智能門磁傳感器在智能安防領域扮演著重要的角色，應用的場合也越來越多。離家后不確定家中門窗是否關閉？不妨打開手機確認一下。文介紹如何使用涂鴉三明治開發板快速完成一個基于 NB-IoT 通信模組的低功耗智能門磁傳感器產品原型，實現門磁和電池電量兩個基礎功能。

MCU 方案與 SoC 方案不同，傳感器和聯網模組的驅動代碼寫在 MCU 中，您可以自行開發 MCU 代碼，擁有更多的可玩性。涂鴉三明治開發板門磁傳感套件中，傳感器板干簧管根據開合狀態輸出高低電平給 MCU 控制板，MCU 通過串口 與 NB-IoT 通信板連接，使用涂鴉智能 App 配網。您可以將門磁狀態展現在手機端，并與其他智能設備聯動。本教程中：

• MCU 型號為 STM32G071RB

• Demo 例程以 Keil（MDK-ARM）為開發環境，使用 STM32CubeMX 配置生成初始化代碼

物料清單

硬件 (3)

• 涂鴉三明治 NB-IoT 通信板（NM1）數量：1

配合 MCU 使用，提供聯網能力。

• 涂鴉三明治門磁傳感器功能板數量：1

通過磁鐵靠近或遠離干簧管使干簧管通斷產生的高低電平信號來判斷當前的門窗磁狀態是開啟或關閉。

• NUCLEO-G71RB數量：1

第 1 步：硬件連接

本次使用的涂鴉三明治開發板門磁傳感套件主要包含：

門磁傳感器功能板，板載兩路干簧管一路觸發輸出為低，一路觸發輸出為高，您可以根據實際情況選用。

NB-IoT MCU 通信板，板載涂鴉 NM1 模組，負責智能化連接。模組已燒錄通用固件，MCU 對接涂鴉串口協議，即可使用模組+App+云涂鴉一站式智能化服務。

MCU控制板，采用ST官方 NUCLEO-G071RB 開發板，負責傳感數據接收和模組通訊控制。將三明治開發板套件控制板、通訊板、功能板拼接組裝，實物效果如下圖。

• 第 2 步：例程環境

軟件開發過程主要使用 STM32CubeMX 來配置初始化 MCU，以 Keil5 為開發環境實現 MCU 與傳感器和模組協議對接。首先調通 MCU 和模組的通訊，可以實現 App 配網，MCU 數據傳輸到 App。

第 3 步：創建工程和產品

您可以根據以下步驟，快速在涂鴉 IoT 平臺上開發一個智能門磁。

1. 進入 涂鴉智能IoT平臺。

2. 參考 選品類創建產品 創建一款門磁產品。其中產品屬性如下：

開發方式：自定義方案

聯網方式：NB-IoT

功耗類型：PSM

3、根據頁面提示選擇產品的標準功能和自定義功能。功能選擇門磁和電池電量，本DEMO例程只支持這兩個基本功能，如需其它功能需要自行實現。

4、選擇您喜歡的面板，第一次開始調試也可以選擇為開發調試面板，便于調試，后面也可以更換面板。

5、面板選擇完后，進入硬件開發階段，在頁面拉到最下面，下載開發資料。

6、硬件測試。

下載到 MCU 開發包后，使用開發包中的涂鴉模組調試助手，您可以使用助手模擬 MCU 模式，配合調試模組通訊板，驗證模組是否通訊正常，同時也可以熟悉涂鴉串口協議提高對接效率。確定通信板正常可用的，可以跳過此步驟。若調試過程中對協議收發有疑問，也可以使用此助手協助查看正確數據交互格式。 使用步驟可參考 涂鴉模組調試助手使用說明。

第 4 步：移植 MCU SDK

在使用 STM32CubeMX 生產初始化工程代碼后，即可開始移植 MCU_SDK。本章節簡單介紹了移植過程和功能實現，將mcu_sdk中的文件加入工程后，編譯根據報錯提示，進行修改。如需查看詳細的移植調試教程，請參考 MCU SDK 移植。

1. 將uart_transmit_output()函數按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。

2、完善uart_receive_input()函數按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。

3、將nbiot_uart_service()函數按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。

4、nbiot_protocol_init()函數按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。

接下來便是all_data_update()函數，該函數會自動上報系統中所有 DP 信息，您不要調用該函數。

第 5 步：編寫嵌入式程序

1. 新建一個user_func.h文件，在其中定 + 義一個結構體，用來記錄門磁設備的各種狀態。

//傳感器上報標志typedefenum{
	STATE_IDLE=0,
	STATE_DOOR_NEED_UP=1	}sensor_state_t;//門開關狀態typedefenum{
	STATE_CLOSE=0,
	STATE_OPEN=1	}door_state_t;typedefstruct{
door_state_tdoor_state;
	sensor_state_tsensor_state;	unsignedchardoor_up_lock;//門狀態上報鎖
	unsignedcharremaining_power;//設備剩余電量,單位百分比}device_status_t;

2. 在新建的user_func.c文件中實現一些自定義的功能函數，同時在nbiot.h文件中添加頭文件#include "user_func.h"。

3. 在main.c文件中，添加頭文件#include "nbiot.h"。MCU上電啟動后，進入while(1){}循環前，除了常規的配置IO口、串口、ADC以外還需要執行的：

nbiot_protocol_init();//使能低功耗模式時鐘__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//初始化NB模組喚醒腳的電平HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);

在while(1){}循環內：

while(1)
{nbiot_uart_service();
power_detect_poll();
user_sensor_up_poll();
}

• nbiot_uart_service()是SDK提供的串口數據處理函數，解析并處理NB-IoT模組返回的數據。

• power_detect_poll()是電池電量檢測函數，在函數內通過ADC采樣和換算得出大概的剩余電量并保存。由您自行實現。

• user_sensor_up_poll()是傳感器上報任務處理函數，根據NB模組的設備狀態等多種因素判讀是否做上報數據發送處理以及是否需要讓MCU進入STOP低功耗模式。由您自行實現。

voiduser_sensor_up_poll(void){	
	//	當NB模組為已綁定連接狀態且門狀態上報鎖打開的情況下。門狀態上報鎖在收到模組上報成功回碼后會打開
	if((NB_STATE_DEVICE_BINDED==mcu_get_nbiot_work_state())&&(device_status_s.door_up_lock)){		//判讀有未處理的門狀態上報任務,開始向NB模組發送上報數據。
		if(STATE_DOOR_NEED_UP==device_status_s.sensor_state){
			device_status_s.sensor_state=STATE_IDLE;
mcu_dp_bool_update(DPID_DOORCONTACT_STATE,device_status_s.door_state);
			device_status_s.door_up_lock=0;				
		}else{			
			//判斷剩余電量是否低于電量上報閾值,發送電量上報數據并降低閾值
			if(device_status_s.remaining_power<=?power_threshold)?{
				mcu_dp_value_update(DPID_BATTERY_PERCENTAGE,?device_status_s.remaining_power);				if(power_threshold?>=25){
					power_threshold-=25;	
				}
			}			//打開NB模組PSM休眠鎖
			mcu_set_nbiot_sleeplock(0);			//MCU進入低功耗模式
			enter_lowpower_mode();							
		}
	}
}

實現進入和退出低功耗模式兩個函數：

voidenter_lowpower_mode(){	
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);

	lowpower_gpio_init();

	HAL_ADC_Stop(&hadc1);
	HAL_ADC_DeInit(&hadc1);

	HAL_UART_DeInit(&huart3);	//HAL_TIM_Base_DeInit(&htim3);

	//關閉時鐘
	__HAL_RCC_DMA1_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOD_CLK_DISABLE();
	__HAL_RCC_GPIOF_CLK_DISABLE();

	HAL_SuspendTick();	//進入stop模式	
	HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,PWR_STOPENTRY_WFI);
}voidleave_lowpower_mode(){
	SystemClock_Config();

	MX_GPIO_Init();	//MX_TIM3_Init();

	MX_USART3_UART_Init();
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart3,UART_IT_RXNE);

	MX_ADC1_Init();
	HAL_ADC_Start(&hadc1);	//拉低引腳喚醒NB模組
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);	//傳感器需要上報門開關狀態
	device_status_s.sensor_state=STATE_DOOR_NEED_UP;
}

MCU的Stop低功耗模式主要由中斷來喚醒，所以需要在中斷回調函數中調用nbiot_uart_service()并記錄門的開關狀態：

voidHAL_GPIO_EXTI_Falling_Callback(uint16_tGPIO_Pin){
	leave_lowpower_mode();
	device_status_s.door_state=STATE_OPEN;
}voidHAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_tGPIO_Pin){
	leave_lowpower_mode();
	device_status_s.door_state=STATE_CLOSE;
}

由于NB模組從PSM模式中喚醒需要重新連接涂鴉云，喚醒時第一次門狀態上報會失敗，所以需要在模組連接成功并返回工作狀態回碼時重新發送一次上報狀態，即在system.c文件下data_handle函數的工作狀態回碼處理case中添加代碼實現：

//工作狀態	caseNBIOT_STATE_CMD:
nbiot_work_state=nbiot_uart_rx_buf[offset+DATA_START];
nbiot_uart_write_frame(NBIOT_STATE_CMD,0);	if(STATE_DOOR_NEED_UP==mcu_get_nbiot_work_state()){	
mcu_dp_bool_update(DPID_DOORCONTACT_STATE,device_status_s.door_state);
device_status_s.sensor_state=STATE_IDLE;
	}break;

在system.c文件下data_handle函數的上報回碼處理case中添加代碼：

caseSTATE_UPLOAD_CMD:
	//判斷result的值，確認收到模組返回的信息后，打開門狀態上報鎖，準備下一次上報
device_status_s.door_up_lock=1;break;

第 6 步：（可選）場景聯動

產品功能調試通過后，App 端已經可以接收到門磁感器的數據。智能傳感器最大的應用場景是用來收集傳感數據來和其它產品進行聯動。如果您已經擁有了其他涂鴉生態設備或開發板，可以在 App 端實現場景聯動功能的配置。詳細步驟，請參考 場景聯動設置。

基于涂鴉智能 IoT 平臺，您可以使用三明治開發板、STM32CubeMX、Keil開發環境，快速搭建一款智能門磁傳感器產品原型。

審核編輯：符乾江