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HAT 4G LTE en Raspberry Pi – Redes TCP/IP Explicadas

Introducción​

TCP (Protocolo de Control de Transmisión) es fundamental para aplicaciones que utilizan el Raspberry Pi con un HAT 4G, ya que garantiza una transmisión de datos confiable, ordenada y verificada a través de internet. Esto es crucial para aplicaciones en tiempo real como los dispositivos IoT, donde se necesita una comunicación constante con servidores en la nube o sistemas remotos. La fiabilidad de TCP lo hace ideal para enviar datos críticos (por ejemplo, lecturas de sensores, telemetría) y recibir comandos, asegurando que no se pierda ni corrompa información. Soporta diversas aplicaciones como monitoreo remoto, sistemas de mensajería y transferencia de archivos, con el Raspberry Pi actuando como puerta de enlace o cliente.

Requisitos Previos​

Requisitos de Hardware​

Raspberry Pi 5Raspberry Pi 4G LTE CAT4 HAT
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Requisitos de Software​

Controladores y herramientas de comunicación​

Si no has instalado los controladores y herramientas de comunicación necesarios, por favor consulta primero esta guía.

Requisitos Adicionales​

Necesitarás un servidor TCP preconfigurado con los siguientes datos:

  • Host: Por ejemplo, tu propio servidor o, para fines de prueba, tcpbin.com.
  • Número de Puerto: Un puerto dedicado; en este caso, usaremos el puerto 4242 de tcpbin.com.

tcpbin.com es un servidor TCP público utilizado para pruebas y depuración de comunicación TCP/IP. Devuelve (hace eco) de los mensajes que se le envían, lo que lo hace ideal para verificar la conectividad y la transmisión de datos.

Enviar Comandos AT a tcpbin.com​

Abre Minicom en Raspberry Pi o Qcom Tool en Windows mediante USB.

sudo minicom -D /dev/ttyUSB2
PasoAcciónComando ATRespuesta Esperada
1Configura el APN de tu proveedor de red móvil.AT+QICSGP=1,1,"dialogbb","","",1OK
2Activa el contexto PDP.AT+QIACT=1OK
3Verifica que el contexto PDP esté activado.AT+QIACT?+QIACT: 1,1,1,"<Tu_Dirección_IP>"
OK
4Abre una conexión TCP con el servidor.AT+QIOPEN=1,0,"TCP","tcpbin.com",4242,0,0+QIOPEN: 0,0 (Indica una conexión exitosa)
5Envía un mensaje al servidor.AT+QISEND=0> (Indica que puedes escribir el mensaje)
Después de escribir el mensaje: Hello TCPBin<Ctrl+Z>
SEND OK
6Lee la respuesta del servidor.AT+QIRD=0,1500+QIRD: <longitud>
Hello TCPBin
OK
7Cierra la conexión TCP.AT+QICLOSE=0OK

Script Automatizado en Python​

A continuación se muestra un script automatizado en Python para interactuar con el módulo Quectel 4G LTE en una Raspberry Pi. El script utiliza la biblioteca serial para enviar comandos AT al módulo. Puedes personalizar variables como el APN, el puerto, la velocidad de baudios, el puerto TCP y la dirección.

Implementación del Código en Python​

Paso 1. Preparar el Directorio y el Entorno Virtual​

  • Abre una terminal en tu Raspberry Pi.
  • Crea una nueva carpeta para el proyecto y navega dentro de ella:
mkdir TCP_EX
cd TCP_EX
  • Configura un entorno virtual de Python:
python3 -m venv --system-site-packages env
  • Activa el entorno virtual:
source env/bin/activate
  • Instala las bibliotecas requeridas
pip install pyserial

Paso 2. Preparar el Script en Python​

  • Abre el IDE Thonny (preinstalado en Raspberry Pi).

  • Crea un nuevo archivo en Thonny y pega el código proporcionado en el editor.

  • Actualiza el parámetro usb_port para que coincida con el puerto serial del HAT 4G en tu Raspberry Pi. Normalmente será /dev/ttyUSB2 o /dev/ttyUSB3. Ejemplo:

usb_port = "/dev/ttyUSB2"
  • Guarda el archivo como test_mqtt.py en la carpeta TCP_EX.
import serial
import time

# Configuration Variables
APN = "dialogbb"  # Replace with your network APN
PORT = "/dev/ttyUSB2"  # Serial port connected to the Quectel module
BAUDRATE = 9600  # Communication baud rate
TCP_ADDRESS = "tcpbin.com"  # TCP server address
TCP_PORT = 4242  # TCP server port
MESSAGE = "Hello TCPBin"  # Message to send


def send_command(ser, command, wait_for="OK", timeout=5):
    """
    Send an AT command to the module and wait for a response.
    """
    ser.write((command + "\r\n").encode())
    time.sleep(0.5)
    end_time = time.time() + timeout
    response = b""
    while time.time() < end_time:
        if ser.in_waiting > 0:
            response += ser.read(ser.in_waiting)
            if wait_for.encode() in response:
                break
    print(f">> {command}")
    print(response.decode().strip())
    return response.decode().strip()


def main():
    try:
        # Open serial connection
        ser = serial.Serial(PORT, BAUDRATE, timeout=1)
        time.sleep(2)  # Allow the module to initialize

        # 1. Configure APN
        send_command(ser, f'AT+QICSGP=1,1,"{APN}","","",1')

        # 2. Activate PDP Context
        send_command(ser, "AT+QIACT=1")

        # 3. Check PDP Context State
        send_command(ser, "AT+QIACT?")

        # 4. Open TCP Connection
        send_command(ser, f'AT+QIOPEN=1,0,"TCP","{TCP_ADDRESS}",{TCP_PORT},0,0')
        time.sleep(5)  # Allow connection to establish

        # 5. Send Data
        send_command(ser, f"AT+QISEND=0")
        ser.write((MESSAGE + "\x1A").encode())  # Send message and end with Ctrl+Z
        time.sleep(1)  # Allow time for sending
        print("Message sent.")

        # 6. Read Response
        response = send_command(ser, "AT+QIRD=0,1500")
        print(f"Server Response: {response}")

        # 7. Close Connection
        send_command(ser, "AT+QICLOSE=0")
        print("Connection closed.")

        # Close serial port
        ser.close()

    except Exception as e:
        print(f"Error: {e}")


if __name__ == "__main__":
    main()


Paso 3. Ejecutar el Script​

  • Abre una terminal y asegúrate de estar en el directorio del proyecto:
cd TCP_EX
  • Activa el entorno virtual:
source env/bin/activate
  • Ejecuta el script con Python:
python test_tcp.py
  • Salida esperada:

Recursos​

Soporte Técnico y Discusión sobre el Producto​

¡Gracias por elegir nuestros productos! Estamos aquí para brindarte diferentes formas de soporte y asegurarnos de que tu experiencia con nuestros dispositivos sea lo más fluida posible. Ofrecemos varios canales de comunicación para adaptarnos a diferentes preferencias y necesidades.

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