Выходим в Интернет с помощью модуля на SIM800L

Припаиваем как надо, и модуль начинает прекрасно работать. 

Обратите внимание на ответ команды AT+CBC. При подключении блока питания на 5 В к красному модулю мы видим число чуть больше 5000 мВ. При этом с тем же блоком синий модуль выдает 4000 мВ. Это происходит как раз за счет тех диодов, о которых упоминалось выше.

Подключение модуля к Arduino

Абсолютно у всех плат Arduino есть как минимум один последовательный порт для связи между платой Arduino и компьютером или другими устройствами (UART/USART). Однако, как вы понимаете, нам нужно таких порта два: один для общения компьютера и Arduino и один для общения Arduino и модуля. Давайте рассмотрим два типа плат Arduino: с одним портом и с несколькими. В первом случае для общения Arduino c модулем пользуемся программным UART (в этом нам поможет библиотека SoftwareSerial), во втором - аппаратным UART. 

Arduino UNO

Аппаратная часть

Подключение питания не меняется.

Подключение к Arduino UNO для красного модуля.

Подключение к Arduino UNO для синего модуля.

Копируем приведенный ниже скетч и загружаем его в Arduino. Этот код позволяет пересылать данные между двумя последовательными связями:

• Arduino и Arduino IDE (Serial)

• Arduino и SIM800L (mySerial)

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Скорость обмена данными с компьютером
  Serial.println("Start!");
  mySerial.begin(9600);  // Скорость обмена данными с GSM модулем
  mySerial.println("AT");
}

void loop() {
  if (mySerial.available())
    Serial.write(mySerial.read());
  if (Serial.available())
    mySerial.write(Serial.read());
}

Мы увидели ответ OK, значит, все хорошо и можно работать дальше.

Программная часть

Прежде чем перейти к сложному коду, давайте удостоверимся, что модуль к этому готов.

Настройка GPRS-контекста и открытие соединения

Ниже представлена последовательность команд и результат выполнения.

Подключение к объекту на платформе по протоколу MQTT

Для того чтобы взаимодействовать с объектом на платформе, мы можем пойти двумя путями:

1. Прописывать в коде все необходимые для этого AT-команды

2. Воспользоваться готовой библиотекой, которая все эти страсти-мордасти от нас спрячет и нам останется только сформировать необходимую логику

Первый путь самурая сложен и похож на написание кода на ассемблере - абсолютно прозрачно и гибко, но долго и сложно. Такую реализацию я встретила тут .

Второй путь проще и позволяет без больших заморочек быстро настроить подключение. Самая удачная библиотека, которая решает нашу задачу, - TinyGSM. Она есть в Arduino IDE. Устанавливаем ее, и сразу можно пользоваться.

В разделе Примеры есть скетч, который используем как базу.

После незначительного упрощения кода получаем скетч, являющийся смысловым аналогом этого за исключением способа выхода в Интернет (там Wi-Fi).

В строке 

const char* broker = "dev.rightech.io";

указываем адрес нужного MQTT-брокера. В данном случае это адрес платформы Rightech IoT Cloud. 

В строке 

boolean status = mqtt.connect("uno_sim800");

задаем идентификатор объекта, заранее созданного на платформе с моделью MQTT.

// Select your modem:
#define TINY_GSM_MODEM_SIM800

// Set serial for debug console (to the Serial Monitor, default speed 115200)
#define SerialMon Serial

// Set serial for AT commands (to the module)
// Use Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro
#ifndef __AVR_ATmega328P__
#define SerialAT Serial1

// or Software Serial on Uno, Nano
#else
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial SerialAT(2, 3);  // RX, TX
#endif

// See all AT commands, if wanted
// #define DUMP_AT_COMMANDS

// Define the serial console for debug prints, if needed
#define TINY_GSM_DEBUG SerialMon

// Add a reception delay, if needed.
// This may be needed for a fast processor at a slow baud rate.
#define TINY_GSM_YIELD() { delay(2); }

// Your GPRS credentials, if any
const char apn[]      = "internet";
const char gprsUser[] = "";
const char gprsPass[] = "";

// MQTT details
const char* broker = "dev.rightech.io";

#include <TinyGsmClient.h>
#include <PubSubClient.h>

#define PUB_DELAY (5 * 1000) /* 5 seconds */

#ifdef DUMP_AT_COMMANDS
#include <StreamDebugger.h>
StreamDebugger debugger(SerialAT, SerialMon);
TinyGsm        modem(debugger);
#else
TinyGsm        modem(SerialAT);
#endif
TinyGsmClient client(modem);
PubSubClient  mqtt(client);

uint32_t lastReconnectAttempt = 0;

void mqttCallback(char* topic, byte* payload, unsigned int len) {
  SerialMon.println(topic);
  SerialMon.write(payload, len);
  SerialMon.println();
}

boolean mqttConnect() {
  SerialMon.print("Connecting to ");
  SerialMon.print(broker);

  // Connect to MQTT Broker
  boolean status = mqtt.connect("uno_sim800");

  if (status == false) {
    SerialMon.println(" fail");
    return false;
  }
  SerialMon.println(" success");

  mqtt.subscribe("base/relay/led1");
  return mqtt.connected();
}


void setup() {
  // Set console baud rate
  SerialMon.begin(115200);
  delay(10);

  SerialMon.println("Wait...");

  // Set GSM module baud rate
  SerialAT.begin(9600);
  delay(6000);

  // Restart takes quite some time
  // To skip it, call init() instead of restart()
  SerialMon.println("Initializing modem...");
  modem.restart();
  // modem.init();

  String modemInfo = modem.getModemInfo();
  SerialMon.print("Modem Info: ");
  SerialMon.println(modemInfo);

  SerialMon.print("Waiting for network...");
  if (!modem.waitForNetwork()) {
    SerialMon.println(" fail");
    delay(10000);
    return;
  }
  SerialMon.println(" success");

  if (modem.isNetworkConnected()) {
    SerialMon.println("Network connected");
  }

  // GPRS connection parameters are usually set after network registration
  SerialMon.print(F("Connecting to "));
  SerialMon.print(apn);
  if (!modem.gprsConnect(apn, gprsUser, gprsPass)) {
    SerialMon.println(" fail");
    delay(10000);
    return;
  }
  SerialMon.println(" success");

  if (modem.isGprsConnected()) {
    SerialMon.println("GPRS connected");
  }

  // MQTT Broker setup
  mqtt.setServer(broker, 1883);
  mqtt.setCallback([] (char* topic, byte * payload, unsigned int len)  {
    SerialMon.write(payload, len);
    SerialMon.println();
  });
}


long last = 0;
void publishTemperature() {
  long now = millis();
  if (now - last > PUB_DELAY) {
    mqtt.publish("base/state/temperature", String(random(20, 30)).c_str());
    mqtt.publish("base/state/humidity", String(random(40, 90)).c_str());
    last = now;
  }
}

void loop() {
  // Make sure we're still registered on the network
  if (!modem.isNetworkConnected()) {
    SerialMon.println("Network disconnected");
    if (!modem.waitForNetwork(180000L, true)) {
      SerialMon.println(" fail");
      delay(10000);
      return;
    }
    if (modem.isNetworkConnected()) {
      SerialMon.println("Network re-connected");
    }

    // and make sure GPRS/EPS is still connected
    if (!modem.isGprsConnected()) {
      SerialMon.println("GPRS disconnected!");
      SerialMon.print(F("Connecting to "));
      SerialMon.print(apn);
      if (!modem.gprsConnect(apn, gprsUser, gprsPass)) {
        SerialMon.println(" fail");
        delay(10000);
        return;
      }
      if (modem.isGprsConnected()) {
        SerialMon.println("GPRS reconnected");
      }
    }
  }

  if (!mqtt.connected()) {
    SerialMon.println("=== MQTT NOT CONNECTED ===");
    // Reconnect every 10 seconds
    uint32_t t = millis();
    if (t - lastReconnectAttempt > 10000L) {
      lastReconnectAttempt = t;
      if (mqttConnect()) {
        lastReconnectAttempt = 0;
      }
    }
    delay(100);
    return;
  }

  mqtt.loop();
  publishTemperature();
}

Мой лог выглядит следующим образом. Неспешно, но успешно модуль подключился и начал отправлять данные…

…и получать команды.

Примечание - Заметила, что периодически происходит разрыв соединения и тут же переподключение. Как только подключила к Arduino Mega, это прошло. Думаю, что проблема в использовании SoftwareSerial. В Интернете пишут, что она подходит для проверки работы модема и отладки, но в устройствах стабильной работы добиться практически невозможно. Наиболее вероятная причина в том, что SoftwareSerial не может нормально переварить поток с модема.

Arduino Mega

Аппаратная часть

Подключение питания не меняется.

Подключение к Arduino Mega для красного модуля.

Подключение к Arduino Mega для синего модуля.

Программная часть

Код для взаимодействия по MQTT остается тем же, однако обратите внимание на следующие строки.

// Set serial for AT commands (to the module)
// Use Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro
#ifndef __AVR_ATmega328P__
#define SerialAT Serial1

// or Software Serial on Uno, Nano
#else
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial SerialAT(2, 3);  // RX, TX
#endif

Благодаря директивам препроцессора автоматически происходит выбор в зависимости от платы, какой вариант UART используем: аппаратный или программный. Для Arduino MEGA это UART Serial1, поэтому модуль мы подключили к соответствующим Serial1 пинам платы (19, 18).

Для того чтобы четко определить, что состоялось подключение с новой платы, создадим другой объект на платформе с идентификатором mega_sim800 и изменим соответствующую строку в коде.

boolean status = mqtt.connect("mega_sim800");

Мой лог выглядит следующим образом. Выскочило несколько непонятных символов на моменте Waiting for network, которые, впрочем, никак не помешали подключиться и начать отправлять данные …

…и получать команды.

Выводы

1. Если вам нужно организовать выход в Интернет там, где нет Wi-Fi, то модуль на чипе SIM800L вполне решает эту задачу.

2. Модули капризные по части питания. Возьмите себе за правило - если модуль работает нестабильно, надо попробовать немного поднять напряжения питания.

3. Перед тем как заливать сложный код, проверьте, что модуль вообще зарегистрировался в сети и готов к вашим изысканиям.

4. Если хотите подключать гарнитуру, берите красный модуль. Если хотите более простое подключение к Arduino при отсутствии гарнитуры, берите синий.

5. Не выбирайте программный UART, если есть такая возможность.