【道生物联TKB-623评估板试用】4、从数据异常到稳定传输的完整解决方案

本主题由 liuyongwangzi 于 2025-10-17 09:06 添加图标推荐

本文记录了使用ESP32驱动TK8620 LoRa模块传输温湿度数据的完整过程，重点解决了数据传输中的格式转换和稳定性问题。

概述

在物联网项目中，经常需要将传感器数据通过无线模块传输到远端。本文使用ESP32+TK8620 LoRa模块构建了一个温湿度监测系统，通过实际调试解决了数据传输中的关键问题。

硬件组成

主控芯片 ：ESP32
无线模块 ：TK8620 LoRa模块
传感器 ：SHT系列温湿度传感器
通信接口 ：UART串口

问题现象：数据异常与传输不稳定

初始代码实现

void sendSensorData() {
Serial1.print("AT+SENDB=010203\r\n");`
  float temperature = sht.getTemperature();
  float humidity = sht.getHumidity();

  Serial1.print("AT+SENDB=");
  Serial1.print(temperature, 1);
  Serial1.print(",");
  Serial1.print(humidity, 1);
  Serial1.print("\r\n");
}

遇到的问题

数据格式异常 ：接收端显示010203而没有期望的温湿度数据
传输不稳定 ：频繁出现AT_ERROR响应
数据解析困难 ：接收到的数据无法正确解析为原始值

问题分析与解决方案

问题1：数据格式不匹配

根本原因 ：ASCII文本格式与十六进制格式混淆

解决方案 ：统一使用十六进制格式传输

void sendTemperatureHumidity() {
  float temperature = sht.getTemperature();
  float humidity = sht.getHumidity();
  
  // 转换为整数并四舍五入
  uint16_t tempInt = (uint16_t)(temperature * 10 + 0.5);
  uint16_t humInt = (uint16_t)(humidity * 10 + 0.5);
  
  // 调试输出
  Serial.print("原始数据 - 温度: ");
  Serial.print(temperature, 1);
  Serial.print("°C → ");
  Serial.print(tempInt);
  Serial.print(" (0x");
  Serial.print(tempInt, HEX);
  Serial.print(")");
  
  // 构建十六进制字符串
  char dataHex[9];
  snprintf(dataHex, sizeof(dataHex), "%04X%04X", tempInt, humInt);
  
  Serial1.print("AT+SENDB=");
  Serial1.print(dataHex);
  Serial1.print("\r\n");
}

完整实现代码

发送端完整代码

#include <HardwareSerial.h>

HardwareSerial loraSerial(1); // 使用UART1
LORAManager loraManager;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  loraSerial.begin(115200, SERIAL_8N1, 16, 17); // RX=16, TX=17
  
  // 初始化LoRa模块
  initLoRaModule();
  delay(1000);
}

void initLoRaModule() {
  sendATCommand("AT+RST", 2000);
  sendATCommand("AT+WORKMODE=21", 1000);  // 异步收发模式
  sendATCommand("AT+FREQ=473200000", 1000);
  sendATCommand("AT+RATE=6", 1000);
  sendATCommand("AT+TXP=15", 1000);
  sendATCommand("AT+ADDR=01:02:03:04", 1000);
  sendATCommand("AT+DEST=04:03:02:01", 1000);
  sendATCommand("AT+ADDRFILTER=1", 1000);
}

String buildSensorDataHex() {
  float temperature = sht.getTemperature();
  float humidity = sht.getHumidity();
  
  // 数据验证和转换
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("传感器数据读取失败");
    return "";
  }
  
  uint16_t tempInt = (uint16_t)(temperature * 10 + 0.5);
  uint16_t humInt = (uint16_t)(humidity * 10 + 0.5);
  
  // 构建十六进制字符串
  char dataHex[9];
  snprintf(dataHex, sizeof(dataHex), "%04X%04X", tempInt, humInt);
  
  // 调试信息
  Serial.print("传感器数据 - ");
  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temperature, 1);
  Serial.print("°C, 湿度: ");
  Serial.print(humidity, 1);
  Serial.print("%, 十六进制: ");
  Serial.println(dataHex);
  
  return String(dataHex);
}

void loop() {
  // 发送传感器数据
  String hexData = buildSensorDataHex();
  if (hexData.length() > 0) {
    loraManager.sendData(hexData);
  }
  
  // 处理LoRa模块响应
  if (loraSerial.available()) {
    String response = loraSerial.readString();
    Serial.print("LoRa响应: ");
    Serial.println(response);
    loraManager.handleResponse(response);
  }
  
  delay(100); // 主循环延迟
}

void sendATCommand(const String& command, int timeout) {
  loraSerial.println(command);
  delay(timeout);
  
  while(loraSerial.available()) {
    String response = loraSerial.readString();
    Serial.println("AT响应: " + response);
  }
}

接收端完整代码

#include <HardwareSerial.h>

HardwareSerial loraSerial(1); // 使用UART1

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  loraSerial.begin(115200, SERIAL_8N1, 16, 17);
  
  // 初始化LoRa模块（配置与发送端对应）
  initLoRaModule();
  Serial.println("接收端就绪，等待数据...");
}

void initLoRaModule() {
  sendATCommand("AT+RST", 2000);
  sendATCommand("AT+WORKMODE=21", 1000);
  sendATCommand("AT+FREQ=473200000", 1000);
  sendATCommand("AT+RATE=6", 1000);
  sendATCommand("AT+ADDR=04:03:02:01", 1000); // 与发送端DEST对应
  sendATCommand("AT+DEST=01:02:03:04", 1000);
  sendATCommand("AT+ADDRFILTER=1", 1000);
}

void loop() {
  if (loraSerial.available()) {
    String response = loraSerial.readString();
    
    if (response.indexOf("+DI:") >= 0) {
      processReceivedData(response);
    }
  }
}

void processReceivedData(const String& data) {
  Serial.println("收到数据: " + data);
  
  // 解析数据格式: +DI: LEN 8, SLOT 0, SNR 12, RSSI -60, Data 00FF01C8
  int dataIndex = data.indexOf("Data ");
  if (dataIndex >= 0) {
    String hexData = data.substring(dataIndex + 5);
    hexData.trim();
    
    parseSensorData(hexData);
    
    // 显示信号质量
    displaySignalQuality(data);
  }
}

void parseSensorData(const String& hexData) {
  if (hexData.length() == 8) {
    String tempHex = hexData.substring(0, 4);
    String humHex = hexData.substring(4, 8);
    
    uint16_t tempInt = strtoul(tempHex.c_str(), NULL, 16);
    uint16_t humInt = strtoul(humHex.c_str(), NULL, 16);
    
    float temperature = tempInt / 10.0;
    float humidity = humInt / 10.0;
    
    Serial.println("=== 传感器数据解析结果 ===");
    Serial.print("温度: ");
    Serial.print(temperature, 1);
    Serial.println("°C");
    Serial.print("湿度: ");
    Serial.print(humidity, 1);
    Serial.println("%");
    Serial.println("==========================");
  } else {
    Serial.println("数据长度错误，无法解析");
  }
}

void displaySignalQuality(const String& data) {
  // 提取SNR和RSSI值
  int snrIndex = data.indexOf("SNR ");
  int rssiIndex = data.indexOf("RSSI ");
  
  if (snrIndex >= 0 && rssiIndex >= 0) {
    String snrStr = data.substring(snrIndex + 4, data.indexOf(",", snrIndex));
    String rssiStr = data.substring(rssiIndex + 5, data.indexOf(",", rssiIndex));
    
    Serial.print("信号质量 - SNR: ");
    Serial.print(snrStr);
    Serial.print(" dB, RSSI: ");
    Serial.print(rssiStr);
    Serial.println(" dBm");
  }
}

关键调试技巧

1. 数据格式验证

在发送数据前，务必验证数据转换的正确性：

// 调试输出验证
Serial.print("验证转换 - 浮点数: ");
Serial.print(value, 2);
Serial.print(" → 整数: ");
Serial.print(intValue);
Serial.print(" → 十六进制: 0x");
Serial.println(hexValue, HEX);

2. 传输状态监控

实时监控发送状态，避免缓冲区溢出：

// 查询发送缓冲区状态
loraSerial.println("AT+SENDB?");
delay(50);
while(loraSerial.available()) {
  String response = loraSerial.readString();
  Serial.println("缓冲区状态: " + response);
}