C语言实现BC28NB模组上报数据到电信云
2024-05-09 19:38:47
目录
前言
一、串口层
1.comport_open()
2.comport_conf()
3.comport_close()
4.int comport_send()
二、指令操作层
1.send_atcmd()：
2.at_fetch()：
三、BC28指令集层
四、NB应用层
1.find_nbiot_dev()：
2.check_nbiot_attach()：
3.set_nbiot_register():
4.nbiot_report_cloud():
总结
前言
在用C语言实现bc28上报数据之前，需要了解bc28NB模组上报阿里云的流程。具体可参考之前的博客：BC28上报数据到电信云平台
为了具有良好的移植性，我将整个项目封装了4层:
1.串口层：这一层封装了端口的打开、初始化、关闭、发送数据和接收数据函数。
2.指令操作层：这一层封装了两个函数，一个是AT指令的发送与回调，另一个是字符串切割获取有用信息。
3.BC28指令集层：这一层封装了移远BC28相关的有用的AT指令。
4.NB应用层：这一层封装了nb模组附着网络、查询硬件信息、设置IOT平台ip和端口、上报数据函数。
通过这种封装，整个项目一层调用一层，使用者最后只需要调用最外层的nbiot层函数即可。在开始编写程序时，首先需要学习一些基本的串口通信属性设置：
一、串口层
串口层的主要功能就是实现串口的打开、关闭、初始化、发送和接收信息操作。串口的这些操作都是通过对串口文件描述符的open、close、read、write实现的，这一部分与socket操作类似。而不同的也是最麻烦的就是串口属性的初始化操作，需要学习termios结构体、以及各种串口属性设置函数大家可以参考其他博主的介绍：termios结构体及相关函数介绍。
为了方便对串口属性的操作，于是我自己定义了一个结构体，用来保存和设置串口属性。相关操作会在下面的串口初始化中阐明。
typedef struct comport_s
{int fd; //串口文件描述符int baudrate; //波特率int databits; //数据位int mSend_Len;//单次最大发送长度char parity; //奇偶校验位int stopbits; //停止位char tty_name[SERLALNAME];//串口名称:"ttyUSB0"char modelname[SERLALNAME];//型号：“BC28”struct termios oldtermios; //串口原始属性
}comport_t;1.comport_open()
这里有一个重要的点就是串口读取（read）数据的阻塞与非阻塞模式，有以下两种方式来控制：
1、open打开串口时，默认是阻塞模式，如果想要设置非阻塞模式那么参数就要加上O_NDELAY/O_NONBLOCK，二者的区别是：在read时，如果读不到数据,O_NDELAY会返回0，由于正常读取到文件末尾时，也会返回0，这样就无法区分是否是遗产隔离，所以就引入了O_NONBLOCK,在读不到数据时，返回-1，并且设置errno为EAGAIN,而读到结尾处，正常返回0。
2、打开串口后，用fcntl（）函数进行设置。
fcntl( fd, F_SETFL, O_NONBLOCK )； //设为非阻塞
fcntl( fd, F_SETFL, 0 )； //设为阻塞,阻塞情况下，可以采用 c_cc[VTIME] 与 c_cc[VMIN] 进行限定。
本次串口编程采用阻塞模式，利用I/O多路复用select实现程序的软中断。
int comport_open(comport_t *comport,char *devname)
{int rv=-1; //return value返回值/* 参数合法性检测 */if( !comport || !devname){printf("%s,Invalid parameter\n",__func__);return -1;}/* * O_NOCTTY：不想成为“控制终端”控制的程序，不说明这个标志的话，任何输入都会影响你的程序。* O_NDELAY：这个程序不关心DCD信号线状态，即其他端口是否运行，不说明这个标志的话，该程序就会在DCD信号线为低电平时停止。* O_NDELAY/O_NONBLOCK：以非阻塞模式打开*/comport->fd = open(devname,O_RDWR | O_NOCTTY);if( comport->fd < 0 ){printf("%s,Open %s failed:%s\n",__func__,comport->tty_name,strerror(errno));return -1;}/* 检查串口是否处于阻塞态 */if( (rv = fcntl(comport->fd,F_SETFL,0)) < 0 ){printf("%s,Fcntl check faile.\n",__func__);return -2;}/* 是否为终端设备 */if( 0 == isatty(comport->fd) ) {printf("%s:[%d] is not a Terminal equipment.\n",comport->tty_name,comport->fd);return -3;}printf("Open %s successfully.\n",comport->tty_name);return 0;
}2.comport_conf()
int comport_conf(comport_t *comport)
{char baudrate[BAUDRATE]={0};struct termios newtermios;if( !comport ){printf("invalid parameter.\n");return -1;}memset(&newtermios,0,sizeof(struct termios));memset(&(comport->oldtermios),0,sizeof(struct termios));if( tcgetattr(comport->fd, &(comport->oldtermios)) ){printf("%s,get termios to oldtermios failure:%s\n",__func__,strerror(errno));return -2;}if(tcgetattr(comport->fd,&newtermios)){printf("%s,Get termios to newtermios failure:%s\n",__func__,strerror(errno));return -3;}/* 修改控制模式，保证不会占用串口 */newtermios.c_cflag |= CLOCAL;/* 启动接收器，能够从串口中读取输入数据 */newtermios.c_cflag |= CREAD;/* CSIZE字符大小掩码，将与设置databits相关的标致位置零 */newtermios.c_cflag &= ~CSIZE;newtermios.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);/* * ICANON: 标准模式* ECHO: 回显所输入的字符* ECHOE: 如果同时设置了ICANON标志，ERASE字符删除前一个所输入的字符，WERASE删除前一个输入的单词* ISIG: 当接收到INTR/QUIT/SUSP/DSUSP字符，生成一个相应的信号*/newtermios.c_iflag &= ~(BRKINT | ICRNL | INPCK | ISTRIP | IXON);/* * BRKINT:BREAK将会丢弃输入和输出队列中的数据(flush)，并且如果终端为前台进程组的控制终端，则BREAK将会产生一个SIGINT信号发送到这个前台进程组* ICRNL: 将输入中的CR转换为NL* INPCK: 允许奇偶校验* ISTRIP: 剥离第8个bits* IXON: 允许输出端的XON/XOF流控*//* OPOST: 表示处理后输出，按照原始数据输出 */ newtermios.c_oflag &= ~(OPOST);if( comport->baudrate ){sprintf(baudrate,"B%d",comport->baudrate);/* 设置输入输出波特率 */cfsetispeed(&newtermios,(speed_t)baudrate);cfsetospeed(&newtermios,(speed_t)baudrate);}else{cfsetispeed(&newtermios,B9600);cfsetospeed(&newtermios,B9600);}/* 设置数据位 */switch( comport->databits ){case '6':newtermios.c_cflag |= CS6;break;case '7':newtermios.c_cflag |= CS7;break;case '8':newtermios.c_cflag |= CS8;break;default:newtermios.c_cflag |= CS8;break;}/* 设置奇偶校验方式 */switch(comport->parity){/* 无校验 */case 'n':case 'N':newtermios.c_cflag &= ~PARENB;newtermios.c_iflag &= ~INPCK;break;/* 偶校验 */case 'e':case 'E':newtermios.c_cflag |= PARENB;newtermios.c_cflag &= ~PARODD;newtermios.c_iflag |= INPCK;break;/* 奇校验 */case 'o':case 'O':newtermios.c_cflag |= PARENB;newtermios.c_cflag |= PARODD;newtermios.c_iflag |= INPCK;break;/* 设置为空格 */case 's':case 'S':newtermios.c_cflag &= ~PARENB;newtermios.c_cflag &= ~CSTOPB;break;/* 默认无校验 */default:newtermios.c_cflag &= ~PARENB;newtermios.c_iflag &= ~INPCK;break;}/* 设置停止位 */switch( comport->stopbits ){case '1':newtermios.c_cflag &= ~CSTOPB;break;case '2':newtermios.c_cflag |= CSTOPB;break;default:newtermios.c_cflag &= ~CSTOPB;break;}/* 设置超时 */newtermios.c_cc[VTIME] = 0; //最长等待时间newtermios.c_cc[VMIN] = 0; //最小接收字符 comport->mSend_Len = 128; //若命令长度大于mSend_Len,则每次最多发送为mSend_Lenif( tcflush(comport->fd,TCIFLUSH) ){printf("%s,Failed to clear the cache:%s\n",__func__,strerror(errno));return -4;}if( tcsetattr(comport->fd,TCSANOW,&newtermios) ){printf("%s,tcsetcomport failure:%s\n",__func__,strerror(errno));return -5;}printf("Comport Conf Successfully......\n");return 0;
}
3.comport_close()
int comport_close(comport_t *comport)
{if(tcflush(comport->fd,TCIOFLUSH)) //清零用于串口通信的缓冲区{printf("%s,Tcflush faile:%s\n",__func__,strerror(errno));return -1;}/* 将串口设置为原有属性 */if(tcsetattr(comport->fd,TCSANOW,&(comport->oldtermios))){printf("%s,Set old options failed:%s\n",__func__,strerror(errno));return -2;}close(comport->fd);return 0;
}4.int comport_send()
int comport_send(comport_t *comport,char *sbuf,int sbuf_len)
{char *ptr = NULL;char *end = NULL;int rv;if( !comport || !sbuf || sbuf_len <= 0 ){printf("%s,Invalid parameter.\n",__func__);return -1;}if( comport->fd < 0 ){printf("Serail not connected.\n");return -2;}if( comport->mSend_Len < sbuf_len ){ptr = sbuf;end = sbuf + sbuf_len;do{if( comport->mSend_Len < (end - ptr) ){rv = write(comport->fd,ptr,comport->mSend_Len);if( rv <= 0 || rv != comport->mSend_Len ){printf("Write to com port[%d] failed:%s\n",comport->fd,strerror(errno));return -3;}ptr += comport->mSend_Len;}else{rv = write(comport->fd,ptr,(end - ptr));if( rv <= 0 || rv != (end - ptr) ){printf("Write to com port[%d] failed:%s\n",comport->fd,strerror(errno));return -4;}ptr += (end - ptr);}}while(end > ptr);}else{printf("write:%s\b",sbuf);rv = write(comport->fd,sbuf,sbuf_len);if( rv <= 0 || rv != sbuf_len ){printf("Write to com port[[%d] failed:%s\n",comport->fd,strerror(errno));return -5;}}printf("comport_secd Successfully\n");return rv;
}二、指令操作层
这一层主要实现了AT指令的发送和接收、对接收的字符串关键字进行切割。
1.send_atcmd()：
在实现AT指令发送的函数前，首先需要了两个重要的串口收发数据的特性：
1、发送给串口的指令要以"\r\n"结尾表示发送完毕。
2、我们使用read接收串口发送的信息时，实际是从串口芯片缓存中读取数据，因此一次能读取多少数据取决于缓存大小，通常在信息稍大的时候我们需要多次从缓存中读取消息。
所以在读取串口消息的时候采用I/O多路复用，将read放在死循环中，通过select的超时设置（串口收发数据会有延迟大概200ms-2000ms）来实现程序中断。
int send_atcmd(comport_t *comport,char *atcmd,char *buf,int buf_size,int timeout)
{int rv = -1;fd_set rfds;struct timeval time_out;struct timeval *time;char *ptr;int bytes = 0;if(!comport || !atcmd || !buf || buf_size <= 0){printf("%s,invalid parameter...\n",__func__);return -1;}rv = comport_send(comport,atcmd,strlen(atcmd));if( rv < 0 ){printf("comport_send is failed:%s...\n",strerror(errno));return -2;}memset(buf,0,buf_size);FD_ZERO(&rfds);FD_SET(comport->fd,&rfds);time_out.tv_sec = 0;time_out.tv_usec = timeout * 1000;ptr = buf;while(1){rv = select(comport->fd + 1, &rfds, NULL, NULL, &time_out);if( rv < 0 ){printf("select open failed:%s.\n ",strerror(errno));break;}else if( 0 == rv ){rv = -4;break;}else{rv = read( comport->fd, ptr, buf_size - bytes );if( rv < 0 ){printf("%s,read is failure.\n",__func__);return -5;}ptr += rv;bytes += rv;if( strstr(buf,"OK\r\n") ){rv = 0;break;}if( strstr(buf,"ERROR\r\n") ){rv = -6;}}}return rv;
}2.at_fetch()：
这个函数的主要功能就是用给出的首尾字符来对字符串进行切割，保存有用信息。
int at_fetch(char *atreply, char *start_key, char *end_key, char *rbuf, int size)
{char *rbuf_start;char *rbuf_end;int rv =-1;if( !atreply || !start_key || size < 0 ){printf("%s,invalid parameter...\n",__func__);return -1;}memset(rbuf,0,size);rbuf_start = strstr(atreply,start_key);if( rbuf_start == NULL ){printf("strstr start_key :%s failure\n", start_key);return -2;}rbuf_start += strlen(start_key);if( end_key != NULL ){rbuf_end = strstr(rbuf_start,end_key);if( rbuf_end == NULL ){printf("strstr end_key %s failure\n", rbuf_end);return -3;}}if( rbuf != NULL && ((rbuf_end-rbuf_start) <= size) ){strncpy(rbuf, rbuf_start, rbuf_end-rbuf_start);}return 0;
}
三、BC28指令集层
这一层主要封装了各种移远BC28的相关AT指令。自己定义了一个nbiot_hwinfo_t的结构体类型，用来保存硬件信息。
typedef struct nbiot_hwinfo_s {char manufacturer[MAX_NFRMTN_T];//制造商char modules_name[MAX_NFRMTN_T];//模块名char num[MAX_NFRMTN_T];//产品序列号char imei[MAX_NFRMTN_T];char cimi[MAX_NFRMTN_T];char version[MAX_NFRMTN_T];
}nbiot_hwinfo_t;int atcmd_at(comport_t *comport); //查询是否连接成功
int atcmd_csq(comport_t *comport); //查询信号强度
int atcmd_cereg(comport_t *comport); //查询网络注册状态
int atcmd_cgatt(comport_t *comport); //查询网络是否被激活（附着上基站
int atcmd_cgatt1(comport_t *comport); //触发网络连接
int atcmd_cgpaddr(comport_t *comport); //查询模块的IP地址
int atcmd_ncdp(comport_t *comport , char *ip , char *port); //设置IOT平台的ip和端口
int atcmd_cgsn(comport_t *comport , char *imei , int size); //查询设备唯一标识码
int atcmd_cimi(comport_t *comport , char *cimi , int size); //查询国际移动用户标识码
int atcmd_cgmm(comport_t *comport , char *nmae , int size); //请求厂商模型标识
int atcmd_cgmr(comport_t *comport , char *version , int size); //请求厂商软件版本
int atcmd_ati(comport_t *comport , nbiot_hwinfo_t *ctx); //显示产品ID
int atcmd_qlwuladtaex(comport_t *comport, int temp); //上报数据
int atcmd_set_echo(comport_t *comport,int flag); //设置回显我以指令AT为例，来展示AT的函数：
向串口发送“AT\r\n”后，串口返回的消息保存到wbuf中，使用strstr()函数对“OK”进行字符串匹配。
int atcmd_at(comport_t *comport)
{char wbuf[INFORMATION];int rv;if( !comport ){printf("open atcmd_at:“at”failure...\n");return -1;}memset(wbuf , 0 , sizeof(wbuf));memset(rbuf , 0 , sizeof(rbuf));rv = send_atcmd(comport,"AT\r\n",wbuf,sizeof(wbuf),TIME_OUT);if( rv < 0 ){printf("send_atcmd_AT failure\n");return -2;}if( !strstr(wbuf,"OK") ){printf("NBiot is not connection...\n");return -3;}printf("AT:%s\n",wbuf);return 0;
}四、NB应用层
1.find_nbiot_dev()：
这个函数的功能就是查询NB模组对应的串口名称，原理就是使用函数opendir()打开“/dev”文件夹，readdir()遍历所有文件名，找到文件名开头为“ttyUSB”的文件，挨个打开发送“AT+CGMM”查看对应的型号进行字符串匹配。
int find_nbiot_dev( comport_t *comport)//查找BC28对应的串口
{DIR *pDir = NULL;struct dirent *pEnt = NULL;int i = 0;int rv = 0;char buf[BUF_MAX];char devname[BUF_MAX];memset(buf, 0, sizeof(buf));memset(devname, 0, sizeof(devname));pDir = opendir(PATH);if( NULL == pDir ){printf("open dir failure");return -1;}while( pEnt = readdir(pDir) ){if( strstr(pEnt->d_name,"ttyUSB") ){snprintf(devname, sizeof(devname), "%s/%s", PATH, pEnt->d_name);if( comport_open( comport, devname ) != 0 ){continue;}printf("open is %s\n",devname);if( comport_conf(comport) != 0 ){printf("config failure\n");continue;}rv = send_atcmd(comport, AT_MODEL, buf, sizeof(buf), TIME_OUT);if( rv < 0 ){comport_close(comport);continue;}else{if( strstr(buf,comport->modelname) ){strncpy(comport->tty_name,devname,sizeof(comport->tty_name));closedir(pDir);return 0;}}comport_close(comport);}}closedir(pDir);return -2;
}2.check_nbiot_attach()：
这个函数是用来检查NB模块的网络附着情况。
int check_nbiot_attach(comport_t *comport, nbiot_hwinfo_t *nbiot)
{int rv; rv = atcmd_at(comport);if( rv < 0 ) { printf("nbiot_at is failure rv :%d\n",rv);return -1; }rv = nbiot_module(comport, nbiot);if( rv < 0 ) { printf("nbiot_module is failed..rv :%d\n",rv);return -2; }rv = atcmd_csq(comport);if( rv < 0 ) { printf("nbiot_csq is failure rv :%d\n",rv);return -3; }rv = atcmd_cgatt1(comport);if( rv < 0 ) { printf("nbiot_cgatt1? is failure rv :%d\n" , rv);return -4; }rv = atcmd_cereg(comport);if( rv < 0 ) { printf("nbiot_cereg is failure rv :%d\n" , rv);return -5; }rv = atcmd_cgatt(comport);if( rv < 0 ){printf(" nbiot_cgatt is failure rv :%d\n", rv);return -6;}rv = atcmd_cgpaddr(comport);if( rv < 0 ){printf(" nbiot_cgpaddr id failure rv :%d\n");return -7;}return 0;
}3.set_nbiot_register():
/* 设置注册信息(ip,端口) */
int set_nbiot_register( comport_t *comport , char *ip , char *port)
{int rv;rv = atcmd_ncdp(comport, ip, port);if( rv < 0 ){printf("atcmd ncdp is failure ...\n");return -1;}return 0;
}4.nbiot_report_cloud():
/* 数据上报 */
int nbiot_report_cloud(comport_t *comport, int temp)
{int rv;rv = atcmd_qlwuladtaex(comport , temp);if( rv < 0 ){printf("atcmd_qlwuladteax is failure rv :%d...\n",rv);return -1;}return 0;
}总结
main程序流程图：
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