基于合宙Air700E的4G环境监测节点（温湿度、气压等），通过MQTT上传阿里云IOT

zeruns · 发表于 2023-12-23 13:49:42

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基于合宙Air700E的4G环境监测节点（温度、湿度、气压等数据），通过MQTT上传阿里云物联网平台。

介绍

合宙Air700E 4G模块读取传感器（温湿度、气压等）数据并通过MQTT协议上传阿里云物联网平台，数据也会同时显示在0.96寸的OLED屏幕上，使用了U8g2图形库。

ESP32C3 WiFi模块通过MQTT协议订阅4G节点上传的数据并显示在LCD屏上，使用了LVGL图形库。

这是我的一个课程设计，随便做做的，不是很完善。

题目要求：设计并制作无线通信系统，结合上学期所学知识，将本地采集的温、湿度/超声波测量距离通过无线收发的方式，发送到主机/接收端，并在接收端利用 LCD显示相关信息，具体要求如下：
⑴ 蓝牙无线传输系统设计实现
⑵ WiFi 无线传输系统设计及实现
⑶ ZigBee 无线传输系统设计及实现
⑷ GPRS/GSM 无线传输系统设计及实现
(5) 4G 无线传输系统设计及实现
(6) NBIoT/LoRa 无线传输系统设计及实现
提示：可用 8/16/32 处理器作为主控制器，按照本小组选定的综合部分内容来进行选型，至少完成 2 个小项，其中（1）（2）（3）选 1 个完成，（4）（5）（6）选 1 个完成。

Air700E和ESP32C3我都是使用LuatOS系统+Lua脚本的开发方式来开发的。

LuatOS固件是我使用合宙的云编译生成的。

ESP32C3上自带的4MByte的flash被我换成了8MByte的了，固件也是大于4MB的，因为加了LVGL图形库以及几种字体。

阿里云学生优惠地址：https://www.aliyun.com/daily-act/ecs/activity_share?userCode=jdjc69nf

注意：由于阿里云物联网平台不同设备间不能订阅对方的主题，只能订阅本设备的主题，所以需要在消息转发→云产品流转那里添加一条规则，将4G节点设备的发布的消息转发到WiFi节点设备的一个主题。

立创开源平台开源链接：https://oshwhub.com/zeruns/wen-shi-du-cai-ji-4g-shang-chuan

合宙Air700E介绍

Air700E 是合宙通信推出的 LTE Cat.1 bis通信模块，采用移芯EC618平台，支持 LTE 3GPP Rel.13 技术。该模块仅保留 LTE TDD 频段，适配中国移动运营主流频段，具有超小封装和极致成本，满足小型化和低成本需求。

主要特性包括：

支持单1.8/3.3V USIM接口
支持1.8/3.3V可配置串口
支持USB 2.0
支持远程OTA固件升级
支持PSM数字语音接口
支持多种开发方式，如USB上网、标准AT开发， open CPU二次开发（LuatOS,C-SDK）等

Air700E 内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能（如Windows 7/8/8.1/10，Linux，Android等操作系统下的 USB 驱动等），极大地拓展了其在 M2M 领域的应用范围，如CPE、路由器、数据卡、平板电脑、车载、安防以及工业级 PDA 等。

Air700E的技术规格如下：

LTE-TDD频段： B34/B38/B39/B40/B41

LTE-TDD数据速率：

上下行配比2时，最大8Mbps（DL）/最大2Mbps（UL）
上下行配比1时，最大6Mbps（DL）/最大4Mbps（UL）

接口：

1个USB 2.0高速接口（最高达480Mbps）
1个1.8V/3.0V (U)SIM卡接口
1个NETLIGHT接口 (NET_STATUS)
1路数字I2S接口，支持外置codec
3个UART接口（主串口，通用串口，调试串口）
PWRKEY（低电平有效）
2路ADC接口
13个通用GPIO + 2路中断输入
1路I2C接口

合宙ESP32-C3介绍

CORE ESP32核心板是基于乐鑫ESP32-C3进行设计的一款核心板，尺寸仅有21mm*51mm，板边采用邮票孔设计，方便开发者在不同场景下的使用。核心板支持UART、GPIO、SPI、I2C、ADC、PWM等接口，可根据实际需要选择。

硬件资源：

尺寸长宽 21mm*51mm
1路SPI FLASH，板载4MB，支持最高 16MB
2路UART接口，UART0~UART1,其中下载口为UART0
5 路 12 比特 ADC，最高采样率 100KSPS
1路低速SPI接口，支持主模式
1路IIC控制器
4路PWM接口,可使用任意GPIO
GPIO外部管脚15路，可复用
2路贴片LED指示灯
1路复位按键+1路BOOT按键
1路USB转TTL下载调试口
2.4G PCB板载天线

实物图

演示视频： https://www.bilibili.com/video/BV1MH4y1B7Df/

整体图

4G节点

WiFi节点

WiFi连接时：

连接上WiFi后开始连接MQTT服务器和NTP时间同步：

显示4G节点采集到的数据：

显示温湿度变化曲线：

物联网平台

阿里云物联网平台上显示的数据：

原理图
4G节点

WiFi节点

PCB
4G节点

这个4G模块的封装不太对的。

顶层：

底层：

WiFi节点

顶层：

底层：

代码

具体怎么下载代码我就不细说了，自行查看官方文档。

Air700E文档：https://doc.openluat.com/wiki/44?wiki_page_id=4730

LVGL for LuatOS 手册：https://url.zeruns.tech/7z7fN

ESP32-C3文档：https://url.zeruns.tech/497AP

Lua教程：https://url.zeruns.tech/Pc4PA

4G节点

固件下载地址：https://url.zeruns.tech/2G3K7

main.lua文件：

长度限制，发不了，请到这看：https://blog.zeruns.tech/archives/747.html

WiFi节点

固件下载地址：https://url.zeruns.tech/a7eXJ

main.lua文件：

长度限制，发不了，请到这看：https://blog.zeruns.tech/archives/747.html

用到的硬件

用到的硬件模块和购买地址：

4G模块：Air700E，https://s.click.taobao.com/gMXE14u
WiFi模块：ESP32-C3，https://s.click.taobao.com/VU6E14u
温湿度传感器：AHT10，https://s.click.taobao.com/0bmD14u
气压传感器：BMP180，https://s.click.taobao.com/lj5E14u
超声波测距模块：US-100（用串口通信模式），https://s.click.taobao.com/K0o5X3u
LCD屏幕：1.47寸的ST7789，分辨率172*320，https://s.click.taobao.com/qalD14u
OLED屏幕：0.96寸的SSD1306，I2C接口，https://s.click.taobao.com/otWD14u
电池充放电芯片：IP5306-CK（注意要买CK版本的，普通版本的放电电流太小时会自动关断输出，不适合单片机用），https://s.click.taobao.com/eu85X3u
电池：亿纬35V-18650，3500mAh，https://s.click.taobao.com/uUc5X3u

元器件购买推荐立创商城，优惠注册链接：https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html

板上所有元器件都可以在立创商城买到，在开源链接里的BOM表那点立即到立创商城下单可将用到的元器件一键导入到购物车。

物联网平台设置说明

首先到阿里云物联网平台新建产品，节点类型选直连设备。

设置功能定义：

接着添加两个设备

修改好脚本中的产品密钥等参数，然后将固件和脚本下载到Air700E中，看看设备能不能正常上线并上传数据。

到消息转发→云产品流转那里创建数据源：

点击刚创建的数据源右边的查看，然后添加Topic，第一个选择自定义，第二个选择你创建的产品，第三个选择你的4G节点的设备，第四个选择user/update

创建数据目的地，选择操作选发布到另一个 Topic，产品也是选你上面创建的产品。

创建解析器，然后点击前往编辑，或者点击右边的查看。

关联数据源选你刚刚创建的数据源：

关联数据目的选你刚刚创建的数据目的地

到解析器脚本这里，将deviceName()改成你WiFi节点的设备名，如下图所示。

编辑完后点发布，然后启动即可，接着就会自动把 /ProductKey/DeviceName/user/update 主题的数据转发到 /ProductKey/DeviceName/user/get 主题了。

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