0 d4 L. k" x# S
+ r3 l+ [% m$ |. B6 P

通过Twilio的Alfa Developer Kit在T-Mobile的网络上发送命令，成为NB-IoT的先驱。

2 q4 |. T' X% v* B0 x  A
* f* L' X8 q- Q

硬件组件   

Twilio可编程无线  ×  1      

Twilio Alfa开发人员套件     × 1      

8 o( z9 X' h$ d) A

介绍

NB-IoT，也称为Narrowband-IoT ，是一种新的蜂窝技术，承诺低成本，低功耗，广域覆盖和长电池寿命。这些特性有助于实现“ 智能设备”。

T-Mobile 已 在美国部署NB-IoT覆盖范围，Twilio是第一家提供NB-IoT开发套件的公司。Twilio的Alfa Developer Kit 具有与SeeedStudio合作开发的开发板。开发板可以使用Twilio窄带SIM（套件中附带）访问T-Mobile NB-IoT网络  。一旦进入网络，开发人员可以使用TwilioBreakout SDK在多个NB-IoT套件之间交换数据。

; v7 Q2 Y0 `: c( X! i

这篇文章演示了如何使用Twilio的Developer Kit连接到T-Mobile的NB-IoT网络。连接后，我们将使用Breakout SDK通过网络发送“hello world”消息。您还可以在TwilioIoT下的GitHub上找到已完成的项目。

硬件要求

适用于T-Mobile窄带的Twilio开发人员套件

Twilio窄带SIM卡

LTE天线

Micro USB线

锂电池

1 w2 Z: w8 Z" g9 L1 d% q

软件要求

Arduino IDE

SDK

浏览开发人员工具包

开发人员套件附带一个开发板，专门用于连接T-Mobile的NB-IoT网络。还包括Seeed Studio的几个硬件附件，可用于开发NB-IoT“智能设备”。

+ k6 l* u$ B' v: L7 U! w
: Z3 l1 ^6 W* g# H& m

打开开发人员工具包框。该套件包含：

一套格罗夫传感器

按钮

超声波模块

温度/湿度

Twilio窄带SIM（全尺寸，迷你，微型和纳米）

开发板

LTE天线

GPS天线

锂电池

Micro-USB线

额外的布线

设置Twilio窄带SIM卡

从开发工具包中删除Twilio窄带SIM卡。接下来，在Twilio控制台中注册并激活您的窄带SIM卡。窄带SIM的过程遵循与Twilio可编程无线SIM相同的过程。

' }3 ?9 U+ G6 ]/ n2 |

连接器件

从Twilio SIM卡中分离Nano SIM（最小尺寸）。

1 ^. Y% e8 P7 ]4 X1 x3 o

从Developer Kit中删除开发板。

$ G$ T6 u8 w+ {4 d+ u& m
. J/ g% J0 a# ^7 I, j

将Twilio窄带SIM插入电路板下方的SIM插槽。

3 b4 D0 e9 ]  A0 k
2 R  h* X0 K1 a, I

接下来，将LTE天线连接到电路板。

% ]9 N( C* _  N+ M+ N

连接电池锂电池。建议始终插入锂电池，因为USB电源无法为电路板提供足够的峰值电源。

使用提供的Micro-USB电缆将开发板连接到计算机。您已准备好连接到网络。

1 {* n" e& J! z: q8 G) _' o
$ n% N8 g" |5 w" N% b

配置NB-IoT套件固件

在我们开始编程电路板之前，我们需要更新电路板的固件。要在Macintosh上执行此操作，我们需要Homebrew 来安装dfu-util。

如果尚未安装，请打开终端并粘贴以下内容以安装Homebrew。

/usr/bin/ruby -e "$(curl -fsSL     http://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)

安装完成后，安装dfu-util 软件包。该软件包用于从USB连接设备下载和上载固件。

brew install dfu-util libusb

对于Windows用户，需要一组不同的USB驱动程序 。

设置软件环境

开发板使用Arduino IDE 对微控制器进行编程。Twilio开发了一种名为Breakout的NB-IoT专用软件开发套件  。该SDK使设备可以通过T-Mobile NB-IoT网络发送M2M命令。Breakout SDK可以在GitHub上找到。

从GitHub 下载Breakout_Arduino_Library.zip 。打开Arduino IDE并将.zip添加到Arduino IDE库中。

3 [: G' d# n$ z% H, o( z

转到Sketch>Include Library> Add.ZIP库 并选择Breakout_Arduino_Library.zip 。

安装.zip文件后，我们需要安装一组板芯。开发板基于STM32F4 芯片组。要在板上开发，我们需要在Arduino IDE中下载STM32F4内核。

转到Arduino>首选项。将以下URL复制到AdditionalBoards Manager URL字段：

http://raw.githubusercontent.com/Seeed-Studio/Seeed_Platform/master/package_seeeduino_boards_index.json

单击确定。

STM32F4板现在可以在ArduinoIDE 板卡管理器中使用。接下来打开Boards Manager  以安装STM32F4板芯。

在Boards Manager中 搜索“Seeed”。找到并选择“Seeed STM32F4 Boards”版本“1.2.3+”并单击“安装”。

重新启动Arduino IDE。

安装STM32F4内核后，开发板即可进行编程。接下来选择电路板和电路板端口。

单击工具>板> Wio Tracker LTE

单击工具>端口> {您的调制解调器端口}

OSX：/dev/{cu|tty}.usbmodem{XXXX}

Linux：/ dev / ttyACM{X}

Windows：COM {X}

配置HelloWorld.ino文件

打开Arduino IDE中Breakout SDK提供的Hello World示例。

单击文件>示例>突破Arduino库> HelloWorld

在HelloWorld.ino中，我们需要进行一些修改，以便我们可以连接到T-Mobile NB-IoT网络。在“HelloWorld.ino”文件中找到psk_key 。

# H3 {7 h9 r$ W& x9 c

每个开发板都有一个独特的SIM ICCID和预共享密钥（psk ）。我们正在使用的电路板的psk需要复制到HelloWorld.ino草图中。需要此密钥才能连接到T-Mobile窄带网络。

% @$ B" u0 w  ~3 I9 Z! J9 E" b

在BreakoutSDK 选项卡下 找到Credentials

导航到Twilio控制台中的可编程无线

单击SIM卡

找到以前注册的窄带SIM卡

如果它显示预共享密钥（psk），请单击眼睛徽标以显示密钥

复制psk

将您的psk粘贴到上面代码中的HelloWorld.ino文件中

设置psk后，让我们更改setPollingInterval。这决定了BreakoutSDK  为新命令轮询的频率。找到line breakout->setPollingInterval。

将'setPollingInterval'间隔从  10 更改为1. 这会将轮询 时间从10分钟更改为1分钟。

breakout->setPollingInterval(1 * 60);

下面是完整的Arduino草图。有关如何在GitHub上找到Breakout SDK的更多细节。

#include <Seeed_ws2812.h>

#include <BreakoutSDK.h>

static const char *device_purpose = "Dev-Kit";
static const char *psk_key = "YOUR_PSK";
Breakout *breakout = &Breakout::getInstance();
! w: X4 e3 e% ?6 B9 {% j( c' wWS2812 strip = WS2812(1, RGB_LED_PIN);
void enableLed() {
  pinMode(RGB_LED_PWR_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RGB_LED_PWR_PIN, HIGH);
" m! G) M# L6 j0 o* J, H' H$ a  strip.begin();
4 i# F. O' E; L0 ]  }  strip.brightness = 5;
}
2 \( y2 }# M- ?! ]0 uvoid setup() {
  owl_log_set_level(L_INFO);
  LOG(L_WARN, "Arduino setup() starting up\r\n");
) K5 v0 U, e! r  enableLed();
  strip.WS2812SetRGB(0, 0x20, 0x20, 0x00);
  strip.WS2812Send();
) u  \  f; G5 @  breakout->setPurpose(device_purpose);
) v* J" N6 }  Y1 U* N. i" i5 Y  breakout->setPSKKey(psk_key);
  breakout->setPollingInterval(1 * 60);  // Optional, set to 1 minute
. j2 r/ y1 Q5 d8 ^( U2 L  // Powering the modem and starting up the SDK
  LOG(L_WARN, "Powering on module and registering...");
; v7 A8 g9 W! F6 J3 Z  breakout->powerModuleOn();
  const char command[] = "Hello World from BreakoutSDK test app";
6 X1 F4 R. B: H9 {  if (breakout->sendTextCommand(command) == COMMAND_STATUS_OK) {
4 }$ u0 Z# ^5 z: d2 [4 T    LOG(L_INFO, "Tx-Command [%s]\r\n", command);
. r# ~2 y- H6 X8 W3 [- w  } else {
2 N/ g+ {7 t1 e9 X2 s    LOG(L_INFO, "Tx-Command ERROR\r\n");
  }
  // Set RGB-LED to green
  strip.WS2812SetRGB(0, 0x00, 0x40, 0x00);
6 W6 }9 u! Y! @% ~. {  strip.WS2812Send();
: C& _& _2 |% e. T! v1 z  @$ U  LOG(L_WARN, "... done powering on and registering.\r\n");
  LOG(L_WARN, "Arduino loop() starting up\r\n");
: ^' G" Q' ~, q: b}
  ^: e. c; }$ F% @2 h  c( O2 W, G- Nvoid your_application_example() {
2 V5 i; c( s' p0 z# k; L5 A  if (breakout->hasWaitingCommand()) {
1 C  S& _7 C) p3 o1 b8 q: I5 D    char command[141];
; }2 @' @3 K  u6 Z* p: w+ j3 h+ ~    size_t commandLen = 0;
& \$ [- U4 c& F! a    bool isBinary     = false;
    command_status_code_e code = breakout->receiveCommand(140, command, &commandLen, &isBinary);
    switch (code) {
/ B' K( p& K( G# Y7 S      case COMMAND_STATUS_OK:
        LOG(L_INFO, "Rx-Command [%.*s]\r\n", commandLen, command);
- g- f, M9 X5 d3 C; I        break;
3 ?( t0 `, N, ]( `! q8 H      case COMMAND_STATUS_ERROR:
        LOG(L_INFO, "Rx-Command ERROR\r\n");
        break;
+ R/ n0 S/ p1 a7 \      case COMMAND_STATUS_BUFFER_TOO_SMALL:
        LOG(L_INFO, "Rx-Command BUFFER_TOO_SMALL\r\n");
  C2 j5 S* p2 z        break;
      case COMMAND_STATUS_NO_COMMAND_WAITING:
        LOG(L_INFO, "Rx-Command NO_COMMAND_WAITING\r\n");        break;      default:        LOG(L_INFO, "Rx-Command ERROR %d\r\n", code);    }
/ d  d( s+ ]6 }0 p" h  }
}
void loop() {
  your_application_example();
  breakout->spin();
  delay(50);
}

' N9 c) l- Z3 ~, K4 X

进入Bootloader模式

要将代码上传到开发板，需要将设备置于Bootloader模式。

按住Developer Board下方的BOOT0按钮。

按住开发板顶部的RST。

释放开发板顶部的RST按键。

释放BOOT0按钮以启用Bootloader模式。

在Arduino IDE中按Upload。

将代码上传到开发板后，按RST按钮。这将使主板退出Bootloader模式。完成的代码可以在TwilioIoTGitHub上找到。

1 B9 Z& l, ^0 r3 F# `

连接到网络并发送命令

重置电路板后，启动NB-IoT网络注册过程。这将在网络上注册板并为设备分配带宽。在此过程中，网络连接LED将呈橙色亮起。

% O. v+ Y& q/ L# L6 ~
# H8 l- R% d) P5 A- X

打开串行监视器以观察电路板注册和连接到网络。

当开发板成功注册到NB-IoT网络时，网络连接LED将呈蓝色亮起。连接稳定时，以下消息将显示在Arduino串行监视器中：

当电路板成功连接到NB-IoT网络时，将初始化Breakout SDK。

这是Breakout SDK将命令发送到Twilio时的串行监视器输出。

将记录Breakout SDK发送和接收的每个命令。通过NB-IoT网络发送的命令可以在可编程无线下的Twilio控制台中找到。

导航到Twilio控制台中的可编程无线

单击SIM卡

找到以前注册的窄带SIM卡

单击“命令”选项卡

使用Breakout SDK接收命令

Breakout SDK将每分钟轮询一个新命令。使用cURL，您可以使用Sim唯一名称将命令发送到NB-IoT板。

curl -X POST http://wireless.twilio.com/v1/Commands \ --data-urlencode "Sim=Breakout" \ --data-urlencode "Command=this is a test" \ -u ACXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX:your_auth_token

观看Arduino IDE串行监视器以查看收到的命令：

成为NB-IoT的首批先驱之一感觉如何？

使用NB-IoT的“事物”的未来

这是硬件和软件方面物联网开发的特殊时期。许多流程正在变得优化......许多流程仍然笼罩在神秘之中。

这些“事物”影响着我们的日常生活 - 往往没有我们意识到它。从踏板车到家庭自动化的每个部分现在都具有一些互连元素。

NB-IoT更进一步。Narrowband的低成本，低功耗，广域覆盖和长电池寿命使“智能设备”更加智能化。成为TwilioNarrowband的物联网先锋。让我们一起建立梦想。

原理图

NB-IoT板设置

, K6 z0 E- I; Y0 i, u/ l  _$ W

代码

这是Breakout SDK HelloWorld.ino文件的修改版本。

, Y1 @2 c, l. x/ \8 T  G

#include <Seeed_ws2812.h>

#include <BreakoutSDK.h>

static const char *device_purpose = "Dev-Kit";

static const char *psk_key = "YOUR_PSK";

8 U: v# X; K# b4 h- b

Breakout *breakout = &Breakout::getInstance();

WS2812 strip = WS2812(1, RGB_LED_PIN);

void enableLed() {

pinMode(RGB_LED_PWR_PIN,OUTPUT);

digitalWrite(RGB_LED_PWR_PIN, HIGH);

strip.begin();

strip.brightness = 5;

}

void setup() {

owl_log_set_level(L_INFO);

  LOG(L_WARN, "Arduino setup() starting up\r\n");

enableLed();

strip.WS2812SetRGB(0, 0x20, 0x20, 0x00);

strip.WS2812Send();

breakout->setPurpose(device_purpose);

breakout->setPSKKey(psk_key);

breakout->setPollingInterval(1 * 60);  // Optional, set to 1 minute

7 f% ~. c, q& ~/ h) R" }! |

  //Powering the modem and starting up the SDK

  LOG(L_WARN, "Powering on module and registering...");

breakout->powerModuleOn();

const char command[] = "Hello World fromBreakoutSDK test app";

  if (breakout->sendTextCommand(command) == COMMAND_STATUS_OK) {

   LOG(L_INFO, "Tx-Command [%s]\r\n", command);

  } else {

   LOG(L_INFO, "Tx-Command ERROR\r\n");

  }

  //Set RGB-LED to green

strip.WS2812SetRGB(0, 0x00, 0x40, 0x00);

strip.WS2812Send();

2 @$ ^2 p2 w2 @+ S

  LOG(L_WARN, "... done powering on and registering.\r\n");

  LOG(L_WARN, "Arduino loop() starting up\r\n");

}

void your_application_example() {

  if (breakout->hasWaitingCommand()) {

   char command[141];

   size_t commandLen = 0;

   bool isBinary     = false;

   command_status_code_e code = breakout->receiveCommand(140, command, &commandLen, &isBinary);

   switch (code) {

     case COMMAND_STATUS_OK:

       LOG(L_INFO, "Rx-Command [%.*s]\r\n", commandLen, command);

       break;

     case COMMAND_STATUS_ERROR:

       LOG(L_INFO, "Rx-Command ERROR\r\n");

       break;

     case COMMAND_STATUS_BUFFER_TOO_SMALL:

       LOG(L_INFO, "Rx-Command BUFFER_TOO_SMALL\r\n");

       break;

     case COMMAND_STATUS_NO_COMMAND_WAITING:

       LOG(L_INFO, "Rx-Command NO_COMMAND_WAITING\r\n");

       break;

     default:

       LOG(L_INFO, "Rx-Command ERROR %d\r\n", code);

    }

  }

}

" f' `7 D+ @' r. @

void loop() {

your_application_example();

breakout->spin();

delay(50);

}

- Y0 F3 O5 H# {& B% q

6 U1 m/ u3 \; U