HTTP
一、AT 命令概述
AT 命令是一种古老的使用方式,从有线通信就开始使用了。
距离到 2024 年的今天, 已经有超过 40 年的使用历史。
AT 命令的使用场景是,把 4G 模组当做一个黑盒配件,设备必须有一个主控 CPU。
设备的主控 CPU, 通过串口,(也可以是 SPI 或者 USB,但是 99% 的场景都是通过串口),发送一个 "AT"字符串开头的指令, 向 4G 模组请求各种服务。
4G 模组完成服务后, 回复一个字符串,向主控 CPU 做应答。
通过这样一系列的发送请求,应答的交互方式, 使设备具备了通信能力。
AT 命令发展到今天, 功能日趋完善。
厂家的 4G 模组的 AT 指令至少具备如下完善的功能:
1. 基本的网络查询指令 信号强度查询,运营商查询,SIM 卡状态查询,IMEI 查询,注册网络状态查询,等等; 2. 各种通信协议的支持 TCP/UDP 协议,HTTP 协议,FTP 协议,MQTT 协议,等等; 3. 模组内部资源的使用文件系统的存入,删除,查询,等等。
尽管 AT 使用起来很便利,但是 AT 指令方式依然有几个明显的缺点:
1. 运行效率低 只能是两个物理 CPU 通过串口这样的介质做异步通信, 沟通效率很低,如果要做高效的业务和通信的整合动作的话, 代价更大。 2. 需要一个额外的主控 CPU; 3. 对于复杂度不高的物联网设备,虽然 4G 模组本身的运算资源和存储资源已经过剩, 但是为了使用 AT 指令,依然需要一个额外的主控 CPU。 4. 为了节约成本,主控 CPU 往往会选择一个资源不太大的型号,通常无法运行高级语言, 所以往往要用 C 语言开发业务逻辑。 5. 这需要研发团队熟悉主控 CPU 的开发架构,仍然是一个不小的学习成本。 6. 而 4G 模组因为资源足够大, 大多数 4G 模组已经支持脚本开发应用了,所以省掉设备主控 CPU,直接用 4G 模组开发应用, 研发成本更低。
尽管 AT 指令有这些缺点, 但是由于 AT 指令有庞大的用户群, 基于使用的惯性, AT 指令在今天仍然有非常大的使用比例。
二、本教程实现的功能概述
本文教你怎么使用 AT 命令,通过几个简单的步骤,就可以让合宙 4G 模组与 HTTP 服务器进行接收或发送的操作!
本教程实现的功能定义是:
1. 使用一个 HTTP 服务器; 2. 4G 模组插卡开机后,使用 HTTP GET 指令从 HTTP 服务器上获取内容; 3. TCP 被动断开和 PDP 被动去激活提示说明;
三、准备硬件环境
工欲善其事,必先利其器。在正式介绍本功能示例之前,需要先准备好以下硬件环境。
3.1 Air780E 开发板
使用 Air780E 核心板,如下图所示:
点击链接购买:Air780E 核心板淘宝购买链接 ;
此核心板的详细使用说明参考:Air780E 产品手册 中的 《开发板Core_Air780E使用说明VX.X.X.pdf》,写这篇文章时最新版本的使用说明为:《开发板Core_Air780E使用说明V1.0.5.pdf》 ;核心板使用过程中遇到任何问题,可以直接参考这份使用说明 pdf 文档。
3.2 SIM 卡
准备一张可以上网的 SIM 卡,可以是物联网卡,也可以是自己的手机卡;
注意:SIM 卡不能欠费,可以正常上网!!!
3.3 PC 电脑
准备一台电脑;
电脑操作系统为:WIN10 以及以上版本的 WINDOWS 系统。
注意:电脑有 USB 口,并且可以正常上网!!!
3.4 数据通信线
准备一根数据线,此数据线的作用是,连接 Air780E 开发板和 PC 电脑,通过 AT 命令完成业务逻辑的控制和交互;
有两种数据线可以使用,二选一即可;
第一种数据线是 USB 数据线(连接 Air780E 开板的一段是 Type-C 接口),一般来说这种数据线如下图所示:
普通的手机 USB 数据线一般都可以直接使用;
第二种数据线是 USB 转 TTL 串口线,一般来说这种数据线如下图所示:
在本教程中,使用的是第一种 USB 数据线。
3.5 组装硬件环境
按照 SIM 卡槽上的插入方向,插入 SIM 卡,注意不要插反!
如下图所示,将 SIM 卡用力推入卡槽,听到咔嚓声音后即可。
USB 数据线,连接电脑和 Air780E 开发板,如下图所示:
四、准备软件环境
工欲善其事,必先利其器。在正式介绍本功能示例之前,需要先准备好以下软件环境。
4.1 Luatools 工具
要想烧录 AT 固件到 4G 模组中,需要用到合宙的强大的调试工具:Luatools;
详细使用说明参考:Luatools 工具使用说明 。
4.2 AT 固件
4G 模组中必须烧录正确的 AT 固件才能支持 AT 命令功能;
通过 Luatools 可以烧录 AT 固件;
有两种方式可以获取到 Air780E 模组的最新 AT 固件,二选一即可;
第一种方式是通过 Luatools 获取,如下图所示,可以直接选中最新版本的 AT 固件:
第二种方式是访问:Air780E 固件版本 ,找到最新版本的固件即可。
4.3 合宙 HTTP 测试服务器
为了方便测试,合宙提供了免费的不可商用的 HTTP 测试网站合宙 HTTP 测试服务器;
4.4 PC 端串口工具
在量产的项目硬件设计中,一般都是由主控 MCU 通过 UART 给 4G 模组发送命令实现具体的业务逻辑;
在本教程中,为了测试方便,没有使用主控 MCU;
而是使用了 PC 电脑上的一个串口工具 LLCOM 给 4G 模组发送命令来实现演示功能;
LLCOM 的下载链接:LLCOM ,详细使用说明可以直接参考下载网站。
五、使用方法举例
5.1 确认开发板正常开机并联网正常
本次教程所用固件版本是 v1169,通过 Luatools烧录过固件后可以通过打印来判断设备情况,具体参考下图:
5.2 HTTP 相关指令
5.3 在 HTTP 服务器上添加文件
在这里用合宙服务器合宙 HTTP 测试服务器来演示添加文件
首先,先确认好要上传的文件
将 hello.txt 文件放入服务器
放入后可以通过邮件文件获取链接
5.4 普通不带证书使用流程举例
下面演示及普通连接流程,并进行 HTTP GET 操作。
查看流程时需要注意指令后面注释的内容,有助于理解指令具体作用
AT+CPIN?
+CPIN: READY //查询sim卡是否正常
OK
AT+CGATT?
+CGATT: 1 //查询是否附着上数据网络,如果返回+CGATT: 0表示未附着上
OK
AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS" //设置HTTP功能的承载类型
OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","" //设置APN,此处""表示使用从网络端自动获取到的APN
OK
AT+SAPBR=1,1 //发起激活PDP的请求
OK
AT+SAPBR=2,1 //注意:此命令仅仅查询PDP地址,可以不执行
+SAPBR: 1,1,"10.159.1.145" //请求到的PDP地址
OK
AT+HTTPINIT //HTTP协议栈初始化
OK
AT+HTTPPARA="CID",1 //设置HTTP会话参数:CID
OK
AT+HTTPPARA="URL","http://airtest.openluat.com:2900/download/hello.txt" //这里的链接通过5.3的步骤获取
OK
AT+HTTPACTION=0 //GET 开始
OK
+HTTPACTION: 0,200,15 //出现这些URC上报表明GET数据成功,等待READ
AT+HTTPREAD //读取从HTTP 服务器GET的数据
+HTTPREAD: 15
Hello LuatOS!!! //可以看到我们成功获取到了hello.txt中的内容
OK
AT+HTTPTERM //结束HTTP服务
5.5 带 SSL 证书验证功能的 HTTPS 过程
下面演示带 SSL 证书验证功能的过程,在后续项目的使用过程中需按真实情况填写自己的证书
AT+FSCREATE="ca.crt" //创建服务器端CA证书文件
OK
AT+FSCREATE="client.crt" //创建客户端证书文件
OK
AT+FSCREATE="client.key" //创建客户端密钥文件
OK
AT+FSWRITE="ca.crt",0,2080,15 //文件长度2080字节只是举例,要根据实际填写。下同。
> //这里输入CA证书文件
OK
AT+FSWRITE="client.crt",0,128,10
> //这里输入客户端证书文件
OK
AT+FSWRITE="client.key",0,188,10
> //这里输入客户端密钥文件
OK
AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS"
OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","" //设置PDP承载之APN参数
//模块注册网络后会从网络自动获取并激活一个PDP上下文,用于RNDIS上网使用(此可以通 过AT+CGDCONT?来查询,
//所以输入 AT+SAPBR=3,,"APN","" 即可,模块内部会按照自动获取的来设置APN
OK
AT+SAPBR=1,1
OK
AT+SAPBR=2,1
+SAPBR: 1,1,010.169.179.213
OK
AT+HTTPSSL=1 //开启SSL功能开关为开
OK
//设置服务器CA证书 SSL上下文id,在TCP单链接的情况下缺省为0;在HTTPS链接下为153,下同
AT+SSLCFG="cacert",153,"ca.crt"
OK
AT+SSLCFG="clientcert",153,"client.crt" //设置客户端证书
OK
AT+SSLCFG="clientkey",153,"client.key" //设置客户端KEY
OK
AT+SSLCFG="seclevel",153,2 //设置安全等级
OK
AT+SSLCFG="ciphersuite",153,0X0035 //设置加密套件
OK
//设置随机数
AT+SSLCFG="clientrandom",153,01B12C3141516171F19202122232425262728293031323334353637D
OK
AT+HTTPINIT //HTTP协议栈初始化
OK
AT+HTTPPARA="CID",1 //设置HTTP会话参数:CID
OK
AT+HTTPPARA="URL","http://airtest.openluat.com:2900/download/hello.txt" //这里的链接通过5.3的步骤获取
OK
AT+HTTPACTION=0 //GET 开始
OK
+HTTPACTION: 0,200,15 //出现这些URC上报表明GET数据成功,等待READ
AT+HTTPREAD //读取从HTTP 服务器GET的数据
+HTTPREAD: 15
Hello LuatOS!!! //可以看到我们成功获取到了hello.txt中的内容
OK
AT+HTTPTERM //结束HTTP服务
5.6 HTTP 下载大文件(断点续传)
在实际的应用场景中,可能需要下载一个非常大的文件,例如几百 K 字节、几 M 字节,但是 4G 模块中 HTTP 可用的内存缓冲区为 300KB 左右(Air780E 模块 4KB 左右),当文件大小超过这个缓冲区时,就要使用断点续传功能来分段下载处理了。下面以“下载一个 11975260 字节的文件”为例,来说明如何使用断点续传功能(注意:本示例仅仅演示了正常流程的 HTTP AT 命令,完整流程以及异常处理流程请参考本文应用流程部分)
AT+HTTPINIT
OK
AT+HTTPPARA="URL","http://openluat-erp.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/erp_site_file/product_file/sw_file_20200108162920_Luat_V0028_ASR1802.zip"
OK
AT+HTTPACTION=2
OK
+HTTPACTION: 2,200,0
AT+HTTPHEAD
+HTTPHEAD: 454
server: aliyunoss
date: thu, 16 jan 2020 06:50:58 gmt
content-type: application/zip
content-length: 11975260 //此处的11975260表示文件总大小
connection: keep-alive
x-oss-request-id: 5e2007d108f4be32353a92ae
accept-ranges: bytes
etag: "a5b9cc75c0f26413bbaf00a0fa952bb2"
last-modified: wed, 08 jan 2020 08:29:29 gmt
x-oss-object-type: normal
x-oss-hash-crc64ecma: 16925484473913319613
x-oss-storage-class: standard
content-md5: pbnmdcdyzbo7rwcg+pursg==
x-oss-server-time: 111
OK
//如下指令,表示下载文件的第一个3KB数据
AT+HTTPPARA="BREAK",0
OK
AT+HTTPPARA="BREAKEND",3071
OK
AT+HTTPACTION=0
OK
+HTTPACTION: 0,206,3072
AT+HTTPREAD
+HTTPREAD: 3072
...... //此处输出3072字节数据
OK
//表示下载文件的第一个3KB数据完成
//如下指令,表示下载文件的第二个3KB数据
AT+HTTPPARA="BREAK",3072
OK
AT+HTTPPARA="BREAKEND",6143
OK
AT+HTTPACTION=0
OK
+HTTPACTION: 0,206,3072
AT+HTTPREAD
+HTTPREAD: 3072
...... //此处输出3072字节数据
OK
//表示下载文件的第二个3KB数据完成
//此处参考上文指令,一直循环读取文件的下一个300KB数据,直到读取结束
......
AT+HTTPTERM
OK
5.7 HTTP 下载大文件内存不足问题
可以使用上面的断点续传 或者新的 AT 指令 AT+HTTPEXACTION / AT+HTTPEXGET 示例:
AT+CPIN?
+CPIN: READY //查询sim卡是否正常
OK
AT+CGATT?
+CGATT: 1 //查询是否附着上数据网络,如果返回+CGATT: 0表示未附着上
OK
AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS"
OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","" //设置APN,此处""表示使用从网络端自动获取到的APN
OK
AT+SAPBR=1,1 //发起激活PDP的请求
OK
AT+SAPBR=2,1 //注意:此命令仅仅查询PDP地址,可以不执行
+SAPBR: 1,1,"10.43.103.155" //请求到的PDP地址
AT+HTTPINIT
OK
AT+HTTPPARA="CID",1
OK
AT+HTTPPARA="URL","airtest.openluat.com"
OK
AT+HTTPEXACTION=0
OK
+HTTPEXGET //收到这个返回以后 发送下面这条指令
AT+HTTPEXGET //重复发送这条指令直到文件下载完
+HTTPEXGET: 3880 //本次输出3880字节数据
(此处省略了打印信息)
OK
+HTTPEXGET
AT+HTTPEXGET
+HTTPEXGET:
(此处省略了打印信息)
OK
+HTTPEXACTION: 0,200 //下载完毕结束会
六、APN 设置与专网卡
6.1 APN 说明
用户根据自己使用的网络类型来区分,sim 卡可以分为公网卡和专网卡两种;对于如何判断自己手里的 sim 卡是公网卡还是专网卡可以通过下面两种办法区分:
- 咨询 sim 卡供应商;
- 如果有 apn 账号、或者有密码、或者有加密类型,则可以认为是专网卡。
对于公网卡和专网卡设置和查询有不同的指令,合宙 Air780E 4G 模组设置和查询 APN 相关指令可以参考下图:
设置apn指令流程:
AT+CPIN? //检查卡是否正常
AT+CPNETAPN=2,jscmiot,u9682,iot98765,2 //举例,根据实际填写,不能照抄
AT+CGATT? //查询是否附着上数据网络,如果返回+CGATT: 0表示未附着上,1表示正常
6.2 APN 及专网卡常见问题
1. 模块如何设置 APN
1、如果是公网SIM卡,不需要用户主动设置APN,软件自动去网络端查询APN进行设置。
2、如果是专网SIM卡,首先咨询SIM卡提供商APN参数,然后通过AT+CPNETAPN=mode,“apnname”,“user”,“pwd”,authmoded进行专网卡的参数设置。
2. 专网卡连接服务器失败
1、有的专网卡没设置APN的情况下也能激活PDP,但是不能连专网卡指定的服务器,或者开机后模块没自动激活PDP,这个时候参考1,检查APN参数是否设置正确。
2、如果有其他厂家的模块,对比测试下是否连接正常。
3、如果无法百分百保证服务器配置没问题,最好在服务器端用wireshark抓包,或者在服务器上安装一个第三方工具,开启一个服务器端口来对比测试。
4、用定向IP的物联网卡,需要把域名或IP加入白名单才能使用。
3. 专网卡访问白名单
用定向 IP 的物联网卡,需要把域名或 IP 加入白名单才能使用,下面列出模块会访问的域名或 IP 服务器。
七、总结
AT 指令连接 HTTP 是一种高效、灵活的通信手段,适用于物联网与远程控制系统。通过精确配置 HTTP 参数,设备能与服务器稳定交互数据。其应用场景广泛,包括设备控制、远程监控及数据采集等。相信通过这篇文章,大家已经能熟练的使用 AT 指令来链接 HTTP 进行交互操作,希望这篇文章能使大家在日后的开发工作中如虎添翼!
八、常见问题和注意事项
8.1 TCP 被动断开提示
发送 AT+HTTPACTION 命令,和服务器建立了 http 连接后,如果连接异常被动断开,会输出
+HTTPACTION: <Method>,<StatusCode>,<DataLen>
提示
8.2 PDP 被动去激活提示
先来看下 PDP 被动去激活时的 AT 命令处理序列,如果不理解 AT 命令含义,请自行参考 AT 手册
...... //此处省略了PDP激活的过程
AT+HTTPINIT
OK
AT+HTTPPARA="CID",1
OK
AT+HTTPPARA="URL","www.baidu.com"
OK
AT+HTTPACTION=0
OK
+SAPBR 1: DEACT //此处PDP被动去激活
+HTTPACTION: 0,601,0
AT+HTTPTERM
OK //此处无论返回OK、ERROR还是CME ERROR,都直接跳过,不用做正确性判断
AT+SAPBR=0,1
+CME ERROR: 3 //此处无论返回OK、ERROR还是CME ERROR,都直接跳过,不用做正确性判断
...... //此处省略了PDP激活的过程
AT+HTTPINIT
OK
AT+HTTPPARA="CID",1
OK
AT+HTTPPARA="URL","www.baidu.com"
OK
AT+HTTPACTION=0
OK
+HTTPACTION: 0,200,154293
参考上方基本流程,右下角的“收到 +SAPBR 1: DEACT 错误提示,表示 PDP 被动去激活”为异常处理的触发点
8.3 HTTP 支持多连接吗
目前 HTTP 仅支持单连接,不支持多连接
8.4 HTTPS 如何使用
本文主要描述了使用HTTP的基本流程和异常处理,对于 HTTPS 使用方法没有做过多描述,这一部分,请自行参考 AT 手册 HTTP 章节下《使用方法举例》中的"带 SSL 证书验证功能的 HTTPS 流程"使用方法;支持的 SSL 参数,请自行参考 AT+SSLCFG 命令说明
如果 SSL 的参数配置不变,则每次开机运行过程中,仅设置一次即可
8.5 重试多次 PDP ,HTTP 应用一直连接失败
如果重试多次 PDP 激活,PDP 一直激活失败,或者 HTTP 一直请求应答失败,则尝试使用如下手段恢复:
1、使用 RESET 引脚复位模块
2、极端情况下,直接给模块断电,再上电,POWER KEY 引脚拉低开机
8.6 HTTP 下载的大文件如何可靠的发送给 MCU(AT 流控)
如在 5.6 演示指令里第 125 行开始的 AT 指令
AT+HTTPREAD
+HTTPREAD: 3072
...... //此处输出3072字节数据
OK
…处的 3072 字节数据,是模块通过 UART AT 口发送给 MCU,在实际传输过程中,由于串口芯片驱动、MCU 端的处理能力、波特率的选择都存在不确定性,可能会导致 MCU 端接收到的数据,实际上没有 3072 字节,这就要求 UART AT 口打开流控功能。模块支持硬流控和软流控两种:
1. 硬流控,参考如下步骤操作:
(1) 模块和 的 UART 口,CTS、RTS 要交叉相连
(2) MCU 端固件要支持并且打开硬流控功能
(3) MCU 端要发送 AT+IFC=2,2 命令到模块端,打开模块端的硬流控功能
2. 软流控,参考如下步骤操作:
(1) MCU 端固件要支持并且打开软流控功能
(2) MCU 端要发送 AT+IFC=1,1 命令到模块端,打开模块端的硬流控功能
8.7 为什么我只发了 10 字节消息,100 次却消耗了那么多流量?
因为还有 HTTP 自带的请求头。如何统计流量
8.8 为什么频繁请求会失败?
支持的 http 连接总数有限数量为 tcp 连接数量 8 个,建议一个 http 连接返回请求结果之后,再去请求下一个连接;不要使用循环定时器方式不断的发起新的 http 请求。
8.9 如何 POST 文件?
主要是使用 AT+HTTPDATA 命令录入文件数据后,发送 AT+HTTPACTION=1 利用 post 上传
8.10 数据发送接收缓存问题
AT 版本:有缓存机制,内存中有一个的缓冲区(Air780E 系列模块标准 AT 为 4KB,last 版本为 128k),发送和接受使用的是同一块缓冲区,发送和收到数据后,插入此缓冲区,然后通过 AT 口输出 urc,提示收到的数据长度;缓冲区满之后,再收到新数据,会丢弃新收到的数据,并通过 AT 口输出 urc 提示出错;需要读取数据时,发送 AT+HTTPREAD 命令读取,可分段读取,也可全部读取
注意:缓冲区位于内存中,断电或者重启后,缓存表中的数据会被清空;虽然缓冲区可以缓存很多数据,但是建议收到数据时,通过 AT+HTTPREAD 及时读取出来,以防缓冲区满出错
给读者的话
本篇文章由
王文中
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