基于STM32L431单片机和NB-IOT技术的低功耗追踪器

趋势：    

 

随着5G技术的逐渐普及，NB-IOT技术即将成为未来低功耗设备的主流趋势。在最近华为提出的5G标准中，着重强调了物联网设备中NB-iot设备对于5G全局建设的重要性。可见，未来的物联网将大概率由NB-iot设备主导。  

功能说明：    

 

1、使用低功耗系列单片机做主控制器，获取设备所处位置(GPS得到的经纬度或者基站定位的得到的多个基站ID和RSSI)，以及一些其他的信息（如温度、湿度等）。     2、该设备在低功耗休眠后，每隔一段时间向指定IP的指定端口上报信息。     3、整个系统可以在10000mah的电池下工作长达半年~一年。    

 

用途展望：  最初项目的目的是为了制作危险品箱子（陈放危险品，需要知道位置，但是又不是必须要实时跟踪）的类似用途，除此之外开发类似采集某地的水质土壤数据、灾情警报器（可以知道实时的位置，不需要人工在布置时记录）。

 

使用设备：STM32L431、高新兴物联NB-IOT模块ME3616、深圳市合方圆科技GSM模块GU620。

系统框图如图：

 

                                                

各部分模块介绍：

   NB-IOT:

   NB-IOT技术本身并不提供定位服务，当前NB-IOT设备甚至还未开放小区ID（单基站）查询服务，预计未来将开放。为了定位，经过综合对比、挑选我们使用了由深圳高新兴物联开发的ME3616模块，该模块具有功耗低，集成具有GPS定位的功能。另外，通过AT指令集配置，我们可以将数据发送到指定IP的指定端口上。

              

 

  MCU部分：

  在选择使用单片机上，由于ST系列单片机占据目前的主流，我们使用了STML4系列单片机作为我们的微控制器（MCU），L4系列单片机不仅像其基础系列如（F1、F4)具有IIC、USART、SPI等基础外设外，其最大的区别在于能够： 低电压工作：较传统单片机3.3V工作电压，其可以在1.7V~3.3V工作。 低功耗休眠的功能：休眠电流在5ua级别（STOP1模式下）。其低功耗的使用对于不需要实时读取数据的IOT设备来说尤其重要！

 STM32l4部分部分代码由CUBE生成，感觉这部分是开发起来最困难的，和之前使用F1 F4等差别挺大。

 附图一张STM32L4系列单片机的低功耗模式耗电说明：

                      

 GU620作为定位方式的扩展：  

 我们知道，GPS只能在户外进行定位，当设备所处于高楼大厦之间，定位服务就变得不可使用。

于是我们使用了目前较为成熟的基站定位作为辅助，使用了深圳市合方圆开发的GU620模块，该模块经过测试定位速度快，一次返回3个以上完整的基站信息，包含：LAC: 位置区代码 (16 进制)、 CELL ID: 基站编号 (16 进制)、 BSIC: 基站识别码 Base Station Identity Code 包括 PLMN 色码和基站色码。、ARFCN: 绝对值频点、 RSSI: 信号强度。基于多个基站位置，以及RSSI可以计算出当前位置（使用运营商提供的接口实现）。 

                     

实物图：