NBIoT與MQTT傳輸與接收－夜市小霸王

我的ESP32實做書籍：https://youyouyou.pixnet.net/blog/post/121105860
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如前一篇所說（NBIoT是什麼？），NBIoT可以大幅降低企業佈署設備的WiFi需求，也可避免因為場域WiFi不穩定所造成的問題，那麼NBIoT要如何實做？

本文將會以NBIoT傳輸MQTT，並以電腦的MQTTLens進行接收為例，說明整個傳輸接收流程。

首先我們必須準備NBIoT的模組，以筆者所開發的ESP32開發整合版就有留NBIoT接口，我們的NBIoT使用的晶片是基於聯發科(MTK-2526)的BC26模組，雖然他是USB外型，但並非USB傳輸格式，只是我們帥氣的黃董認為做成USB外型比較堅固耐用，並且可以後續進行串接。

NBIOT

關於上面的擴充版，詳細規格資料可以參考附件：https://t.ly/waON，使用範例可以參考以下四篇文章

說明一燈號：https://youyouyou.pixnet.net/blog/post/120417760

說明二 USB Power：https://youyouyou.pixnet.net/blog/post/120418861

說明三 I2C LCD：https://youyouyou.pixnet.net/blog/post/121069748

說明四 SPI TF卡：https://youyouyou.pixnet.net/blog/post/119643441

一、NBIoT基礎設定：

目前NBIoT大多採用ATCommand通訊，若讀者已經取得上面的擴充版及任何的NBIoT SIM卡，那就可以開始下面的流程。

1. 在ESP32上安裝ATCommand溝通程式：https://t.ly/4XWR，此程式會將ESP32的序列通訊輸入轉至NBIoT(Serial2 RX:16、TX:17)中，這樣我們就可以手動來下達AT命令

2. ATI：ATI是查詢系統版本，不過我們會用來測試BC26是否正常，輸入ATI後，會得到BC26的回覆如下圖。若無回應，那就必須檢查模組是否有插好。另外就是ESP32 1.0.6的版本也會造成無法回應，因此先選擇1.0.4。

3. AT+QCCID ：此指令用於檢查SIM卡狀態，一般來說，會列出該SIM卡的卡號，如下圖，若SIM卡未安裝，則會顯示ERROR

4.AT+QCGDEFCONT?：詢問APN設定方式，由於不同系統商會有不同的APN（APN, Access Point Name）設定，例如下圖就是以中華電信或遠傳電信為例，兩者都採用"IPV4V6","internet.iot"為APN，當我們利用這個指令查詢時，就會得到這個結果，下一步就是利用這個指令來設定這張NBIoT模組的APN。要注意的是這裡的「?」一定要使用半形「?」不可使用全形「？」。

5.AT+QCGDEFCONT=<<APN設定名稱>>：上一步詢問SIM卡的APN後，我們將APN名稱放到指令最後，例如以遠傳NBIoT為例，其指令如下「AT+QCGDEFCONT="IPV4V6","internet.iot" 」，

到此為止，就完成NBIoT的設定工作，以上五個步驟只須做一次，以後NBIoT模組只要開機會就自動以APN尋找當地有服務的基地頭，並完成網路註冊（上網）。

二、NBIoT資料傳輸：

當NBIoT完成APN設定後，就可以準備傳輸資料了，請依照以下步驟。

1. AT+CEREG? ：詢問基地台註冊狀態，也就是否有找到服務的基地台，若回應為「+CEREG: 0,1 」代表註冊完成，可以準備傳輸資料，若是「+CEREG: 0, 0」或「+CEREG: 0,2 」都是代表無法上網，可能是訊號不佳，或者當地無服務等問題。

2.AT+CESQ：詢問網路狀態，也就是詢問網路訊號強弱，以下圖而言，第一個數字為39，代表網路訊號還不錯，數字為0~63之間，越大代表網路訊號越好，10以下就必須注意傳輸可能會很不穩定，建議更換布置地點或增加天線強度，還有就是「99」則是故障的意思。

到這裡我們已經確認NBIoT已經完成連線，下一步我們以MQTT連線到免註冊的Broker：mqtt.eclipseprojects.io，進行一次的推播為例。

3. AT+QMTOPEN=0,"<<MQTT 伺服器>>",<<port>>：NBIoT開啟MQTT伺服器，若是使用「eclipseprojects」的話，指令全部為「AT+QMTOPEN=0,"mqtt.eclipseprojects.io",1883」，此時回應除了OK之外，再等候幾秒就會得到伺服器的回應「+QMTOPEN: 0,0」，代表伺服器已經收到要求，正在等候連線。

4. AT+QMTCONN=0,"<<ClientID>>"：連線到MQTT伺服器，這裡的ClientID用亂數即可，例如本例為「AT+QMTCONN=0,"ESP32-1234567890"」，如果兩個裝置使用相同的ClientID就會無法連線，不過這裡要注意，從步驟3的AT+QMTOPEN到 AT+QMTCONN，時間不可超過60秒(沒有詳細計算)，若時間太久，伺服器會關閉，連線就會失敗。若伺服器的回應是「+QMTCONN: 0,0,0 」代表連線成功，可以推播主題了。

5. AT+QMTPUB=0,0,<<qos>>,<<retain>>,"<<你的主題>>","<<內容>>"：將內容推播到你的主題內，例如我要將溫度「28」推播到主題「yourTopic/class205/temp」時，我的指令為「AT+QMTPUB=0,0,0,0,"yourTopic/class205/temp","28"」，代表我要用qos=0，不要retain傳送28到主題「yourTopic/class205/temp」內，若伺服器回覆為「+QMTPUB: 0,0,0」就代表伺服器已經收到資料。