刘维周，王嘉敏

（三江学院 电子信息工程学院，江苏 南京 210012）

0 引言

近年来,4G 通信技术相比前几代的通信技术,通信质量得到了极大提高,接收端接收到的图片和视频画面清晰,给人带来更愉悦的通信体验［1］。 例如基于STM32F4 和4G 网络的车辆装备远程监控系统,其数据传输模块使用了4G 通信技术,实现系统自动采集信息并实时传输信息的功能［2］。 而为了进一步丰富物联网网关的功能多样性,不少研究机构还引入了其他应用技术,如Luca Costantino 等人利用LTE 技术的低时延和高速率特性,大大增强了基于LTE 物联网网关的接入能力［3］,如今已发展为基于4G 的智能网关。 4G 智能网关主要应用在广域物联网中,广域物联网也是近些年来的发展趋势,主要特点是大覆盖、低功耗、大连接、低成本［4］。

本系统采用STM32F407 单片机通过4G 模块发送MQTT 协议报文至云服务器,将4G 通信技术创新性地与MQTT 协议结合使用在嵌入式系统中,MQTT 协议也是近年来物联网中使用比较广泛的轻量级通信协议,该系统能够进一步拓宽4G 通信技术在智能化时代的应用。

1 系统整体设计

本系统包括上位机(即PC 端)、4G 模块、STM32F407 单片机3 个部分,单片机通过UART2 和4G模块相连,UART2 波特率设置为115 200 bps,4G 模块通过无线网络连接到上位机。 由于4G 模块自身内部集成有TCP/IP 协议,因此使用TCP/IP 协议与服务器进行数据传输。

4G 模块通信任务包括两部分,第一部分是4G 模块与移动基站网络之间建立连接并保持信号的识别,之后进行数据传输；第二部分是4G 模块通过MQTT 协议发布现场数据及订阅服务器端数据等。……