Wie erstelle ich eine App, die mit Bluetooth kommuniziert – Quora
Wie lese ich mein IoT M2M-Kochbuch? Ersetzen Sie einfach das Mobilfunkmodul durch ein Bluetooth Low Energy-Modul. Wenn Sie möchten, kann ich mit kostengünstigen BLE-Modulen und GPS-Modulen helfen.
Auszug aus dem IoT M2M Cookbook: http:// www. GSM-Modem. de/M2M/m2m_iot_kochbuch/
Inhaltsverzeichnis
1 Warum habe ich das IoT / M2M-Kochbuch geschrieben? 5
2 Grundlegende Überlegungen vor dem Start des IoT / M2M-Projekts 7
3 Zertifizierungen und Zulassungen 7
3.1 Beispiele für Funkzulassungen in EU und USA 7
3.2 Beispiele für Funkzulassungen in USA und Kanada (PTCRB) 8
3.3 Beispiele für Automobilzulassungen in Europa 9
3.4 SAR – spezifische Absorptionsrate 10
4 Zellulare Datenkommunikation (GPRS, USSD, SMS, CSD, DTMF) 11
4.1 Sprachkommunikation 11
4.2 Modem / Akustikkoppler / Verschlüsselung 11
4,3 DTMF (Dual Tone Multi Frequenz) 12
4,4 GPRS (Allgemeine Verpackt Radio Service) 12
4,5 SMS 12
4,6 USSD (Unstrukturierte Ergänzende Service Daten) 13
4.7 Vergleich von power verbrauch (SMS, USSD und GPRS) 14
4,8 CSD (Circuit Switched Daten) 15
5 Versorgung spannung 15
5,1 Power auf timing und warten 16
5,2 Cellular modul in power sparen modus 16
5,3 Interne widerstand von batterien und linear spannung transformatoren 16
5,4 Switched modus spannung regler 18
5,5 Simulation von mit LT-Spice 18
5.6 Kondensatoren an Netzteil und Mobilfunkmodul 20
5.7 Versorgungsspannung für GNSS-Antenne 20
6 Antennen für IoT/ M2M-Geräte 20
6.1 Monopol- und Dipolantennen 20
6.2 Sind Sie sicher, dass nichts Ihre eingebettete Antenne stört? 21
6.3 Warum haben eingebettete Chip- oder Patchantennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen? 22
6.4 Wie wirkt sich die Massefläche auf Ihre eingebettete Antenne aus? 22
6.5 So verbinden Sie Ihre eingebettete Antenne mit Ihrem Funkmodul 24
6.6 So entwerfen Sie eine Antennenanpassungsschaltung 26
6.7 Kostenlose Software zur automatischen Generierung einer Anpassungsschaltung 27
6.8 So wechseln Sie kostengünstig zwischen einer internen und einer externen Mobilfunk- oder GNSS-Antenne 27
6.9 Welche GPS-Antenne soll für ein Ortungsgerät verwendet werden? 28
6.10 Welche eingebettete Antenne soll für eine Bluetooth / GNSS-Anwendung ausgewählt werden? 29
6.11 Dos and don’ts beim Embedded Antenna Design 32
6.12 Beispiel: Embedded PCB Antenne in einem Automaten 33
6.13 Beispiel: Embedded Antennen am Telematikgerät GPSauge IN1 v.2 von GPSoverIP 34
7 Simulation einer Embedded GSM PCB Track Antenne 34
7.1 Definition des Antennensimulationsprojekts 34
7.2 Beschreibung des invertierten F antenne 35
7.3 3D–Modell der Simulation 36
7.4 Optimierung – Bestimmung der Antennenform 37
7.5 Typische Anforderungen an eine Quadband-GSM-Antenne 37
7.6 Richtcharakteristik der Antenne für zwei GSM-Frequenzen 39
7.7 Einfluss des Gehäuses auf die Antennencharakteristik 41
7.8 Einfluss der Massefläche auf die Antennencharakteristik 42
7.9 Optimierung der simulierten Antenne mit Anpassungsschaltung 43
7.10 Auslegung der simulierten Antenne auf einen speziellen GSM/GPS-Tracker 44
8 Komponenten rund um das Mobilfunkmodul 45
8,1 SIM karte 45
8,2 SIM karte abonnement 46
8,3 Niedrigen ESR kondensator 46
8,4 ESD schutz 47
8.5 Lautsprecher und Mikrofon 47
8.6 Firmware-Update für die fertige Leiterplatte 47
9 Beispiele für Fehler und Irrtümer bei der M2M-Entwicklung 48
9.1 Power Down Reset 48
9.2 SMS-Fehler 48
9.3 CSD-Fehler 49
9.4 IP-Verbindungsfehler 49
9.5 Analyse der meisten Designfehler in einem M2M-Design 49
9.6 Analyse von Fehlern einer Leiterplattenspurantenne für GSM 51
9.7 Analyse einer GSM-Chipantenne auf einer kleinen Massefläche 52
9.8 Analyse einer Schweizer GSM-Uhr 53
9.9 Analyse der eingebetteten LTE-Antenne im Detail 53
10 Strahlungsrauschen, maximale störende Antennenstrahlung 54
10.1 Antennenstrahlung versus Strahlungsrauschen 54
10.2 Leitfähiges Rauschen 56
10.3 Leitfähiges Rauschen in Strahlungsrauschen umgewandelt 56
10.4 Strahlungsrauschen in leitfähiges Rauschen umgewandelt 56
10.5 Vorbeugung gegen Strahlungsrauschen 57
11 Verwendung ein vektor netzwerk analysator für IoT M2M entwicklung 58
11,1 Quick Start Guide Vektor Analysator miniVNA Tiny 60
11,2 Erklärung S11, VSWR, rückkehr verlust, reflexion koeffizient und antenne bandbreite 62
11.3 Die Wahrheit enthüllen – vier Mobilfunkantennen getestet mit miniVNA 64
11.4 Ein Vergleich von drei Vektor-Netzwerkanalysatoren 71
12 Testen Ihres M2M-Geräts 76
12.1 TX-Leistungsspitzen im Testmodus des Mobilfunkmoduls 76
12.2 Pseudolast von 2 Ampere Spitzenlast mit selbstgebautem Funktionsgenerator 77
12.3 TX-Leistungsspitzen mit einem GSM-Tester 78
12.4 Testen der Empfindlichkeit 78
12.5 Testen der abgestrahlten Sendeleistung 78
12.6 Wo können Sie einen billigen zellulären Tester kaufen? 78
12.7 Beispiel eines Messprotokolls von GSM-Testgeräten 79
12.8 Welligkeit und Spitzenspannung – sichtbar auf GSM–Testgeräten 83
12.9 Testen eines UMTS-Moduls auf einem fremden Band 84
12.10 Testen mit UMTS-Testern 84
12.11 Testen eines LTE-Moduls auf einem fremden Band 86
12.12 Mögliche Schwierigkeiten mit LTE-Modulen weltweit 86
12.13 Testen des GNSS-Moduls 87
12.14 Messung der mobilfunkantenne in 3D 87
12.15 Zusammenfassung der Tests 88
13 AT-Befehle 88
13.1 AT-Befehle während des Einschaltens Ihres Mobilfunkmoduls Evaluierungskit 88
13.2 „Hallo Welt“ für GSM – AT-Befehle zum Senden einer SMS 89
13.3 AT-Befehle und Logikschleifen zum Aufbau eines Kommunikationskanals 90
14 Projektbeschreibungen von IoT-M2M-Geräten 91
14.1 Projektbeschreibung eines Langzeit-Tracking-Geräts 91
14.2 Projektbeschreibung eines flexiblen Tracking-Geräts für Banknoten 92
15 Danke 94
1 Warum habe ich das IoT /M2M-Kochbuch geschrieben?
Ich arbeite seit mehr als einem Vierteljahrhundert in der drahtlosen M2M-Branche. Vor fünfundzwanzig Jahren hatten wir nicht einmal ein Wort für „M2M“ oder „IoT“. Wir entwickelten Machine-to-Machine-Geräte, ohne zu wissen, dass diese Kreationen Jahrzehnte später als „M2M-Geräte“ bezeichnet werden würden. Vor fünfundzwanzig Jahren existierte das GSM-Netz für die drahtlose Datenkommunikation nicht. Ich habe meine ersten Schritte in der drahtlosen Datenkommunikation mit Frequency Shift Keying (FSK) auf privaten Mobilfunkgeräten (PMR) gemacht. Auf PMRs erreichten wir Kommunikationsgeschwindigkeiten von 3600 Bit pro Sekunde. Wenig später begannen wir mit öffentlichen analogen Bündelfunkgeräten. Diese Bündelfunksysteme stellten lokale terrestrische drahtlose Netzwerke auf FSK bereit. Vor Jahren wurde das letzte öffentliche analoge Bündelfunknetz in Deutschland außer Betrieb genommen. GSM sprang mit seinem Short Message Service (SMS) und Circuit Switched Data (CSD) ein. CSD lieferte uns 9600 Bits pro Sekunde. Wir könnten SMS und CSD für eine unkomplizierte landesweite Datenkommunikation verwenden. Später bot uns GSM-Roaming weltweite Datenkommunikation. Heute wird GSM / GPRS schrittweise abgeschafft und durch 3G- und 4G-Technologie ersetzt.
In den USA akzeptiert der Mobilfunkbetreiber BEI&T keine neuen M2M-Anwendungen mehr auf GSM / GPRS. AT&T akzeptiert nur Anwendungen auf 3G und 4G (UMTS, HSPA, LTE). Einige Leute versuchen, zwischen M2M und IoT zu unterscheiden. Nennen Sie es IoT oder M2M – es spielt keine Rolle. Anwendungen für IoT oder M2M verwenden oft die gleiche drahtlose Technologie. IoT ist der Oberbegriff für eine Reihe von Teilmengen der drahtlosen Datenkommunikation. M2M ist eine dieser Teilmengen und vielleicht eine der ältesten. Eine weitere Teilmenge von IoT wird Industrie 4.0 oder Industrial Internet of Things (IIoT) genannt. Warten Sie einfach eine Weile und eine neue Buzz-Welt wird immer auftauchen.
Dieses IoT / M2M-Kochbuch beschreibt die Entwicklung eines Ortungsgeräts auf Basis von Mobilfunk- und GNSS-Modulen. Sie können ein Telemetriegerät erstellen, indem Sie den GNSS-Aspekt ignorieren. Typische Geräte ohne GNSS sind Mobilfunkrouter mit Ethernet-Ports oder eine Mobilfunk-WLAN-Brücke. Dennoch nutzt das in diesem Buch beschriebene Navigationssystem für LKW bereits sechs verschiedene Funktechnologien (2G, 3G, GNSS, Klassisches Bluetooth, Bluetooth Low Energy und NFC) mit fünf verschiedenen Antennen in einem Gehäuse.
Mobilfunknetze für GSM, HSPA und LTE sind die beliebten Wireless Wide Area Networks (WWAN). In einigen Regionen haben wir jedoch WWAN über CDMA und WiMAX.
Manchmal ist es nicht einfach, das passende englische Wort für die Begriffe in diesem Buch zu finden. Das gebräuchliche Wort für SMS in Großbritannien ist „Textnachricht“. In diesem Buch werden wir konsequent den Begriff „SMS“ verwenden. Eine Prepaid-SIM-Karte in Großbritannien wird als „Pay as you Go SIM-Karte“ bezeichnet. Ich werde normalerweise die von ETSI angegebenen gebräuchlichen Wörter verwenden – ich werde es eine Prepaid-SIM-Karte nennen. Wenn ich den Begriff „GSM-Modul“ verwende, umfasst dies auch 3G- und 4G-Module, da der Fallback von UMTS, HSPA und LTE immer noch 2G (GSM / GPRS) ist. GPS ist grundsätzlich ein falscher Begriff. Das Global Positioning System (GPS) ist nur eines von mehreren globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS), die die Funktionalität bieten, die wir als „GPS“ bezeichnen. Wir können derzeit auf das russische GNSS namens Glonass zugreifen. Das chinesische GNSS heißt Beidou. Irgendwann werden wir in der Lage sein, auf das europäische GNSS namens Galileo zuzugreifen.
Das IoT / M2M-Kochbuch soll Entwicklern von drahtlosen Anwendungen helfen, Zeit zu sparen und vielleicht einige inspirierende Ideen zu liefern. Es ist ein Buch für Macher und fasst die kollektive Erfahrung in meinen verschiedenen Jobs zusammen. Durch die Leitung des Entwicklerteams, das für die Entwicklung eines mobilen GSM / GPS-Ortungsgeräts erforderlich ist, habe ich gelernt, wie ein Entwickler eines IoT / M2M-Geräts zu denken. In über fünfzehn Jahren Arbeit mit Herstellung und Vertrieb habe ich Entwicklern von drahtlosen Anwendungen wiederholt die gleichen Hinweise und Empfehlungen gegeben. Der Ursprung dieses Buches war eine 14-seitige Application Note, die im Juli 2010 geschrieben wurde. Im Mai 2012 traf ich die Entscheidung, die Geschichte, die ich wöchentlich an Kunden liefere, in einem Buch zu dokumentieren. Das Ziel dieses Buches ist es, Entwickler von der Konzeptphase eines IoT / M2M-Geräts bis zum endgültigen Massenprodukt zu führen. Dieses Buch enthält keine einführenden Details wie die Funktionsweise einer invertierten F-Antenne. Um diese Konzepte zu erklären, werde ich Links zu relevanten unterstützenden Informationen bereitstellen. In jedem Fall liefert Ihnen dieses Buch Informationen, die in der offiziellen Dokumentation der Funkmodul- und Antennenhersteller häufig weggelassen werden. Dieses Buch zeigt eine invertierte F PCB Antenne für GSM im Detail. Es wird erklärt, wie Sie es mit Ihrer eigenen Leiterplatte neu gestalten und das gesamte Design in Epoxidharz einkapseln können. Es wird auch erklärt, wie ein Chip oder PCB-Antenne mit Koaxialkabel zu integrieren.
Einige Stromversorgungskonzepte wie LT Spice Module für DC/DC Regler und Lastgenerator für die 2 Ampere Spitzenströme sind ebenfalls im Buch enthalten. Es ist zu beachten, dass der Power-Down-Reset bei Designs mit Mobilfunkmodulen immer noch der Hauptfehler ist.
Ich hoffe, Sie werden es genießen, das Buch zu lesen, und ich hoffe, es wird Ihnen auch etwas Zeit sparen.
Wenn Sie Interesse haben, ein Exemplar des IoT / M2M-Kochbuchs zu erhalten, zögern Sie nicht, eine E-Mail an harald zu senden.naumann (at)gsm – modem. de