基于模塊HTTP測試流程

• 前言
• 一、基礎(chǔ)說明
  • 1.1 CAT1 與 4G
  • 1.2 EC800M 模塊
  • 1.3 HTTP
• 二、開始使用
  • 2.1 硬件設(shè)計部分
  • 2.2 模塊上電流程
  • 2.3 PDP 上下文
• 三、 HTTP 流程
  • 3.1 客戶端
  • 3.2 服務(wù)器端
• 結(jié)語

前言

最近用到了 CAT1 模塊 EC800 ，項目需求是使用 CAT1 模塊通過 HTTP 協(xié)議上報數(shù)據(jù)給服務(wù)器。

以前的項目對于 MQTT 協(xié)議使用比較多，對于 HTTP 其實并沒有太過深入的了解， 寫本文的目的就是 記錄一下 EC800 HTTP 協(xié)議的使用流程，給大家提供一個例子，在對 HTTP 協(xié)議沒有深入理解的情況下，如何能夠快速的使得產(chǎn)品正常的設(shè)計出來。ヾ(?°?°?)?? ！

因為涉及到移動通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問題，對于一些專業(yè)性的基本知識，本文會中會引用前人的一些博文說明，文中的引用都會給出原文連接。

我是矜辰所致，全網(wǎng)同名，盡量用心寫好每一系列文章，不浮夸，不將就，認(rèn)真對待學(xué)知識的我們，矜辰所致，金石為開！

一、基礎(chǔ)說明

接到項目需求，第一時間就得對一些基本的背景知識做一定的了解，比如 什么是 CAT1？ 模塊的基本應(yīng)用資料，HTTP 的相關(guān)知識等等。

1.1 CAT1 與 4G

Cat.1 的全稱是 LTE UE-Category1，在2009年，Cat.1-5 是 3GPP 專門劃分出來，面向于未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場的類別，Cat.1 的最終目標(biāo)是服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)低功耗和低成本 LTE 連接。

LTE 英文 “Long-Term Evolution” ，中文名稱為長期演進(jìn)技術(shù)。它是一種用于移動通信的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，也是4G（第四代）移動通信技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。 UE 英文 “User Equipment” 指的是用戶終端，它是LTE網(wǎng)絡(luò)下用戶終端設(shè)備的無線性能的分類。3GPP用Cat.1~20來衡量用戶終端設(shè)備的無線性能，也就是劃分終端速率等級。

Cat.1 是屬于4G系列，可以完全重用現(xiàn)有的4G資源。Cat.1是配置為最低版本參數(shù)的用戶終端級別，可讓業(yè)界以低成本設(shè)計低端4G終端。

隨著現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，Cat.1 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域越發(fā)重要，與NB-IoT和2G模塊相比，Cat.1在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，速度和延遲方面具有優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的 Cat.4 模塊相比，它具有成本低，功耗低的優(yōu)點。

1.2 EC800M 模塊

EC800M-CN 是移遠(yuǎn)通信專為 M2M 和 IoT 領(lǐng)域而設(shè)計的超小尺寸LTE Cat 1無線通信模塊，支持最大下行速率10 Mbps和最大上行速率 5 Mbps。

對于模塊來說，移遠(yuǎn)會提供你完成的一套說明資料，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計，使用流程應(yīng)有盡有，如果你本身對這一領(lǐng)域有所了解，那使用起來基本不費(fèi)什么事情，完全不需要去額外的尋找資料。

1.3 HTTP

如果你了解 HTTP ，以及 4G 網(wǎng)絡(luò)的一些基礎(chǔ)，那你直接照著上面 模塊的手冊資料直接 AT 指令直接用起來就行了。

如果你沒有了解過，確實需要花店時間去了解，這里推薦一篇文章：

HTTP超詳細(xì)教程

對于我們應(yīng)用而言，有幾個地方我們是一定要了解的，第一個 HTTP 協(xié)議格式，比如 HTTP 的協(xié)議格式（圖片引用至上面推薦文章）：

HTTP 請求格式：

HTTP 響應(yīng)格式：

HTTP 協(xié)議格式：

GET 方法用來獲取服務(wù)器上面的數(shù)據(jù)，對于我們的項目，我們其實只需要用到 HTTP 的 POST 方法，POST請求需要傳遞的數(shù)據(jù)一般通過 body 傳遞。

比如一個給服務(wù)器輸入用戶名密碼的 POST 請求例子（圖片引用至上面推薦文章）：

對于我們使用 CAT1 模塊來說，我們最終要做的就是在程序中組一個類似上面內(nèi)容的數(shù)據(jù)包，發(fā)送出去就行了。

當(dāng)然實際上一般在物聯(lián)網(wǎng)場合，傳感器上報數(shù)據(jù)需要組的包比上面會簡單得多。

二、開始使用

基礎(chǔ)知識了解過后，接下來就是開始測試使用了。

2.1 硬件設(shè)計部分

硬件部分基本上照著 官方文檔來就行了，沒有一點難度，真的沒什么好說的，省略，詳細(xì)請參考 《Quectel_EC800M-CN_硬件設(shè)計手冊_V1.1.pdf》（不同型號的芯片有不同的對應(yīng)手冊，根據(jù)手冊來就行了）。

象征性的上一張原理圖：

2.2 模塊上電流程

雖然模塊的官方會提供文檔說明 HTTP 命令的使用流程，如下圖：

但是我們一般不會一上電就直接這么使用，簡單來說就是首先你得確保模塊通訊正常并且正常附著網(wǎng)絡(luò)，那么我們正常的使用中都會有一個 模塊初始化流程（雖然模塊一切正常的情況下，會自動聯(lián)網(wǎng)）。

我們需要經(jīng)過一些上電后的 AT 指令交互，確保模塊聯(lián)網(wǎng)正常，然后才能開始按照上面手冊的流程走下去。

上面的這些可作為模塊上電的檢查手段，完成上面的步驟，才可以開始進(jìn)行后面的操作。 在程序中，我們可以把這些操作當(dāng)做 模塊的初始化。

上面的指令結(jié)尾都需要回車換行，在程序中定義字符串的時候末尾記得要加上

測試代碼如下：

void ec800_init()
{
    u16 cat1_timeout = 0;

    while(Iot_SendCmd(AT,"OK", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            printf(" uart falsern");
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("uart okrn");
    while(Iot_SendCmd(CPIN,"READY", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("simcard okrn");
    while(Iot_SendCmd(RSSI,"+CSQ", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    while(Iot_SendCmd(CEREG,"0,1", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    printf("網(wǎng)絡(luò)注冊 okrn");
    cat1_timeout = 0;
    while(Iot_SendCmd(CGATT,"+CGATT: 1", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    printf(" 網(wǎng)絡(luò)附著 okrn");
}

2.3 PDP 上下文

我們在看文檔的時候，會有一個 PDP 上下文的概念，這里我們需要對這個概念說明一下。

PDP，Packet Data Protocol，分組數(shù)據(jù)規(guī)程，移動通信用戶在發(fā)送和接收分組數(shù)據(jù)時應(yīng)用的協(xié)議，應(yīng)用于 GPRS以及 WCDMA 等分組網(wǎng)絡(luò)。 . PDP context 即 PDP 上下文，保存用戶面進(jìn)行隧道轉(zhuǎn)發(fā)的所有信息，包括 RNC / GGSN 的用戶面 IP 地址、隧道標(biāo)識和 QoS 等。

實際上如果對網(wǎng)絡(luò)不了解的看完了上面的基本概念，應(yīng)該還是不理解，所以我這里用白話文簡單解釋一下：

就是說我們需要用 PDP（Packet Data Protocol ）傳輸數(shù)據(jù)，那么就必須給他建立一個背景，就是所謂的上下文，你得告訴 SGSN 和 GGSN (什么是 SGSN 和 GGSN ，往下面看，就類似于中轉(zhuǎn)站，網(wǎng)關(guān)類) 一些基本信息 ：本地標(biāo)識（cid），你想要的 pdp_type（這里就是IP），你的接入點信息。

接入點不同的運(yùn)行商是不同的： 聯(lián)通：UNINET 移動：CMNET 電信：CTNET

我們不把 PDP 上下文用專業(yè)的術(shù)語去理解，簡單的說，PDP 上下文就是在你準(zhǔn)備連接 Internet 傳輸數(shù)據(jù)之前，必須要做的一些基本配置，給你發(fā)個通訊卡，后面你就可以傳輸數(shù)據(jù)了，激活一個 PDP 上下文意味著發(fā)起一個分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫。

2.3.1 什么是 SGSN 和 GGSN ？

在上面介紹 PDP 的時候提到過 SGSN 和 GGSN ，關(guān)于這一塊，我也是參考前人的博文：

移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)工作原理（SGSN&GGSN）

圖片引用至上面推薦博文：

內(nèi)容引用至上面推薦博文：

SGSNSGSN主要用于為在其地理范圍內(nèi)的移動站傳遞數(shù)據(jù)包，相當(dāng)于無線網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點。它可以進(jìn)行分組路由和轉(zhuǎn)發(fā),移動性管理（附著,去附著和位置管理）,邏輯鏈路管理,鑒權(quán)以及計費(fèi)功能。SGSN的位置寄存器保存著位置信息,比如當(dāng)前的小區(qū)。 SGSN的主要功能包括： 1 完成和GGSN的通信，通過GTP協(xié)議將用戶數(shù)據(jù)傳遞給GGSN，并將GGSN返回的數(shù)據(jù)傳遞給用戶 2 當(dāng)用戶地理位置發(fā)生變化，執(zhí)行移動性管理。GGSNGSGN作為整個GPRS/UMTS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，位于GPRS網(wǎng)絡(luò)和外部分組交換網(wǎng)絡(luò)（Internet）之間。網(wǎng)關(guān)的作用能將一種協(xié)議格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一種格式的數(shù)據(jù)。 GGSN把來自的SGSN的GPRS數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)姆纸M數(shù)據(jù)協(xié)議格式,比如IP，然后再把它們發(fā)送到相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，比如廣域有線網(wǎng)。反之亦然。SGSN和GGSN的區(qū)別所以，GGSN和SGSN的主要區(qū)別就在于，GGSN作為網(wǎng)關(guān)，是在不同的通信網(wǎng)中轉(zhuǎn)換協(xié)議，而SGSN作為路由，只是在使用相同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送、接受以及延遲它的數(shù)據(jù)包。 另外，GGSN能夠?qū)崿F(xiàn)地址的轉(zhuǎn)換，比如把無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部地址（PDP地址）轉(zhuǎn)換為一個分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議地址（IP地址），而SGSN只能實現(xiàn)PDP地址映射，即根據(jù)一個地址，映射到相同種類的另一個地址。可見，我們常說的3、4G網(wǎng)絡(luò)的IP地址，其實就是對應(yīng)GGSN的出口IP地址。

到這里，一些開始使用需要了解的基礎(chǔ)問題都已經(jīng)說明了，那么下面其實就可以直接開啟 HTTP 的使用了。

三、 HTTP 流程

上面準(zhǔn)備工作做完了，我們接下來往下面進(jìn)行。

3.1 客戶端

客戶端實際上就是我們的板子，在上面我們已經(jīng)給出了 EC800M 上電初始化的流程。

在完成上述的初始化以后，我們就可以按照官方手冊進(jìn)行下去了，本部分我們主要使用圖示和實際測試代碼給出說明。

我們來回顧一下上面的流程（這里我們用官方文檔中的示例圖說明）：

上面的流程是官方給出的一個簡單的樣例，大體上，按照順序來就行了。

其中需要注意的就是 ，有一個參數(shù)設(shè)置樣例中并沒有，就是數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型其實是大家需要 POST 的服務(wù)器有關(guān)的，這個需要自己了解服務(wù)器端需要怎樣的數(shù)據(jù)類型：

比如本次測試，我使用了了 "AT+QHTTPCFG="contenttype",1rn" 就是設(shè)置為 "text/plain" 類型。

上面還是用了 AT+QIACT=1 激活 PDP上下文，但是圖中也提到了是默認(rèn)激活的，我發(fā)現(xiàn)如果是激活狀態(tài)，使用這個指令會返回 ERROR （有待確定）。

其他的倒是沒有什么問題，這里直接上一下代碼。

3.1.1 PDP 上下文配置

void ec800_pdp_prepare(){
    u16 cat1_timeout = 0;
    while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG="contextid",1rn","OK", 200)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("設(shè)置 QHTTPCFG okrn");

    while(Iot_SendCmd("AT+QIACT?rn","OK", 3000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("PDP_CHECK one okrn");

    
    while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG="contenttype",1rn","OK", 3000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("CFG okrn");

    // while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPCFG="rspout/auto",1rn","OK", 3000)){
    //     HAL_Delay(1);
    //     cat1_timeout ++;
    //     if(cat1_timeout >= 2000){
    //         return;   
    //     }
    // }
    // cat1_timeout = 0;
    // printf("auto header okrn");

    /*
    "AT+QICSGP=1,1,"CMNET","","",1rn"
    APN 聯(lián)通：UNINET   移動：CMNET   電信：CTNET
    */
    while(Iot_SendCmd("AT+QICSGP=1,1,"CMNET","","",1rn","OK", 3000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("PDP_CONFIG okrn");
    while(Iot_SendCmd("AT+QIACT?rn","+QIACT", 3000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout  >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("PDP_CHECK two okrn");

    // while(Iot_SendCmd("AT+QIACT=1rn","OK", 500)){
    //     HAL_Delay(1);
    //     cat1_timeout ++;
    //     if(cat1_timeout >= 2000){
    //         return;   
    //     }
    // }
    // cat1_timeout = 0;
    // printf("PDP_激活 okrn");
}

3.1.2 URL 設(shè)置

接下來就是設(shè)置 URL ，URL 從哪里來，就是服務(wù)器會提供，比如 ONENET 平臺對于 HTTP 的說明如下：

這里我們 POST 設(shè)置的 URL ，就是上面的 Address+URL，對應(yīng)在下面的程序中，就是char *url 這個參數(shù)：

void http_set_url(char *url)
{
    u16 cat1_timeout = 0;
    char message[32];
    snprintf(message, sizeof(message), "AT+QHTTPURL=%d,%drn", strlen(url), 5);
    while(Iot_SendCmd(message,"CONNECT", 1000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("ready to send urlrn");
    while(Iot_SendCmd(url,"OK", 5000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("url set OKrn");
}

到目前為止，我們程序中整體調(diào)用流程如下圖所示：

3.1.3 POST 請求

上面的 URL 設(shè)置完成，我們就可以隨時發(fā)送 POST 請求了，比如我們是一個傳感器設(shè)備，周期性的采集傳感器數(shù)據(jù)，到了自己設(shè)定的時間，就直接 POST 就行了，下面是 POST 請求的實現(xiàn)函數(shù)：

void http_post_message(const char *message) {
    int length = strlen(message);
    char at_post[32];
    u16 cat1_timeout = 0;
    snprintf(at_post, sizeof(at_post), "AT+QHTTPPOST=%d,%d,%drn", length, 5, 10);
    while(Iot_SendCmd(at_post,"CONNECT", 500)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("ready to send post message!rn %srn", message);
    while(Iot_SendCmd(message,"OK", 5000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("http post OKrn");
    //"AT+QHTTPREAD=1rn"
    while(Iot_SendCmd("AT+QHTTPREAD=5rn","+QHTTPREAD", 1000)){
        HAL_Delay(1);
        cat1_timeout ++;
        if(cat1_timeout >= 2000){
            return;   
        }
    }
    cat1_timeout = 0;
    printf("HTTPREAD OKrn");
}

當(dāng)然上面的參數(shù)const char *message 是需要我們自己組包的，一般來說使用 JSON 格式的比較多，比如測試過程中，我的程序如下：

最后上面流程中調(diào)用的Iot_SendCmd函數(shù)也上一下：

int Iot_SendCmd(const char* cmd, char* reply, int wait)
{
 u8 i=0;
    char* rss_str;
    int rssi,res;
    CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);

    Uart3_sendBuffer((u8*)cmd,strlen(cmd));
    
    while(EC800ReceiveState != true)
    {
        HAL_Delay(1);
        i++;
        if(i >= wait){
            printf("cat1 check outrn");
            return 0xFF;   
        }
    }
    EC800ReceiveState = false;

    if (!strcmp(reply,"+CSQ"))
    {
       rss_str = strstr((char*)EC800_RX_BUF, "+CSQ:");
        if (!rss_str) {
            return 1;
        }

        sscanf(rss_str, "+CSQ:%d,%d", &rssi, &res);
        if (rssi != 99) {
            printf("RSSI is %drn",rssi);
            CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);
            return 0;
        }
    }
    
    else if (strstr((char*)EC800_RX_BUF, reply)){  
        printf("rn%srn", EC800_RX_BUF);
        CLEAR_EC800_Buffer(EC800_RX_Data);
        return 0;
    }

    return 1;  
}

3.1.4 注意事項

(此處待更新，后續(xù)一些細(xì)節(jié)問題的說明需要補(bǔ)充)

1、關(guān)于字體

首先要注意的就是 字體，要和服務(wù)器的字體匹配；

通過"AT+QHTTPCFG="contenttype",1rn"設(shè)置字體，這點上面已經(jīng)提到過；

2、關(guān)于 HTTP 響應(yīng)

指令AT+QHTTPCFG="responseheader",1是啟用輸出 HTTP 響應(yīng)頭信息：

如果啟用了以后，使用AT+QHTTPREAD讀取的 HTTP 響應(yīng)消息如下：

此時返回比較多，響應(yīng)都有 600多個字節(jié)，接近 700 字節(jié)，這里大家寫程序時候需要考慮到串口緩存大小。

不啟用這個，則讀取的 HTTP 響應(yīng)消息如下：

此時返回不到200字節(jié)

3、關(guān)于 cat1 模塊返回數(shù)據(jù)的處理

本文使用的是 STM32F103 芯片，在對于 AT 指令串口處理的時候需要注意，一般來說，對于普通的 AT 指令，我們可以直接使用 IDLE 中斷進(jìn)行判斷是否接收完成，程序處理如下：

但是對于 AT+QHTTPPOST 和 AT+QHTTPREAD 來說，他們返回的不是一幀數(shù)據(jù)，而是分段的數(shù)據(jù)，如果使用 上面的處理就會出問題，所以我們需要對于這兩個指令進(jìn)行單獨(dú)的處理：

/*省略*/
  Uart3_sendBuffer((u8*)cmd,strlen(cmd));
    
    /*
    此處串口回的不止是一幀數(shù)據(jù)，所以使用 IDLE 中斷不合適
    */
    if ((!strcmp(reply,"+QHTTPREAD:"))||(!strcmp(reply,"+QHTTPPOST:"))){
        //讀取和發(fā)送的處理，直接等一段時間
        HAL_Delay(1000);// 500 600 800 1000 一直加大   
    }
    /*
        另外的設(shè)置指令大多都是等待一個 OK 返回，屬于一幀數(shù)據(jù)
        所以可以用 IDLE 中斷
    */
    else{
        while(EC800ReceiveState != true)
        {
            HAL_Delay(1);
            i++;
            if(i >= wait){
                printf("cat1 check outrn");
                return 0xFF;   
            }
        }
    }
    EC800ReceiveState = false;

當(dāng)然，實際上對于 AT 指令的模塊來說，因為他不會不定時的發(fā)送消息，所以實際上所有 AT 指令發(fā)送后的返回結(jié)果，都可以不用 IDLE 中斷處理，發(fā)送完 AT 命令以后，直接延時等待一定的時間讀取串口數(shù)據(jù)即可。

3.2 服務(wù)器端

服務(wù)器端大家可以選擇現(xiàn)在常用的一些云平臺， 阿里云，ONENET，華為云等等由 物聯(lián)網(wǎng)模型支持的，服務(wù)器端只需要自己進(jìn)行一些基本的產(chǎn)品創(chuàng)建，配置，然后根據(jù)平臺提供的開發(fā)文檔，進(jìn)行上面的流程即可，比如：

本次測試使用公司自己的服務(wù)器，有軟件部門的同事專門負(fù)責(zé)，所以省去了服務(wù)器端的配置流程。

結(jié)語

原本寫本文的目的只是想記錄一下 EC800M HTTP 的使用步驟，但是因為涉及到的一些通訊的基本知識自己也都去復(fù)習(xí)了解了一邊，所以最終內(nèi)容還是比預(yù)計的要多。除了把模塊 HTTP 測試流程給大家講了一邊，還額外提了一些 網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)的內(nèi)容，自己也有不少的收獲。

文中提供的代碼是自己的測試代碼，至于后期實際項目使用，大家還需要根據(jù)自己的需求進(jìn)行完善。