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[入门教程] TinkerNode NBIOT 物联网开发板开箱评测

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前言

由于之前自己接触 NB-IOT 模块，当时用的是 BC26，看到这块开发板也带着 NB IOT 的字样，于是也就有了这篇评测~

开发板概况

打开快递后，映入眼帘的是一个黑色的包装盒子，如下所示：

我们打开盒子可以看到有如下几件东西：

通过包装就可以看到这个板子支持WiFi、BT(蓝牙)、NB-IOT(窄带物联网通信)、GNSS(全球导航卫星系统)，光是这四个就足以看出这块板子的强大，接下来看啊可能板子的实际图片，如下所示：

可以看到元器件排布的很紧密，整块板子很小，给人看起来就很精致的感觉，除了正面有元器件以外，背面也有元器件，如下图所示：

同样整个背面的元器件排布的也很紧凑，有 SIM 卡插槽，也有引出的 IO 口，设计的非常的精致，下面是正面和背面元器件的概况图：

要使得模块能够正常工作，需要连接上天线和 SIM 卡，连接示意图如下所示：

组装图

到此，基本就对板子的一个大体概况有了一个基本的认识，那接下来要把当前这个板子用起来，自然就需要当前板子的相关资料，目前有的资料有视频资料和文档资料，下面给出两处资料的链接：

文档资料：https://wiki.dfrobot.com.cn/SKU_D ... 8F%91%E6%9D%BF_V1_0

视频资料：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-304116-1-1.html

有了资料了那就可以进行实操了，接下来看我们如何一步一步将这块板子玩起来。

开发工具的安装

再进行安装 IDE 之前，需要安装一个驱动，驱动安装包在教程中可以找到，下面是安装的示意图：

当前的开发板所选择的 IDE 是 Arduino ，这里给出下载地址：https://www.arduino.cc/en/software，下面是该软件的界面：

image-20201130214413048

首先，要能够驱动当前的板子，那么就需要添加开发板驱动的 URL，添加步骤文件 -> 首选项，然后就打开了如下所示的界面：

然后将下述所示的网址复制到框内：http://download.dfrobot.top/Tink ... e-NB-IoT_index.json

添加了网址之后，就需要更新板子信息，按照如下步骤进行更新：工具 -> 开发板 -> 开发板管理器，更新完成后的界面如下图所示：

然后再搜索框搜索 TinkerNode,选择 TinkerNode ,选择版本后进行安装。

到此为止，准备工作就做完了，下面进入代码实验阶段。

代码实验点个灯

作为嵌入式开发者来说，在拿到一块板子的时候，第一件想到的事就是点个灯吧，流水灯，呼吸灯，等等等等，这块板子也一样，我们可以看到板子有一颗小灯是留给开发者操作的，如下图所示：

那么如何点亮这颗小灯呢，我们打开 Arduino 的一个示例程序，打开方式如下所示：

打开之后的代码如下所示：

void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second
}
复制代码

如果是接触过 Arduino 的朋友，那么在看到上述这样的代码比较熟悉，但是如果之前没有接触过 Arduino 的朋友在看到这样的代码之后，就会有点懵了，main函数呢？在整个文件中看不到 main函数的存在，其实，这是 Arduino 为了降低开发的门槛，省略掉了一些比较底层的东西，使得更多爱好者能够上手 Arduino 编程。但实际上，main函数是存在的，我们使用搜索工具在软件的安装目录搜索 main函数，可以得到如下的结果：

文件的代码内容如下所示：

#include <Arduino.h>

// Declared weak in Arduino.h to allow user redefinitions.
int atexit(void (* /*func*/ )()) { return 0; }

// Weak empty variant initialization function.
// May be redefined by variant files.
void initVariant() __attribute__((weak));
void initVariant() { }

void setupUSB() __attribute__((weak));
void setupUSB() { }

int main(void)
{
    init();

    initVariant();

#if defined(USBCON)
    USBDevice.attach();
#endif

    setup();

    for (;;) {
        loop();
        if (serialEventRun) serialEventRun();
    }

    return 0;
}
复制代码

这个时候再来看 setup 和 loop函数，就比较清晰明了了，这也就是为什么要把初始化的内容放到 setup里面去，为什么要把执行的操作放到 loop里面去。紧接着，我们在来看点灯的代码，我们在使用单片机的时候，如果要操做一个 IO 口，那么就需要知道这个 IO 口的端口以及引脚，但是我们在看这段代码的时候，只看到了一个LED_BUILTIN，并没有端口号和引脚号什么的，那是如何做到的呢？其实这也是 Arduino 为了降低门槛做的操作，它将这些引脚的定义都写到了库里面，各个开发板的引脚定义都对应各个开发板的pins_arduino.h文件，下面是在软件的安装目录找到的 pins_arduino.h文件。

下面是文件里的内容：

可以看到LED_BUILTIN的定义在不同的开发板引脚序号也是不相同的，知道了这些底层一些的东西之后，我们回过头来再来看点灯的代码，大体意思就是设置 IO 口的输出模式，然后设置 IO 的电平，最终达到闪烁的效果，将代码按照下述顺序编译并上传之后，就可以在板子上看到小灯闪烁的现象了。

到此，点灯操作到此结束。

连个网设备向云端传输数据

在点了个灯之后，这是任何一款嵌入式开发板都具有的基本功能，那作为一款物联网开发板来说，它的特点自然是能够联网并传输数据了，接下来展示的就是开发板联网之后向云端发送数据的示例。首先，我们的云端采用的是 Easy IOT:

点击工作间，进到如下所示的一个界面：

上述图片所示的，我们需要记录如下三个信息，才能让我们的板子连接至云端。

user:Nkoy_LAMR
password:HkTslY0Mgz
Topic:Gm9l_Y0Gg

下面是上传数据的代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include "DFRobot_Iot.h"

/* 配置WiFi名和密码 */
const char * WIFI_SSID = "TP-LINK_C104";
const char * WIFI_PASSWORD = "ee104109";

/*配置设备认证信息*/
String Iot_id = "Nkoy_LAMR";
String Client_ID = "12345";
String Iot_pwd = "HkTslY0Mgz";

/* 配置 IOT 云平台的IP地址和端口号 */
String EasyIot_SERVER = "182.254.130.180";
uint16_t PORT = 1883;

/* 配置要推送或者订阅的 topic */
const char * pubTopic = "Gm9l_Y0Gg";

DFRobot_Iot myEasyIoT;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void connectWiFi()
{
  WiFi.disconnect();
  delay(100);
  Serial.print("Connecting to");
  Serial.println(WIFI_SSID);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println();
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.print("IP Adderss: ");
  Serial.println(WiFi.localIP()); 
}

/*连接到IoT云服务器*/
void ConnectCloud() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    if (client.connect(myEasyIoT._clientId, myEasyIoT._username, myEasyIoT._password)) {
      Serial.println("Connect Server OK");
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" Try again in 5 seconds");
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
   /*初始化串口，波特率115200*/
  Serial.begin(115200);

  /*连接WIFI*/
  connectWiFi();

  /*配置需要连接的IoT云服务器（Easy-IoT）*/
  myEasyIoT.init(EasyIot_SERVER, Iot_id, Client_ID, Iot_pwd);
  client.setServer(myEasyIoT._mqttServer, PORT);

  /*连接到Easy-IoT*/
  ConnectCloud();

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  /*IoT云服务器断线重连*/
  if (!client.connected()) {
    ConnectCloud();
  }
  client.loop();

  /*每隔一段时间向Easy-IoT*/
  Serial.println("Sending message to cloud...");
  client.publish(pubTopic, "Hello");
  Serial.println("Message is sent.");
  delay(10000);
}
复制代码

上述的代码也很好理解，就是每隔一段时间向云端发送 Hello，我们打开云端可以看到云端也确实接受到了设备给它发送的数据，如下所示：

到这，设备端向云端发送数据的操作就完成了，那么云端是如何向设备端发送数据的呢？那来看接下来的叙述。

云端向设备端发送数据

云端向设备端发送数据，同样的，先贴出代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include "DFRobot_Iot.h"

/*配置WIFI名和密码*/
const char * WIFI_SSID = "TP-LINK_C104";
const char * WIFI_PASSWORD = "ee104109";

/*配置设备的认证信息*/
String Iot_id = "Nkoy_LAMR";
String Client_ID = "12345";
String Iot_pwd = "HkTslY0Mgz";

/*配置IoT云平台的IP地址和端口号*/
String EasyIot_SERVER = "182.254.130.180";
uint16_t PORT = 1883;

/*配置要推送（Publish）或订阅（Subscribe）的topic*/
const char * subTopic = "Gm9l_Y0Gg";

DFRobot_Iot myEasyIoT;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

/*连接WiFi*/
void connectWiFi() {
  WiFi.disconnect();
  delay(100);
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(WIFI_SSID);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println();
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.print("IP Adderss: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

/*连接到IoT云服务器*/
void ConnectCloud() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    if (client.connect(myEasyIoT._clientId, myEasyIoT._username, myEasyIoT._password)) {
      Serial.println("Connect Server OK");
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" Try again in 5 seconds");
      delay(5000);
    }
  }
}

/*回调函数。当从订阅的topic收到消息时，该函数被调用。*/
void callback(char * topic, uint8_t * payload, unsigned int len) {

  /*显示收到的topic名称和消息内容*/
  Serial.print("Recevice [Topic:");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    Serial.print((char)payload);
  }
  Serial.println();
}

void setup() {
  /*初始化串口，波特率115200*/
  Serial.begin(115200);

  /*连接WIFI*/
  connectWiFi();

  /*配置需要连接的IoT云服务器（Easy-IoT）*/
  myEasyIoT.init(EasyIot_SERVER, Iot_id, Client_ID, Iot_pwd);
  client.setServer(myEasyIoT._mqttServer, PORT);

  /*配置回调函数*/
  client.setCallback(callback);

  /*连接到Easy-IoT*/
  ConnectCloud();

  /*订阅（Subscribe）指定topic*/
  client.subscribe(subTopic);
  Serial.print("Topic:");
  Serial.print(subTopic);
  Serial.println(" subscribed!");
}

void loop() {
  /*IoT云服务器断线重连*/
  if (!client.connected()) {
    ConnectCloud();
  }
  client.loop();
}
复制代码

代码阅读起来逻辑很清晰，就不再这里赘述了，我们通过运算向设备端发送123456,发送窗口如下如图所示：

发送了之后，我们将接受到的数据用串口打印出来，可以看到如下所示的消息：

说明数据发送是没有问题的。到此，就基本完成了，但是实际上这整个过程对于一个嵌入式开发者是存在很多疑问的，就拿设备端向云端发送数据这一段来讲，下面的这三个头文件在哪里，当前所使用的 IDE 并不能够直接打开这三个头文件，应该如何查看?

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include "DFRobot_Iot.h"
复制代码

要查看头文件的原因也很简单，如果不能查看头文件，那么也就不知道如何调用 API 接口，连接 WiFi 的接口，连接云端的接口，这些都是未知的，这要如何写呢？所以，查看头文件是很有必要的，接下来，就介绍如何打开我们所包含的头文件，首先，我们得知道路径，按照如下方式打开图示的选项。

打开这两个之后，我们在编译的时候，就可以看到相关信息，如下图所示：

我们按照这个信息进行查找一下，并用 VSCODE 打开，打开界面如下图所示：

可以找到.h文件以及对应的 .cpp 文件，也就知道了对应的实现，对应的也就知道了相应的接口。

结论

上述就是一个基本的介绍了，当然这个板子的功能那么强大，还有很多待探索的功能，此次的开箱评测就到这里啦~

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