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LinkIt ONE穿戴式裝置與物聯網應用:GSM與GPRS功能──簡訊控制LED亮滅

馥林文化_96
・2015/09/16 ・1613字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級
相關標籤: LinkIt ONE (7)

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文/CAVEDU教育團隊

各位讀者,本系列專欄要介紹如何使用LinkIt ONE 這塊Arduino 相容板來進行各種穿戴式裝置與物聯網專題,歡迎和我們一起動手做。不過只把LinkIt ONE 當作Arduino 來用的話就太可惜了,因此我們會直接切入它的聯網功能,之後再回頭結合各種電子元件,讓製作各種物聯網專題更輕鬆。

LinkIt ONE 的GSM/GPRS 功能

LinkIt ONE 的聯網功能共有Wi-Fi、GPRS 行動網路、藍牙與GPS等。通用封包無線服務技術(General Packet Radio Service ,簡稱GPRS)是GSM 行動電話用戶可用的一種移動數據業務, 有時候也稱為2.5G」。這也就是說,這項技術是介於第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間, 提供了一般速度的資料傳輸。早期在還沒有iPhone 之前, 就是藉由GPRS 來收發email 或下載小遊戲,計費方式可是用MB 來計算,下載個小遊戲就得花費60 元。

LinkIt ONE 背面有一個SIM 卡與SD 記憶卡的雙用插槽。如果您的SIM 卡已經開通行動上網的話,請將它插入本插槽,並安裝本文最後的程式即可。LinkIt ONE 只支援2G 行動網路,不過目前市面上的3G SIM 卡也還是可用於2G 網路,有需要就去電信公司辦一張吧。
請注意您的SIM 卡不可上鎖,否則將無法使用。

所需零件:

  • LinkIt ONE 開發板
  • GPRS天線
  • 已開通門號的SIM卡,無SIM卡鎖
  • LED,1個,顏色不限。正極接到LinkIt ONE D13 腳位
  • 220或330Ω電阻,1 個,限流用

接線完成如圖3 , 其實D13 的內置電阻相當大,因此直接把LED 插入LinkIt ONE 的D13 與GND 也是可以的。

圖1 GSM 天線。
圖1 GSM 天線。
圖 2 將 SIM 卡插入 LinkIt ONE 背面的插槽並接上。您也可以裝上電池,就是一臺獨立裝置了。
圖 2 將 SIM 卡插入 LinkIt ONE 背面的插槽並接上。您也可以裝上電池,就是一臺獨立裝置了。
圖 3 將 LED 連接在 D13 腳位。
圖 3 將 LED 連接在 D13 腳位。

程式說明

本範例中,LinkIt ONE 將藉由SIM卡來接收另一支行動電話所發送過來的簡訊,除了可以將寄件人號碼與簡訊內容顯示在Serial Monitor 之外,還能根據簡訊內容是否包含「ON」或「OFF」來點亮或關閉LED 燈。接著介紹程式中幾個比較重要的指令:
1. LSMS.available():檢查是否收到簡訊
2. 顯示簡訊內容:

3. LSMS.flush(); :刪除本筆簡訊
4. 在Ser ial Moni tor 中顯示簡訊內容:使用while無窮迴圈,接著透過LSMS.read() 指令逐一讀取簡訊內容之後存入整數變數v,接著再把v轉為字元格式後依序存入dtaget[]陣列中,並顯示於Serial Monitor裡。

5. 判斷簡訊內容: 在上一步中, 我們藉由LSMS.read()指令把簡訊內容逐個字元存到dtaget[]陣列中,接著就要判斷簡訊中是否包含了[ON]、[on]、[OFF]與[off]這幾個控制碼, 前兩者只要檢查陣列的第一個與第二個元素即可, 後兩者則要檢查到第三個元素。請注意陣列的第一個元素編號為0,例如dtaget[0]。
您可以根據這樣的架構在同一封簡訊中塞入更多控制碼, 比較省錢。最後就是根據簡訊內容為ON或OFF來開關LED。本專欄末有完整程式碼。

執行程式時, 會在Serial Monitor中看到一個個字元飛快地跳出來。當您有移動需求, 又沒辦法幫 LinkItONE 準備一張 SIM 卡來行動上網的話,可以讓LinkIt ONE 藉由智慧型手機的無線網路熱點功能來上網。完整程式碼請參考下圖。

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小訣竅:為什麼要使用GPRS 功能?

既然Wi-Fi 這麼方便,為什麼還要用SIM 卡來發送簡訊?這是因為Wi-Fi 還是受限於WAP 存取點, 但是SIM 卡只要在收得到訊號的地方就可以通訊,在非都會地區來講還是有其必要。

參考資料:

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2015/9月號

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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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LinkIt ONE穿戴式裝置與物聯網應用卷七【雲端氣象站(上)︰上傳資料到Media Tek Sandbox】
馥林文化_96
・2016/03/18 ・2170字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 535 ・七年級
相關標籤: LinkIt ONE (7)

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文/CAVEDU教育團隊

各位讀者好, 認識了如何用MCS來控制LinkIt ONE 的腳位狀態之後,接下來兩期會帶領您實作雲端氣象站專題。本期要介紹的是智慧居家或植物照護系統中常用的溫濕度感測模組,也會告訴您如何將感測器讀取到的溫度與濕度變化顯示於Arduino IDE 的Serial Monitor 中。到了下一期,就要把資料上傳到MCS 雲服務上囉。想像一下,走到哪裡都可以監控家裡的狀況,這樣也會心安一點吧。本專題可以在MCS 上檢視家中溫度、濕度與氣壓的變化。您可以根據這樣的架構加裝更多您想要的感測器與受控裝置。
MCS 也一併提供了Android 應用程式, 請由此連結(https://mcs.mediatek.com/v2console/supports/
mobile_application)或在Google Play搜尋「 MediaTek Cloud Sandbox」,接著安裝到您的Android 裝置上。開啟程式後只要登入您先前所註冊的MediaTek Labs 帳號, 就能在手機端即時檢視或控制開發板的狀態。
所需零件:
• LinkIt ONE開發板,1片
• Wi-Fi/藍牙天線,1組
• Grove溫濕度感測器模組(Grove – Temperature and Humidity Sensor Pro)
• DHT11/22溫濕度感測模組(根據上一零件選用)
• Base Shield擴充板
• 麵包板與線材(根據上一零件選用)

Grove 溫濕度感測器模組
本專題會在LinkIt ONE 上加裝一個Grove 溫濕度感測器( 圖1a) 來量測溫度與濕度的變化。其中的Grove溫濕度感測器, 實際上就是整合了DHT11 溫濕度感測器( 圖1b) 的模組。請注意, 如果您是自行購買DHT11 溫濕度感測器的話, 需要匯入DHT 函式庫(http://playground.arduino.cc/Main/DHTLib)。另一方面,由於Grove 溫濕度感測器模組有針對LinkIt ONE 進行最佳化, 也有自己的函式庫(https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Temperature_
And_Humidity_Sensor),您如果直接在LinkIt ONE 上使用DHT11 感測器時,有時候讀到的數值會不規則跳動。

^93599F3BC0ECC3A586496AE45E6E664E4699CB01882A58E5A2^pimgpsh_fullsize_distr

圖1a Grove 溫濕度感測器。

^FA20E64DF17E62428DDD287FCCFBF3F154FAA451E5C14DD29D^pimgpsh_fullsize_distr

圖1b D H T 1 1溫濕度感測器。

擷取1

表1 Grove 溫濕度模組規格

硬體接線

請將Grove 溫濕度感測器接到Base Shield 上標示A0 的Grove 接頭,如下圖:

^3BCEA6FAA4894F7FFC855619BE4771F67F4F20BE084E99BDF6^pimgpsh_fullsize_distr

圖2 將溫濕度感測器裝在A0 的Grove 接頭。

如果您自行購買DHT11 感測器的話, 請將左側1 號腳位接5V ,2 號腳位串聯一個4.7KΩ 電阻之後接到LinkIt ONE 的數位腳位, 如圖2 的D6 腳位。請注意, 使用獨立的DHT模組時需連接到開發板的數位腳位,但使用Grove 溫濕度感測模組則是連到類比腳位,例如本範例的A0。這是兩者的主要差異所在。

^0EA09AC0153837F080D0DB4B993ECEA280EB66FC9919AA371E^pimgpsh_fullsize_distr

圖3 連接DHT11 與開發板。

擷取2

表1 溫濕度感測器範例

單機版程式

本範例首先要透過MCS 來切換一個連接到繼電器模組的家電裝置(例如檯燈或風扇)。在此需要一個Data Channel , 請依照表2 的說明新增Data Channel ,完成如圖3。

以下是重要程式解說:

• 宣告DHT類型

06 行的語法代表我們要使用的溫濕
度感測模組為DHT22 , 請根據您所
使用的模組來修改此處。

擷取3

• 宣告DHT物件

程式中必須先宣告一個DHT 物件才能進行後續的讀取感測器值操作,由以下指令可以看到我們宣告了一個名為DHT 的dht 物件,同時要指定連接腳位DHTPIN , 也就是03 行的A0 ,以及指定DHTTYPE。

擷取4

• 讀取溫度與濕度

宣告之後,就可以透過以下語法來分別讀取濕度與溫度,由以下指令可看到回傳值為浮點數。

擷取5

• 錯誤檢查

使用if 搭配 isnan 語法來檢查t 與h 是否有效,如果並非數字就表示有地方出錯, 會在Serial Monitor 顯示
錯誤訊息。

擷取6

• 顯示於Serial Monitor

如果一切OK 的話,就透過Serial.print(h); 與Serial.print(t); 在Serial Monitor 顯示濕度與溫度。請注意在39 行,我們使用delay(5000); 讓程式每5 秒鐘循環一次,畢竟溫度與濕度不會在短時間大幅度變化,因此不需要頻繁更新。

操作

執行時, 將可在Arduino IDE 的Serial Monitor 視窗中看到溫度與濕度的變化(圖4),在此為每5 秒鐘更新一次,因為這兩個物理量不會變化太快。您可以對它用嘴呵氣,或用手指輕輕捏住感測器本體,來看看濕度與溫度的變化。

^5BE3B74DC4B8F4A6DC99AA3468DA373296558F217BBE886D55^pimgpsh_fullsize_distr

圖4 顯示溫度與濕度資訊於Serial Monitor 。

本期介紹了如何讓LinkIt ONE 開發板藉由Grove 溫濕度感測器模組來讀取環境中的溫濕度變化,下一期將會把這些資料上傳到MCS 雲服務, 期待您與我們一起動手製作有趣的物聯網專題。

參考資料:

Seeed Studio 溫濕度感測器函式庫與範例程式載點:
https://github.com/Seeed-Studio/

MediaTek Labs
http://labs.mediatek.com

Seeed Studio Wiki
http://www.seeedstudio.com/wiki/LinkIt_ONE

CAVEDU LinkIt ONE 教學
http://blog.cavedu.com 搜尋linkit

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2016/5月號

馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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如何避免無人機自殺攻擊事件?Linkit One讓無人機不再亂亂飛!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/01/26 ・2675字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

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本篇文章由 聯發科技創意實驗室 (MediaTek Labs) 贊助,泛科學策畫執行。

2015年是無人機蓬勃發展的一年,同時也是各種無人機自殺攻擊事件頻傳的一年,如果有個恐怖組織名稱叫做「無人機」,ISIS大概可以收一收了,因為無人機的戰力實在太強大啦!這一年來無人機陸續攻擊了台北 101、美國白宮、日本首相官邸與世界文化遺產姬路城,並且差點擊中正在參加高山滑雪世界盃競賽的選手,這一連串的意外凸顯出無人機的安全問題,目前世界各國與企業都在從技術與法規面著手,確保未來世界可以享受無人機帶來的便利,又不會三不五時就被暴走的無人機攻擊。

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在意大利舉行的高山滑雪世界盃比賽中發生了無人機墜毀,險些砸中參賽選手的意外狀況。

在 2015年的世界通訊大賽物聯網及穿戴式組的冠軍,正是由來自南台灣的學生團隊所研發出的無人機飛行安全監控平台,這支名為 Sky Sentry的團隊,年紀雖然不輕,但是創意完全不輸年輕人,加上多年的實戰經驗,開發出來這套平台,獲得評審們的一致好評,而開發的靈感其實是來自於團員的切身之痛。

LinkitOne開發板威力無窮

目前就讀南台科技大學電子工程系博士班的蔡博智,最近幾年開始接觸無人機,但是已經走失了兩台;他的朋友更慘,買了一台 36,000元的無人機後,第一次升空拍了一張照片,就再也不見蹤影。

「問題出在連線的方式,無人機與控制器之間的連線就像紅外線或 Wi-Fi,以點對點的方式連接,一旦飛行超過連線距離,或是被建築物干擾訊號,無人機就會開始迷航。」蔡博智說,在都市裡面更容易因為玻璃帷幕的反射,造成訊號混亂而失控。

團隊想出來的解決方法就是,讓無人機擁有跟手機一樣的訊號,透過 GPRS或 3G連線接上 Internet,即使短暫失聯,只要附近有基地台就可以恢復連線,找到回家的路,從這個概念出發,他們開始著手設計這個飛行監控平台。

實際製作時,他們在硬體設計上,先比較了 Arduino和 LinktOne兩塊開發板。而 LinkitOne的強項在於內建了完整功能,不僅有 GPRS連線功能,還有 GPS、藍牙與 micro-SD卡,只要在無人機上加裝這塊板子,與飛行控制系統結合,就可以大幅強化無人機的通訊能力,如果失蹤墜落,還可以透過藍牙訊號搜救,micro-SD卡還能儲存飛行紀錄,就像是大型飛機的黑盒子一樣,可以判斷飛行過程中發生了什麼問題來進行調整。

「實際操作上,LinkitOne還有兩個巨大的優勢,便宜跟重量較輕。」蔡博智說,無人機體積小、重量輕,對於重量必須斤斤計較,要加裝在上面的開發板必須要夠輕巧;而 LinkitOne的價格也許比陽春版的 Arduino開發板貴,但是 Arduino要加裝各種元件才能達到 LinkitOne的功能,價格卻遠遠超過 LinkitOne,這樣一比 LinkitOne的 CP其實蠻高的。

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蔡博智設計的飛行監控平台使用LinkIt One為主要開發版,並與無人機之飛行控制板進行連結。

飛行監控平台:後台雲端運算+資料庫

帶領團隊的李志清老師任教於南台科大電子工程系,這次他將自己在航太技術及系統整合十多年的經驗,結合即時監控及無人機通訊與控制技術,與學生們合作開發,完成了這套國內首創的無人機飛行安全監控平台。

這一套飛行監控平台除了透過 LinkitOne來溝通、控制無人機之外,更關鍵的是後台的運算與資料庫系統。這套平台主要有三個重點功能,首先是透過系統設定座標,將某些區域設定為禁航區,無人機便不能在區域內起飛或飛進此區域,以此避免撞建築物或飛進人群密集處造成安全隱憂。台灣政府若採用這套系統來管控全台的無人機,只要將機場、軍事禁區、建物密集區等高敏感地帶設定為禁航區,內建在雲端資料庫裡,只要無人機連上這個資料庫便能辨識出禁航區的位置,就可以輕鬆減少誤闖禁區的意外。

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第二,設置電子圍籬,限定無人機只能在某一個範圍內飛行,一旦飛出這個範圍,就會強制返航,如此便能解決迷航亂飛的問題。電子圍籬非常適合新手們試飛,也很適合開發者實驗新機器,只要碰觸到電子圍籬的訊號範圍,無人機就會收到返航訊號,接著拉升高度後,返航並自動降落到指定的位置。

第三,萬一無人機迷航或墜落在視線外,也可以透過這個平台尋找,只要透過 LinkitOne上的 GPS、GPRS和藍芽訊號,就能夠幫助使用者找回無人機。LinkitOne內建的 GPRS可以直接連網回報位置,若是掉落在沒有基地台的地方,也可以透過藍牙訊號(除非像電影一樣,在墜落時就把所有通訊功能都摔壞)慢慢逼近位置,縮小搜索範圍。

雖然整個監控平台是基於 LinkitOne開發板的功能來設計,不過未來,即使無人機上沒有安裝 LinkiOne開發板,團隊也將 API完全開放,無人機使用者、開發商或玩家,都可以自行運用,讓自己的無人機(必須具備連接 internet功能)也能配合這個雲端判別系統與資料庫,來確保安全。團隊也有提供包套式的服務,協助安裝 LinkitOne開發板,讓幾乎所有的無人機都可以使用這套系統。

「我們準備好了!」

目前世界各國都在摸索一套無人機的監控方案,希望在開放與安全間取得平衡。美國 FAA去年中推出了一套法案,針對無人機的飛行高度、速度與重量都設定限制,操作者必須年滿 17歲,且只能在白天於可目視範圍內操作。台灣也正在修訂《民用航空法》,設下種種限制,包括:必須以目視方式操作且高度不得超過 400呎(約 40層樓高),須在白天操作,不得在禁航區、限航區及航空站與飛行場四周作業,且不得在露天集會遊行人群上空(商用無人機的專業空拍,可以提出申請即可在夜間、露天集會人群上空拍攝)。

然而這些規定如何落實執行?日本去年推出無人機獵捕系統,由一組攜帶網子的無人機,在空中搜捕違規飛行的無人機,這樣的作法顯然只能應急,而且聽起來非常不高科技。

日本的無人機
日本的無人機獵捕系統是用網子捕捉違規的無人機。

從訊號端進行控制,讓無人機都能乖巧聽話才是真正治本之道。無人機大廠 DJI大疆已經陸續推出一系列的安全措施,來回應這些需求,不過台灣團隊的成果,顯然是最超值又能達成目標的極佳選擇。

「這套系統能得獎的一大原因是,我們已經完全 ready了。」蔡博智說,現在整套系統的功能已經完備,只差使用者介面與網頁的優化,只要未來無人機管制法案通過後,無人機將會需要登記註冊才能起飛,登記時,可能就必須要包含這套飛安平台的註冊證明,因此無人機的市場有多大,這套系統的商機就有多大。

蔡博智(右)認為他們獲獎的原因在於:整套系統的功能已經完備了。

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