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4G LTE HAT no Raspberry Pi - Rede TCP/IP Explicada

Introdução​

TCP (Transmission Control Protocol) é vital para aplicações que envolvem o Raspberry Pi 4G HAT porque garante transmissão de dados confiável, ordenada e com verificação de erros pela internet. Isso é crucial para aplicações em tempo real como dispositivos IoT, onde é necessária comunicação consistente com servidores em nuvem ou sistemas remotos. A confiabilidade do TCP o torna ideal para enviar dados críticos (por exemplo, leituras de sensores, telemetria) e receber comandos, garantindo que nenhum dado seja perdido ou corrompido. Ele suporta diversas aplicações, como monitoramento remoto, sistemas de mensagens e transferência de arquivos, com o Raspberry Pi atuando como gateway ou cliente.

Pré-requisitos​

Requisitos de Hardware​

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

Drivers e ferramentas de comunicação​

Se você ainda não instalou os drivers e ferramentas de comunicação relevantes, por favor verifique primeiro o guia

Requisitos Adicionais​

Você vai precisar de um servidor TCP pré-configurado com os seguintes detalhes:

  • Host: Por exemplo, seu próprio servidor ou, para fins de teste, tcpbin.com
  • Número da Porta: Um número de porta dedicado, ou, neste caso, usaremos a porta 4242 do tcpbin.com.

tcpbin.com é um servidor TCP público usado para testar e depurar comunicação TCP/IP. Ele retorna as mensagens que lhe são enviadas, sendo ideal para verificar conectividade e transmissão de dados.

Enviar Comandos AT para tcpbin.com​

Abra o Minicom no Raspberry Pi ou a ferramenta Qcom no Windows via USB.

sudo minicom -D /dev/ttyUSB2
StepActionAT CommandExpected Response
1Configure o APN para o seu provedor de rede móvel.AT+QICSGP=1,1,"dialogbb","","",1OK
2Ative o contexto PDP.AT+QIACT=1OK
3Verifique se o contexto PDP está ativado.AT+QIACT?+QIACT: 1,1,1,"<Your_IP_Address>" OK
4Abra uma conexão TCP com o servidor.AT+QIOPEN=1,0,"TCP","tcpbin.com",4242,0,0+QIOPEN: 0,0 (indica uma conexão bem-sucedida)
5Envie uma mensagem para o servidor.AT+QISEND=0> (prompt para inserir a mensagem) Após digitar a mensagem: Hello TCPBin<Ctrl+Z> SEND OK
6Leia a resposta do servidor.AT+QIRD=0,1500+QIRD: <length> Hello TCPBin OK
7Feche a conexão TCP.AT+QICLOSE=0OK

Script Python Automatizado​

Abaixo está um script Python automatizado para interagir com o módulo Quectel 4G LTE em um Raspberry Pi. O script usa a biblioteca serial para enviar comandos AT para o módulo. Você pode personalizar as variáveis de APN, porta, baud rate, porta TCP e endereço.

Implementação do Código em Python​

Etapa 1. Preparar o Diretório e o Ambiente Virtual​

  • Abra um terminal no seu Raspberry Pi.
  • Crie uma nova pasta de projeto e navegue até ela:
mkdir TCP_EX
cd TCP_EX
  • Configure um ambiente virtual Python:
python3 -m venv --system-site-packages env
  • Ative o ambiente virtual:
source env/bin/activate
  • Instale as bibliotecas necessárias:
pip install pyserial

Etapa 2. Preparar o Script Python​

  • Abra o Thonny Python IDE (pré-instalado no Raspberry Pi).

  • Crie um novo arquivo no Thonny e cole o código fornecido no editor.

  • Atualize o parâmetro usb_port para corresponder à porta serial do seu Raspberry Pi para o 4G HAT. Normalmente, pode ser /dev/ttyUSB2 ou /dev/ttyUSB3. Exemplo:

usb_port = "/dev/ttyUSB2"
  • Salve o arquivo como test_mqtt.py na pasta 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()


Etapa 3. Executar o Script​

  • Abra um terminal e certifique-se de que você está no diretório do projeto:
cd TCP_EX
  • Ative o ambiente virtual:
source env/bin/activate
  • Execute o script usando Python:
python test_tcp.py
  • A saída

Recursos​

Suporte Técnico & Discussão de Produtos​

Obrigado por escolher nossos produtos! Estamos aqui para lhe fornecer diferentes tipos de suporte para garantir que sua experiência com nossos produtos seja a mais tranquila possível. Oferecemos vários canais de comunicação para atender a diferentes preferências e necessidades.

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