  транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS устройством. Возможность отправки смс-сообщений используется в беспроводной сигнализации и различных охранных системах.

Описание модуля SIM800L

Модуль выполнен на основе компонента SIM800L и используется для отправки смс, реализации звонков и обмена данными  по GPRS. В модуль устанавливается микро сим карта. Устройство обладает встроенной антенной и разъемом, к которому можно подключать внешнюю антенну. Питание к модулю поступает от внешнего источника либо через DC-DC преобразователь. Управление осуществляется с помощью компьютера через  UART, Ардуино, Raspberry Pi или аналогичные устройства.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 3,7В – 4,2В;
  • Поддержка 4х диапазонной сети 900/1800/1900 МГц;
  • GPRS class 12 (85.6 кБ/с);
  • Максимальный ток 500 мА;
  • Поддержка 2G;
  • Автоматический поиск в четырех частотных диапазонах;
  • Рабочая температура от –30С до 75С.

Описание модуля A6

Модуль A6 разработан фирмой AI-THINKER в 2016 году. Устройство используется для обмена смс-сообщениями и обмена данными по GPRS. Плата отличается низким потреблением энергии и малыми размерами. Устройство полностью совместимо с российскими мобильными операторами.

Технические характеристики:

  • Диапазон напряжений 4,5 – 5,5В;
  • Питание 5В;
  • Диапазон рабочих температур от -30С до 80С;
  • Максимальное потребление тока 900мА;
  • GPRS Class 10;
  • Поддержка протоколов PPP, TCP, UDP, MUX.

Модуль поддерживает карты формата микросим.

Описание модуля A7

A7 является новейшим модулем от фирмы AI-THINKER. По сравнению со своим предшественником A6 имеет встроенный GPS, позволяющий упрощать конструкцию устройства.

Технические характеристики:

  • Диапазон рабочих напряжений 3,3В-4,6В;
  • Напряжение питания 5В;
  • Частоты 850/900/1800/1900 МГц;
  • GPRS Class 10: Макс. 85.6 кбит;
  • Подавление эха и шумов.

Устройство поддерживает микросим карты. Модуль поддерживает обмен звонками, обмен смс-сообщениями, передачу данных по GPRS, прием сигналов по GPS.

Код Arduino – прием вызова

Прием звонка не требует специального кода; вы просто должны продолжать слушать плату расширения SIM900. Тем не менее, вы можете найти этот скетч очень полезным, когда вам нужно инициировать действие при получении звонка с определенного номера телефона.

Входящий вызов обычно обозначается как «» в мониторе последовательного порта, за которым следуют номер телефона и идентификатор звонящего. Чтобы принять или сбросить вызов, используются следующие AT команды:

– принимает входящий звонок.

– сбрасывает звонок. При прекращении вызова в монитор последовательного порта отправляется сообщение NO CARRIER, указывающее, что вызов не может соединиться.

Ниже приведен вывод в мониторе последовательного порта, показывающий вызов, полученный платой расширения SIM900 GSM/GPRS Shield.

Рисунок 25 – Звонок на SIM900 GSM ShieldРисунок 26 – AT команды SIM900 GSM Shield для приема вызова на Arduino

Топ 6 самых популярных модулей

Представленные ниже модули – популярный продукт для монтажа систем автономной сигнализации и иных проектов, для передачи управляющего сигнала через сети мобильных операторов.

Под модулем понимается изделие, состоящие из платы и элементов на ней (включая компонент, состоящий из чипсета и приемопередатчика). Компонент находятся под крышкой в едином форм-факторе (напоминает процессор для материнской платы компьютера). Распайка на плате расширения происходит через торцевые контактные ножки. Такая полноценная плата и называется модулем. Если на ней есть множество других элементов, ее иногда именуют шилд.

Ниже будут приведены модули, такие как Neoway M590, A6 и A7, и прочие, представлены их характеристики.

SIM900

Разработанный компанией SIMCom Wireless Solution модуль SIM900 подключается и обменивается данными через распространенный физический протокол передачи данных UART. Подключение к ПК осуществляется через USB-UART преобразователь.

Плата позволяет в двухстороннем режиме работать с сообщениями и звонками адресата.

Спецификация:

  1. Диапазон частот EGSM900, DCS1800, GSM850, PCS1900.
  2. Напряжение 3,2-4,8 В.
  3. Сила тока в режиме простоя – 450 мА.
  4. Максимальный ток – 2 А.
  5. Канал связи до 14.4 кбит/с.
  6. Диапазон температур от -30 °C до +80 °C без искажения, и от -40 °C до +85 °C, с незначительным отклонением радиочастотных характеристик, с сохранением работоспособности.
  7. Вес 6,2 г.
  8. Размеры 24 x 24 x 3 мм.

У компонента есть модификации: 900B, 900D, 900TE-C, 900R 900X. У каждой модификации своя специфика. SIM900D дополнен блоком заряда аккумулятора, а в SIM900X введены новые режимы энергосбережения, что позволяет использовать модули в современных системах трекинга автомобилей, охранной и промышленной автоматики. Все модификации компонентов можно найти в едином форм-факторе SMT, с торцевыми контактами под пайку. Но, не исключены варианты нахождения в других форм факторах.

SIM800L

Основа модуля – компонент SIM800L с реализацией обмена данными по каналам GSM и GPRS с помощью дуплексного режима. В модуль устанавливается SIM-карта, есть встроенная антенна и выход под еще одну антенну. Питание на плату подается через преобразователь напряжения DC-DC. Еще, есть возможность подключиться к другому источнику питания. Интерфейс подключения – UART.

Спецификация:

  1. Четырехдиапазонный сотовый терминал.
  2. Напряжение 3,8-4,2В.
  3. Ток в режиме ожидания – 0,7 мА. Предельный ток – 500 мА.
  4. Слот
  5. Поддержка 2G сети.
  6. Диапазон температур от -30 °C до +75 °C.
GSM/GPRS-модуль SIM800L (#1) - как выбрать, подключение, введение в AT-командыGSM/GPRS-модуль SIM800L (#1) — как выбрать, подключение, введение в AT-команды

A6

Шилд A6 работает в сетях мобильной связи и позволяет принимать и передавать сигналы с помощью GSM и GPRS. Модуль, созданный компанией AI-THINKER несколько лет назад, успешно показал себя и пользуется популярностью в системах автоматики.

ТТХ А6:

  1. Четырехдиапазонный сотовый терминал.
  2. Напряжение питания 5 В.
  3. Ток в спящем режиме – 3 мА.
  4. Ток режима ожидания – 100 мА.
  5. Ток режима соединения – 500 мА.
  6. Ток пиковой нагрузки – 2А.
  7. Разъем
  8. Скорость GPRS во время передачи сигнала 42,8 Кбит/сек.
  9. Температура от -30 °C до +80 °C.
A6 modemA6 modem

A7

Новый модуль А7 отличается от предшественника тем, что в него встроен GPS. Это решение позволило упростить конструкцию платы.

Основные параметры:

  1. Четырехдиапазонный сотовый терминал.
  2. Напряжение 3,3-4,6 В.
  3. Напряжение питания 5В.
  4. 10 Класс GPRS: канал передачи данных 85,6 кбит/с.
  5. Jammer эха и шумов.
GSMGPRS модем с GPS приемником AI-Thinker A7GSMGPRS модем с GPS приемником AI-Thinker A7

Neoway M590

Модуль на основе компонента Neoway M590 позволяет принимать звонки, обмениваться данными и сообщениями. Имеет интерфейс подключения UART.

Характеристики:

  1. Диапазон частот EGSM900, DCS1800.
  2. 10 Класс
  3. Напряжение 3,3-5 В.
  4. Пиковый ток 2 А.
  5. Рабочий ток 210 мА.
  6. Коммуникационный сигнал 3,3 В.
  7. Температура от -40 °C до +80 °C.

Подключая модуль к контроллеру, потребуется преобразователь 3,3 В -> 5 В.

GSM GPRS модуль SIM900

На базе модуля SIM900 разработали и успешно используют SIM900 GSM GPRS Shield, в качестве модуля для подключения к Arduino UNO. По сравнению с остальными платами, стоимость этой на порядок дороже, и она укомплектована множеством разъемов и контактов. Среди основных параметров:

  1. Подключается плата к Arduino Mega и UNO.
  2. Четыре рабочих частоты, как и в остальных платах.
  3. Низкое энергопотребление 1.5 А в спящем режиме.
  4. GPRS мульти-слот класса 10/8.
  5. Рабочие температуры от -40°C до +85 °C.
GSMGPRS shield SIM900, Первый взглядGSMGPRS shield SIM900, Первый взгляд

Плюсы и минусы самодельной сигнализации на Arduino

Универсальность Arduino, и зачастую не самое лучшее качество неофициально выпускаемых плат микроконтроллера, приводят к некоторым проблемам в их использовании. Кроме того, GSM модуль, по сути сам такой же по структуре, как и управляющий аппарат, не отличается избыточной надежностью. Основная причина, конечно же, заключена в перебоях электропитания, почему и стоит для снабжения энергией сигнализации использовать контроль состояния и отдельные батареи. Известность ресурса последних окажет неоспоримую помощь в процессе эксплуатации системы безопасности.

Еще один метод борьбы с зависанием устройств уже изначально внесен в конструкцию. Речь идет о RTC плате часов, которая перегружает весь комплекс оборудования при отсутствии ответа от него в течение определенного времени.

Еще одной проблемой зачастую становятся неверные показания датчиков при температуре окружающей среды ниже 5 °С. К сожалению, этой неприятности в основном подвержен сам модуль, определяющий нагрев окружающей среды и сенсор движения. Что в настоящем случае может помочь — это подборка качественных комплектующих доверенных производителей и нахождение Arduino, со всеми дополнительными компонентами в тепле.

Тем не менее, есть и большой плюс у самодельной сигнализации. Равная ей по возможностям, но произведенная уже конечным образом, стоила бы десятки тысяч рублей. Затраченная сумма же на выполненную самостоятельно, даже с учетом всех требуемых компонентов, не выше 1500 р.

11. Геолокация по LBS. и микрофон

На основании УК РФ Статья 138.1. «Незаконный оборот специальных технических средств, предназначенных для негласного получения информации» и ч.1 ст.376 УК Беларуси «Незаконное изготовление, приобретение либо сбыт средств для негласного получения информации»
запрещается вносить конструктивные изменения в устройство, а именно подпаивать микрофон и вносить изменения в прошивку, что может превратить ваше устройство в спейц средство и у вас будут проблемы с законом.

Запрещается заливать скетч с раскоментированной строками:

Код только для ознакомления.

Хотя это не GPS треккер, но в теории модем может определять свое расположение по информации базовых станциий сотового оператора, аналогично как и в смартфонах без GPS, точность при этом составляет от 100 до 800 м, в зависимосте от местности, в городе обычно 100-200 м.

Работа прошивки с гелокацией это только теория, и ни в коем образе ниразу не опробывалось на практике, все скриншоты это плод работы в фотошоп, координаты придуманные.

Возможные проблемы и их устраниение:

  • Модем постоянно отваливается от сети — подать стабильное питание 3.5-4.4V c пиковым током в 3A !

  • После подачи питания модем не возвращает , и , модем не определил скрость, решение — швырнуть в модем команду которая настроит в модеме скорость порта 9600, режим ЭХО, детектирование DTMF сигналов, тип кодировки СМС, автоизвещение о входящем смс, длительность тоновых сигналов, отображение ошибок и сохранит все настройки в энергонезависимую память.

  • если ардуино постоянно перезагружется (не снимает трубку), то навешиваем дополнительных керамических конденсаторов на 0,1мкф на шину питания 3.3V Ардуино как можно ближе к микросхеме, и заменяем спиральную антенну на выносную, вся проблема из-за ВЧ наводок от переотражения в машине

  • если устройство включает стартер на рабртающем двигателе то не подключен провод обратной связи — подключите его

  • если машина заводится и потом сама себе глошнет, то устройство не корректно замеряет напряжение заряда, необходима калибровка. Если напряжение в мониторе порта не соответствует действительности, то необходимо экспериментально подобрать , пока напряжение на мультиметре и в мониторе порта не окажутся приблизительно одинаковыми.

  • если зажигание включается , стартер крутит, но двигатель не заводится, то подберите другое количество витков на катушке импровизированного обходчика иммобилайзера

  • если температура с датчиков не отображется в СМС отчете, то они физически не подключены

  • если модуль ревизии ниже Revision:1418B04SIM800L24 то скорее всего AT+CREC работать не будет

Задачи GSM модуля:

  • Отправлять данные о времени работы насоса полива;
  • Отправлять температуру насоса и воды;
  • Принимать данные с веб-сервера о статусе вкл/выкл насоса.

Первым делом в корневом каталоге сервера создаем файл index.php.

На Листинге 2 показан начальный код разметки HTML страницы.

Листинг 2. Начальный код разметки HTML страницы.

В моем случае веб-страница будет открываться только в телефоне, поэтому выберем самый простой дизайн для нее. При желании можно сделать страницу более удобной и информативной.

Результат открытого в браузере файла index.php показан на Рисунке 7.

Рисунок 7. Результат открытого в
браузере файла index.php.

Добавим пару кнопок на включение насоса и создадим txt файл на сервере для сохранения данных о статусе работы насоса. Кнопки выполним в виде картинок, а их обработку сделаем с помощью AJAX (технология взаимодействия с сервером без полной перезагрузки html-страницы, использует JavaScript). Для этого перед тегом вставляем код, показанный в Листинге 3.

Листинг 3. AJAX обработчик.

Определение картинок кнопок включим в форму. При нажатии на картинку будет записываться значение статуса в файл pomidor.txt. Код обработки кнопок показан в Листинге 4.

Листинг 4. HTML код обработки кнопок.

В коневом каталоге создаем папку transfer и файл pomidor.php, код из которого приведен в Листинге 5.

Листинг 5. PHP скрипт записи статуса кнопки.

Рисунок 8. Основной интерфейс управления.

Для полученных значений создаем еще одну папку txt и файл pomidor.txt. Добавляем картинку насоса и получаем минимальный интерфейс управления, который показан на Рисунке 8. На Рисунке 9 показан результат нажатия на кнопку «Выкл». Соответственно, если нажмем на кнопку «Вкл», то будет результат «ON».

Рисунок 9. Запись данных на сервер в результате
нажатия на кнопку «Выкл».

Сделаем так, чтобы при переключении статуса, менялась картинка насоса. Для этого в поле расположения картинки насоса добавим код (Листинг 6).

Листинг 6. PHP скрипт изменения картинки статуса работы насоса.

Создаем функцию «Nasos», которая каждую секунду читает и сравнивает значение с файла pomidor.txt. В зависимости от результата меняется картинка визуализации насоса. На Рисунке 10 показан пример визуализации насоса при нажатии на кнопку «Вкл».

Рисунок 10. Визуализация статуса включенного насоса.

По аналогии добавим вывод температур и времени полива (Рисунок 11).

Рисунок 11. Законченный интерфейс управления.

Вопросы безопасности, в случае атаки на веб сервер, выходят за рамки данного повествования, поэтому опустим их.

Шаг 5. Код проекта

Код также очень прост и его довольно легко понять. Скачать или скопировать код можно ниже:

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(7, OUTPUT);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);
  if (sensorValue > 50)
{
  digitalWrite(7, HIGH);
  Serial.println("Rumble on");
delay(1000);
}
else
{
  digitalWrite(7, LOW);
  Serial.println("Rumble off");
delay(100);
}
}

В настройке void мы говорим, что вывод 7 будет выступать в качестве выходного сигнала, так как это будет наш светодиодный вывод. Затем в цикле void, мы говорим, что sensorValue является аналоговым значением pin A0, которое затем используется в выражении if.

Оператор if утверждает, что если sensorValue больше 50, то включить контакт 7, который является светодиодным выводом, и отправить обратно «Rumble On» на последовательный монитор. Если значение sensorValue меньше 50, то выключить светодиод и отправить обратно «Rumble Off» на последовательный монитор.

Откройте код в IDE Arduino, загрузите его на свою плату и протестируйте.

Устройство и характеристики

Устройство отправляет SMS при возникновении следующих событий:

  • открытие двери (герконовый датчик);
  • резкое изменение освещения (фоторезистор);
  • движение (PIR датчик);
  • выход температуры из заданного диапазона;
  • низкое напряжение батареи.

Пример SMS с событием

Также, раз в сутки можно настроить время ежедневного отчета

Питается устройство от 3-х батареек AA. Расчетное время работы ≥6мес.

Настройка устройства, считывание логов событий и построение месячного графика температуры происходит с помощью утилиты (Python 2.7 + Tk + pyserial + matplotli).

Основное окно утилиты настройки

Окно лога событий

Окно лога температуры

Загрузка кода

Для правильной работы системы в сети нужно ее зарегистрировать. В разделе «Выбор сети» надо выбрать ручное или автоматическое определение оператора.

Чтобы в процессе использования управлять устройством через монитор порта, необходимо ввести образцы команд и кодов через компьютер.

В библиотеке Software Serial в начале работы прописывают скетч:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#include
 
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
 
void setup() {
	Serial.begin(19200);
	Serial.println("Gооdnight mооn!");
 
	mySerial.begin(19200);
	mySerial.println("AT");
}
 
void loop() {
	if (mySerial.available())
		Serial.write(mySerial.read());
 
	if (Serial.available())
		mySerial.write(Serial.read());
}

В AT Command Tester Tool нажимают «Найти порты», выбирают BaudRate (19200), устанавливают нужную скорость передачи и нажимают Connect на AT Command Tester. Система отправит запрос на устройство и подключится.

Для настройки отправки и получения SMS код такой:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
void sms(String text, String phone) {
	Serial.println("SMS send started");
	mySerial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\"");
 
	delay(1000);
 
	mySerial.print(text);
 
	delay(300);
 
	mySerial.print((char)26);
 
	delay(300);
 
	Serial.println("SMS send finish");
 
	delay(3000);
}
GSM/GPRS-модуль SIM800L (#1) - как выбрать, подключение, введение в AT-командыGSM/GPRS-модуль SIM800L (#1) — как выбрать, подключение, введение в AT-команды

Добавив процедуру в конце скетча, ее нужно вызвать из основного цикла, задав команду: sms(String(«текст СМС на английском языке»), String(«№ телефона»)).

Для проверки правильности настроек в пустой строке задают команду АТI и нажимают «Ввод». Если все сделано верно, то в окне появится информация о модели модуля.

Запись бинарного файла EAT в память программ модуля

Для загрузки бинарного файла EAT в модуль потребуется программа SIMCom_SIM800H_EAT_flash_Tool (рис. 11).

Рис. 11. Окно программы SIMCom_SIM800H_EAT_flash_Tool для загрузки бинарного файла EAT в GSM-модуль

Модуль SIM800H позволяет загружать ПО через интерфейс USB или UART. В качестве интерфейса для загрузки пользовательского ПО выберем USB. Для этого настроим соответствующим образом программу SIMCom_SIM800H_EAT_flash_Tool.exe, пройдя по меню Options->USB Download/Readback. Также потребуется стереть содержимое FAT-модуля, а для этого пройдем по меню Options->Format FAT (Auto)->Format FAT->OK.

Укажем путь к пользовательскому ПО, к файлу SIM800H32_EAT.cfg, нажав кнопку Scatter/Config File. Он должен быть расположен в директории, где расположен проект (указывался при создании проекта), а в данном примере путь такой: C:\Documents and Settings\Administrator\workspace\SIM800H_EAT_140516_ECLIPSE\core\SIM800H32_EMBEDDEDAT\. Окно программы при этом должно выглядеть так, как на рис. 12.

Рис. 12. Окно программы SIMCom_SIM800H_EAT_flash_Tool после настройки

Далее:

  • Готовим отладочное средство (см. рис. 6), подав питание 5 В от сетевого адаптера, предварительно установив переключатели POWER в состояние «ON», DOWNLOAD — в состояние «OFF».
  • Подключаем SIM800H к ПК через кабель USB, при этом потребуется установка USB-драйвера виртуального COM-порта MS_USB_ComPort_Driver_exe_v1.1032.
  • Устанавливаем переключатель POWER в состояние «OFF», а DOWNLOAD — «ON».
  • Нажимаем в окне программы кнопку Download.
  • Переводим переключатель POWER обратно в состояние «ON», при этом начнется процесс загрузки ПО, по окончании которого появится окно (рис. 13).

Рис. 13. Окно программы SIMCom_SIM800H_EAT_flash_Tool после успешной загрузки пользовательского ПО в модуль

Теперь ресурсы модуля SIM800H находятся в полном распоряжении пользовательского кода. После того как пользовательский код будет полностью отлажен и протестирован «в полях», у разработчика возникнет вопрос, как организовать массовое производство устройств с модулем SIM800H. Первой мыслью будет производить загрузку ПО в модуль на производстве после монтажа модулей на плату, но есть и другой вариант. Компания SIMComWireless Solutions предоставляет возможность по предварительной договоренности производить и поставлять через локальных дистрибьюторов модули с загруженным на заводе пользовательским ПО. Такая модель работы возможна при условии подписания соответствующего соглашения о неразглашении, которое в большей степени защищает разработчика ПО от несанкционированного распространения интеллектуальной собственности, что для SIMCom Wireless Solutions является важным аспектом в работе с клиентами по всему миру.

В данной статье было подробно рассказано о технологии Embedded AT, которая открывает для разработчика новые возможности для миниатюризации и удешевления текущих разработок с применением GSM-модулей сотовой связи. В статье не только объясняются теоретические идеи технологии Embedded AT, но и детально на практических примерах показан порядок работы с сопутствующим программным обеспечением для создания пользовательского ПО и его загрузки в GSM-модуль SIM800H. Следуя указаниям, приведенным в данной статье, разработчик сможет максимально быстро начать работу и оценить удобство и функциональность такого решения, как Embedded AT.

Подключение платы расширения SIM900 GSM/GPRS Shield к Arduino UNO

Теперь, когда мы знаем всё о плате расширения, мы можем подключить её к нашей плате Arduino!

Для начала подключите контакты D7 (Tx) и D8 (Rx) на плате расширения к цифровым выводам 7 и 8 на Arduino. Поскольку для связи с платой расширения мы будем использовать программный последовательный порт, убедитесь, что перемычки установлены на выбор программного последовательного порта.

Рисунок 11 – Подключение платы расширения SIM900 GSM/GPRS Shield к Arduino UNO

Подключите плату расширения к внешнему источнику питания 5В 2A. Не поддавайтесь искушению подключить ее к источнику питания 5В на Arduino, так как плата расширения может не работать из-за недостатка тока источника питания. Также убедитесь, что вы выбрали внешний источник питания с помощью ползункового переключателя рядом с разъемом питания.

Теперь подключите все земли в схеме.

Наконец, подключите антенну, вставьте полностью активированную SIM карту в держатель.

Основные особенности

На текущий день уже представлена масса аппаратных платформ, а также есть большое разнообразие микроконтроллеров, они получают информацию от внешних датчиков, далее происходит обработка данных и сигнал передается исполнительному механизму. Платформа Arduino во многом упрощает выполнение многочисленных задач и отличается действительно большим перечнем преимуществ, в сравнении с другими подобными устройствами. К основным преимуществам стоит отнести:

  1. Доступную цену. Платформа отличается своей небольшой стоимостью в сравнении с другими аналогичными системами. Но при этом тут есть весь необходимый набор функций для обеспечения полной безопасности.
  2. Кросс-платформенность. Программное обеспечение Arduino может эффективно взаимодействовать с Linux, Windows, Macintosh-OSX.
  3. Простой процесс программирования. Для того чтобы настроить микроконтроллер применяется среда программирования Processing. Данный вариант отлично подходит не только для профессионала, но и также для пользователя, который еще не имеет навыков работы с подобными устройствами.
  4. Всегда можно модернизировать систему. Благодаря специальному программному обеспечению и открытому коду, можно адаптировать охранную систему по собственным требованиям, но в таком случае нужно иметь некоторые навыки. Arduino отличается высокой надежностью, и даже наиболее старые модели соответствуют всем современным требованиям и обеспечивают надежную защиту. Что касается новых разработок, то тут имеется обширный перечень функций и гарантирует полная безопасность.

Протокол TCP/IP в М2М

Рис. 1. Обобщенная схема системы сбора данных посредством сети GSM

Обобщенная схема любой системы сбора данных построена на принципах клиент-серверного подключения (рис. 1). То есть где-то в сети есть сервер, который ждет подключения М2М-устройств и принимает от них полезные данные (расход топлива, координаты перемещения объекта, температура, тревожный сигнал, количество потребленной электроэнергии и т. п.) в зависимости от приложения и задач, выполняемых системой. В качестве клиентов в такой схеме выступают устройства на базе GSM/GPRS-модуля и управляющий контроллер (хост): модуль предоставляет доступ в Интернет, а хост управляет этим процессом. Такие клиент-серверные соединения для передачи данных, как правило, используют протокол TCP/IP.

Опытные разработчики знают, что посредством GSM/GPRS-модуля можно выйти в Интернет и подключиться к серверу двумя способами при помощи протокола канального уровня PPP или встроенного протокола TCP/IP. Оба варианта доступны в GSM/GPRS-модулях серии SIM800.

Когда в распоряжении клиентской части имеются продвинутые аппаратные ресурсы хоста и ОС типа Linux или Android, для выхода в Интернет часто применяют протокол PPP. Протоколы до уровня приложений при этом реализованы в самой ОС хоста. Но это относится к небольшому числу случаев. В подавляющем большинстве М2М-приложений ставятся жесткие требования к стоимости проекта, который подразумевает недорогой хост с небольшой памятью и простейшей ОС (без особых изысков). Реализация собственного стека протоколов (надстройка над PPP) в таком случае часто выводит проект за временные рамки сдачи работ и рамки бюджета единицы изделия.

Рис. 2. Граф процессов и состояний стека протоколов TCP/IP

В таких случаях более оправданным является применение встроенного стека TCP/IP-модуля, т. к. значительно упрощается процесс отладки и удешевляется стоимость конечного изделия. Разработчику не нужно знать/помнить принципы сетевых протоколов, тайминги, инкапсуляцию и т. д. (рис. 2), не нужно обрабатывать кадры, пакеты и сегменты данных. При работе со встроенным TCP/IP-стеком модуля хост имеет дело лишь с потоком полезных данных (рис. 3), обмениваясь ими с сервером на прикладном уровне стека протоколов.

Рис. 3. Стек протоколов TCP/IP

GSM/GPRS-модуль, управляемый хостом через последовательный порт UART, берет на себя общение с сетью сотовой связи и работу в IP-сети. Хосту для этого предоставляется командный интерфейс, т. е. доступ к сетевым функциям происходит посредством простой и понятной системы AT-команд . При этом все сложные сетевые процессы, такие как активация контекста, открытие сессии, передача данных, закрытие сессии и т. д., скрыты от хоста.

Кстати, надо сказать, что протокол TCP/IP, наряду с другими протоколами, к примеру UDP/IP, очень удобен для систем, требующих надежности передачи данных, т. к. в его основе заложены принципы подтверждения и повтора посылок в случае потери пакетов. Прикладному уровню не нужно заботиться об организации повторного запроса данных.

Возможно, вам также будет интересно

Представление новой спецификации беспроводных персональных сетей Bluetooth 5 было встречено с большим энтузиазмом, однако появление на свет этой версии Bluetooth вызвало целый ряд ошибочных представлений и даже откровенной лжи. Предлагаемая статья направлена на то, чтобы развенчать наиболее распространенные мифы о Bluetooth 5.

В статье рассматривается новое направление в радиосвязи — передача цифровой информации в диапазоне миллиметровых электромагнитных волн. Раскрываются физические особенности этого вида электромагнитного излучения, влияние различных деструктивных факторов на процесс передачи информации в этом диапазоне. Рассматриваются особенности построения каналов передачи информации, приводятся примеры конкретн…

Mетод непосредственной модуляции с использованием комплексных сигналов все чаще применяется при реализации сигнальных трактов передатчиков в базовых станциях систем сотовой связи, системах WiMAX, беспроводных системах «точка-точка» и т. п.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Как вы можете видеть, мы подали питание на GSM модуль с помощью адаптера на 12V 1A, а на плату Arduino мы подали питание с помощью батарейки 9V, голосовой модуль ISD 1820 запитывается от платы Arduino. Записанный голос с данного модуля (с его контактов динамика) мы можем непосредственно передавать на контакты микрофона GSM модуля.

Плата Arduino и GSM модуль соединены по последовательному каналу связи, контакт Tx модуля подсоединен к контакту 9 платы Arduino, а контакт Rx модуля — к контакту 10 платы Arduino. Это позволит плате Arduino «прослушивать» GSM модуль. Когда на GSM модуль будет поступать входящий звонок плата Arduino будет обнаруживать это. Когда плата Arduino удостоверится в том, что звонок активен, она будет воспроизводить голосовое сообщение с голосового модуля при помощи подачи сигнала высокого уровня на свой контакт 8 в течение 200 мс – таким образом имитируется нажатие кнопки PlayE.

Типовые схемы

Рассмотрим примеры подключения указанных модулей к контроллерам Arduino.

Принцип дальнейших действий во всех случаях общий: GPRS модуль сопрягается с материнской платой главного контроллера. Для правильного выполнения подключения следует изучить инструкцию к используемой модели Arduino, выяснить распиновку на ней и на компоненте сотовой связи. Далее на собранную систему заводится питание. Когда устройство включено, его переходником USB-UART подключают к ПК и создают программу в среде Arduino IDE или другом удобном пакете ПО разработчика.

Рассмотрим несколько примеров сборки аппаратной части.

Arduino Uno и контроллер SIM800L

Поскольку напряжение SIM800L невелико, понадобится преобразователь.

Изучим распиновку устройства:

Последовательность действий:

  • подключаем плату UТO к компьютеру;
  • к ней подводится питание 12 В через конвертер;
  • минус источника выводится на контакт GND Ардуино, а GND — на контакт минуса конвертера;
  • плюс ИП идет к плюсу преобразователя;
  • плюс конвертера — к плюсу блока GSM;
  • минус с «земли» преобразователя на GND сотового блока;
  • RXT и TXD блока на 2, 3 пины микроконтроллера UNO соответственно.

К цифровым выводам можно подключать и другие устройства, объединяя, при необходимости, несколько дополнительных модулей и плат.

UNO и A6

Здесь напряжение питания стандартное, и конвертер в схему не включается. Платы соединяются напрямую.

Общая схема распиновки:

Принцип соединения контактов:

  • UART_RXD выводится на TX 1 UNO;
  • UART_TXD — на RX 0;
  • GND соединяется с GND на GSM-блоке;
  • пин электропитания VCC0 c кнопкой включения PWR-KEY.

Шилд GSM SIM900 и контроллер Arduino Mega

Пиковая сила тока при активации устройства может достигать 2 А, в связи с чем напрямую питание подключать нежелательно. Перед соединением плат нужно поставить SIM-карту в предназначенный для нее слот и установить TX и RX джамперы:

Последовательность дальнейших действий:

  • желтый провод (TX) объединяется с TX Arduino;
  • зеленым соединяются контакты RX;
  • GND выводится на «землю» микроконтроллера.

Проверить собранный гаджет можно следующим экспериментом:

  • соединить GND и RESET главного микроконтроллера;
  • вставить в разъем сим-карту;
  • подать питание на модуль GSM;
  • подключить центральную плату Arduino к ПК через порт USB, нажать кнопку ON;
  • Если все собрано верно, красный светодиод загорится, а зеленый станет мигать.

Голосовой модуль (Voice Module) ISD 1820

Голосовой модуль ISD 1820 может добавить в ваши проекты голосовые объявления. Модуль способен записывать аудио сигнал в течение 10 секунд и затем воспроизводить его когда потребуется. Модуль включает в себя и микрофон, и динамик (8ohms 0.5watts) и выглядит примерно так, как показано на следующем рисунке.

Модуль работает от напряжения +5V и может быть запитан с помощью контактов на его левой стороне. Также на нижней стороне модуля есть 3 кнопки с названиями Rec, PlayE и PlayL. Вы можете записать ваш голос нажимая кнопку Rec и затем воспроизвести его используя кнопку PlayE. При нажатии кнопки PlayL голос будет воспроизводиться так долго, как долго вы держите кнопку. Подать питание на модуль можно непосредственно с платы Arduino. В нашем проекте мы будем управлять контактом PLAYE используя контакт D8 платы Arduino. Таким образом, мы сможем воспроизводить записанный голос всегда, когда мы будем обнаруживать входящий звонок на GSM модуль.

В заключение

Хотелось бы отметить, что настоящий GSM информер безопасности на Arduino, годится не только для охраны квартиры, хозяйственного помещения или каких-либо иных неподвижных объектов. Его прекрасно можно применять и в транспорте, выполнив самодельную автосигнализацию на тех же принципах работы, и используя перечисленные ранее компоненты. Бонусом служит возможность ее расширения, которая позволяет возложить на микроконтроллер дополнительные функции. К примеру, GPS навигатор, который пользуясь возможностями GSM связи, будет информировать владельца о текущем нахождении автомобиля.

Заключение

Возможности микроконтроллера Arduino позволяют создать на его базе практически любой проект домашней или промышленной автоматизации. А если дополнить его комплектом подключения к сотовой сети и соответствующим образом запрограммировать, плата превратится в мощный комплекс удаленного доступа, мониторинга, оповещения и выполнения прочих задач, требующих наличия постоянной связи. GSM-модули доступны, легко устанавливаются и настраиваются, обладают низким энергопотреблением и работают везде в зоне покрытия сотовой сети.

Разумеется, использовать их как средство передачи крупных объемов данных нельзя, поскольку доступ в интернет этим классом устройств обеспечивается только через GPRS, с небольшими скоростями. Но в задачах создания дешевой и надежной охранной системы, комплекса мониторинга или хаба «умного дома» такие решения находят обширное применение — как у энтузиастов, так и профессионалов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий