第10课 共享单车

共享单车也是物联网技术的一种应用，我们在共享单车上可以看到两种技术，一是实时定位记录用户行驶里程路线等信息，二是可以通过移动网络的方式打开和关闭车锁。 那么在本节课中我们将尝试模拟制作一个简单的共享单车系统。

知识锦囊

公共交通工具的“最后一公里”是城市居民出行采用公共交通出行的主要障碍，也是建设绿色城市、低碳城市过程中面临的主要挑战。 共享单车通过在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供服务，完成交通行业最后一块“拼图”，带动居民使用其他公共交通工具的热情，与其他公共交通方式产生协同效应。 共享单车是一种分时租赁模式，也是一种新型绿色环保共享经济。

GPS模块

GPS模块是一个高性能，高度集成的多模式卫星定位和导航模块。它支持GPS /北斗/ Glonass /伽利略/ QZSS / SBAS，使其适用于GNSS定位应用，例如汽车导航，智能穿戴和无人机。

我们可以通过GPS模块来记录用户里程、路线、位置等基础信息，通过移动网络通讯的行驶来控制共享单车旋转舵机打开开关。接下来让我们看看如何制作吧！

实践操作

任务一：使用GPS模块获取实时位置

将GPS模块连接到开发板的A2/D2接口，然后编写以下程序并上传：

#include <SoftwareSerial.h>
#define BAT_ENABLE 19 //Grove端口使能引脚
SoftwareSerial SoftSerial(2, 3);
unsigned char buffer[64];                   // buffer array for data receive over serial port
int count=0;                                // counter for buffer array
void setup()
{
    digitalWrite(BAT_ENABLE, HIGH);//启用Grove端口
    SoftSerial.begin(9600);                 // the SoftSerial baud rate
    Serial.begin(9600);                     // the Serial port of Arduino baud rate.
}
void loop()
{
    if (SoftSerial.available())                     // if date is coming from software serial port ==> data is coming from SoftSerial shield
    {
        while(SoftSerial.available())               // reading data into char array
        {
            buffer[count++]=SoftSerial.read();      // writing data into array
            if(count == 64)break;
        }
        Serial.write(buffer,count);                 // if no data transmission ends, write buffer to hardware serial port
        clearBufferArray();                         // call clearBufferArray function to clear the stored data from the array
        count = 0;                                  // set counter of while loop to zero 
    }
    if (Serial.available())                 // if data is available on hardware serial port ==> data is coming from PC or notebook
    SoftSerial.write(Serial.read());        // write it to the SoftSerial shield
}
void clearBufferArray()                     // function to clear buffer array
{
    for (int i=0; i<count;i++)
    {
        buffer[i]=NULL;
    }                      // clear all index of array with command NULL
}

上传成功程序之后打开串口监视器将波特率设置为9600，此时你应该可以看到串口分钟有数据输出。

这些数据我们并不能直接使用，我们需要将数据导出为KML文件，然后使用谷歌地球才可以解析出详细地址。

接下来下载安装u-center软件，软件界面如图所示：

我们在菜单栏找到“Receniver”选择“Connection”连接到开发板的COM口。

注意：此时串口监视器应该关闭，否则由于串口占用无法在该软件中打开COM口！

然后在“Receniver”选择“Baudrate”选择波特率为9600。

我们可以在软件底部看到连接状态。

连接成功之后，点击菜单栏中“view”选择“Text console”打开文本显示器，这里可以看到GPS模块的情况。

如果右侧的图表没有内容代表没有搜索到GPS信号，这是因为该模块功率较小，你可以将设备移动到室外空旷的地方再次进行连接，如果成功搜索到GPS信号，那么你可以看到详细的数据输出。


当GPS模块成功收到信号之后，我们就可以将位置信息导出了，首先点击“File”选择“Database Export”选择“Google Earth KML”将位置信息保存到电脑上。

然后下载安装Google Earth软件（相关谷歌功能需要科学上网）

最后使用Google Earth打开刚刚保存的KML文件即可查询到刚才GPS所处位置。

任务二：通过移动网络远程开锁

在第8课中我们通过移动网络向OneNET服务器发送了数据，那么在本任务中我们将接收来自OneNET平台的数据来控制设备。首先将舵机连接到开发板的A2/D2引脚，将SIM卡插入开发板，然后编写程序：

#include <SerialCommand.h>
#include <SoftwareSerial.h> 
#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define BAT_ENABLE 19 //Grove端口使能引脚
 int newval = 32; //定义变量
#if defined(ARDUINO_ARCH_AVR)
    #define debug  Serial
#elif defined(ARDUINO_ARCH_SAMD) ||  defined(ARDUINO_ARCH_SAM)
    #define debug  SerialUSB
#else
    #define debug  Serial
#endif
int a;
int b;
int c;
int d;
int f;
char e[100];
char g[100];
char *cur;
void setup() {
    digitalWrite(BAT_ENABLE, HIGH);//启用Grove端口
    pinMode(GROVE_ENABLE,OUTPUT);
    digitalWrite(GROVE_ENABLE,HIGH);
    myservo.attach(2);//设置舵机接D2脚
    delay(100);
    SerialUSB.begin(115200);
    LTE.begin(115200);      //Serial2
    Serial1.begin(115200);  //Grove
    while (!Serial) {
     ; 
  }
    Serial.println("SAMD MCU Ready");
    pinMode(LTE_PWR,OUTPUT);
    pinMode(LTE_RESET,OUTPUT);
    pinMode(LTE_WAKEUP,OUTPUT);
    pinMode(LTE_ENABLE,OUTPUT);
    digitalWrite(LTE_PWR,HIGH);
    digitalWrite(LTE_RESET,LOW);
    digitalWrite(LTE_WAKEUP,LOW);
    digitalWrite(LTE_ENABLE,HIGH);
    Serial.println("SAMD21[1] Init OK");
    delay(2500);
    LTE.write("AT+CGACT=1,1\r\n");
    delay(2500);
    while(LTE.available()){
        SerialUSB.write(LTE.read());     
    } 
        LTE.write("AT+CGACT=1,1\r\n");
    delay(2000);
    while(LTE.available()){
        SerialUSB.write(LTE.read());     
    } 
    LTE.write("AT+MQTTCFG=\"183.230.40.39\",6002,\"728817855\",600,\"434575\",\"jQMUBpFbzSRe8dstkvMN87HXH70=\",0\r\n");
    delay(2500);   
    while(LTE.available()){
        SerialUSB.write(LTE.read());     
    } 
    LTE.write("AT+MQTTOPEN=1,1,0,0,0,,\r\n");
    delay(2500);   
    while(LTE.available()){
        SerialUSB.write(LTE.read());     
    } 
    LTE.write("AT+MQTTSUB=\"TEST\",1\r\n");
    delay(2500);   
    while(LTE.available()){
        SerialUSB.write(LTE.read());     
    } 
}
void loop() {
String ss = String(newval, DEC); 
char buf[256];//>>>>转字符串
String buff;
ss.toCharArray(buf, 9);
if(SerialUSB.available()){
   LTE.write(SerialUSB.read());
}
if(LTE.available()){     
   buff = LTE.readString();
   buff.toCharArray(buf, buff.length());
   SerialUSB.write(buf);  
}
cur = strstr(buf, "+MQTTPUBLISH:");
if(cur != NULL)
{
sscanf(cur,"+MQTTPUBLISH: %d,%d,%d,%d,\"%[^\"]\",%d,%[^\r]",&a,&b,&c,&d,e,&f,g);
  if(strcmp(g, "ON") == 0){
    SerialUSB.println("\n");
    SerialUSB.println("ON!");
    myservo.write(0);
  }
    if(strcmp(g, "OFF") == 0){
    SerialUSB.println("\n");
    SerialUSB.println("OFF!");
    myservo.write(90); 
  }
delay(100);
}
}

该程序的逻辑是：首先通过移动网络连接到OneNET平台，然后等待接收消息；此时我们可以在OneNET平台下发命令，当开发板收到“ON”指令则将舵机转动到0度；当开发板接收到“指令”则将舵机转动到90度。

上传完成程序之后打开串口监视器，在串口监视器中查看程序运行情况:

当串口监视器中都显示ok代表服务器和网络连接成功，此时可以转到后续步骤。如果串口监视器中显示“ERRO 600”错误，那么代表初始化失败。解决办法：保持串口监视器打开的情况下，拔掉开发板的数据线然后重新接入数据线，再关闭打开串口监视器即可。

打开OneNET网站：https://open.iot.10086.cn/develop/global/product/#/console 登录之后找到我们上次登陆的设备（如果设备和账号发生改变请修改代码61行中的信息，修改方法参考第8课任务一）。

在产品服务中找到“多协议接入”选择我们在第8课中注册的设备，打开设备详情页。

然后在设备名称后方的“更多操作”栏中找到“下发命令”按钮并进入。

点击“下发命令”按钮进入编辑页，在上方选择“字符串”在下方输入“ON”然后点击“发送”

此时我们可以在设备串口监视器中看到命令已经下发成功，并且舵机转动到0度了。

接下来尝试发送一下“OFF”指令。

此时舵机已经转动到90度了。