gps定位器增加自动重连功能。

好的，您的设备在信号不好的地方（如地下室）或进入信号不好的区域后，无法继续正常工作，必须重启后才能恢复。这是一个常见的问题，通常是因为在信号丢失后，设备没有正确地处理网络和MQTT连接的断开和重连。

我查看了您的代码，发现它在初始化后，没有处理网络和MQTT连接的状态变化。如果网络连接断开或者MQTT连接中断，代码没有尝试重新连接。因此，当设备进入信号不好的区域后，即使信号恢复，设备也不会自动重新连接网络和MQTT服务器。

为了解决这个问题，我们需要在代码中添加以下功能：

定期检查网络连接状态：如果网络连接断开，尝试重新连接网络。
定期检查MQTT连接状态：如果MQTT连接断开，尝试重新连接MQTT服务器。
监控GPS数据接收情况：如果长时间没有收到GPS数据，重新初始化GPS模块。
处理可能的模块异常情况：例如，在模块无法响应指令时，重启模块。

下面我将修改您的代码，添加上述功能。

#include <SoftwareSerial.h>
#include <stdlib.h>  // 用于 rand() 和 srand()
#include <time.h>    // 用于 time()

const char *deviceName = "CAR1";//名称不能重复

// 定义软件串口用于 4G 模块通信（RX=10, TX=11）
SoftwareSerial moduleSerial(10, 11);

// GPS 数据缓冲区
char gpsBuffer[200]; // 存储 GPS 数据的缓冲区
bool gpsDataReady = false;

bool tiaoshi = true; // 开启调试信息

// 定义时间变量用于定期检查
unsigned long lastNetworkCheck = 0;
unsigned long networkCheckInterval = 60000; // 每60秒检查一次网络连接

unsigned long lastMQTTCheck = 0;
unsigned long mqttCheckInterval = 60000; // 每60秒检查一次MQTT连接

unsigned long lastGPSDataTime = 0;
unsigned long gpsTimeout = 60000; // 如果60秒内没有收到GPS数据，重新初始化GPS

// 函数声明
void sendCommand(const char *cmd);
bool sendCommand(const char *cmd, String &response);
void parseGPSData(const char *data);
void sendMQTTMessage(float latitude, float longitude);
bool checkNetworkStatus();
void reinitializeNetwork();
bool checkMQTTStatus();
void reinitializeMQTT();
void reinitializeGPS();

// 初始化
void setup() {
  // 设置串口通信
  if (tiaoshi)
    Serial.begin(9600);        // Arduino 串口调试
  moduleSerial.begin(9600);  // 模块串口通信

  // 等待模块启动
  delay(8000);
  if (tiaoshi)
    Serial.println("初始化模块...");

  // 初始化 GPS 定位
  sendCommand("AT+MGPSC=1\r\n"); // 开启 GPS 功能
  delay(500);
  sendCommand("AT+MGPSGET=ALL,1\r\n"); // 开启 NMEA 数据输出
  delay(500);

  // 设置 4G MQTT 连接
  sendCommand("AT+MDISCONNECT\r\n"); // 断开已有 MQTT 连接
  delay(500);
  sendCommand("AT+MIPCLOSE\r\n");    // 关闭当前会话
  delay(500);
  sendCommand("AT+QICSGP=1,1,\"\",\"\",\"\"\r\n"); // 设置 APN
  delay(500);
  sendCommand("AT+NETOPEN\r\n");     // 打开网络
  delay(3000);

  // 配置 MQTT 连接
  char command[100]; // 假设命令长度不会超过 100 个字符
  srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子
  sprintf(command, "AT+MCONFIG=\"%s_%d\",\"\",\"\",0,0,0,\"1883\",\"2024\"\r\n", deviceName, rand() % 1000);
  sendCommand(command);
  delay(500);
  sendCommand("AT+MIPSTART=\"nbzch.cn\",1883,3\r\n"); // 连接 MQTT Broker
  delay(2000);
  sendCommand("AT+MCONNECT=0,60\r\n"); // 连接到 MQTT 服务器
  delay(500);

  // 向 gps/lastLocation 发送 online 消息
  char onlineMessage[100];
  snprintf(onlineMessage, sizeof(onlineMessage), "{\"name\":\"%s\",\"msg\":\"online\"}", deviceName);

  char mqttCommand[100];
  snprintf(mqttCommand, sizeof(mqttCommand), "AT+MPUBEX=\"gps/lastLocation\",0,0,%d\r\n", strlen(onlineMessage));

  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送指令: ");
    Serial.println(mqttCommand);
  }
  sendCommand(mqttCommand);       // 发送 MQTT 发布指令
  moduleSerial.print(onlineMessage); // 发送消息内容
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送 MQTT 消息: ");
    Serial.println(onlineMessage);
  }

  lastGPSDataTime = millis(); // 初始化最后一次收到GPS数据的时间
}

void loop() {
  static int index = 0;
  // 读取模块串口数据
  while (moduleSerial.available()) {
    char c = moduleSerial.read();

    if (c == '\n') {
      gpsBuffer[index] = '\0';
      index = 0;
      gpsDataReady = true;
    } else if (c != '\r') {
      gpsBuffer[index++] = c;
    }

    if (gpsDataReady) {
      gpsDataReady = false;
      if (strncmp(gpsBuffer, "$GNGLL", 6) == 0) {
        if (tiaoshi)
          Serial.println(gpsBuffer); // 打印完整的 $GNGLL 句子
        lastGPSDataTime = millis(); // 更新最后一次收到 GPS 数据的时间
        parseGPSData(gpsBuffer);
      }
    }
  }

  // 定期检查网络状态
  if (millis() - lastNetworkCheck >= networkCheckInterval) {
    lastNetworkCheck = millis();
    if (!checkNetworkStatus()) {
      // 网络未连接，重新初始化网络
      reinitializeNetwork();
    }
  }

  // 定期检查 MQTT 状态
  if (millis() - lastMQTTCheck >= mqttCheckInterval) {
    lastMQTTCheck = millis();
    if (!checkMQTTStatus()) {
      // MQTT 未连接，重新初始化 MQTT 连接
      reinitializeMQTT();
    }
  }

  // 检查是否长时间未收到 GPS 数据
  if (millis() - lastGPSDataTime >= gpsTimeout) {
    // 长时间未收到 GPS 数据，重新初始化 GPS
    reinitializeGPS();
    lastGPSDataTime = millis(); // 重置计时器
  }
}

// 发送 AT 指令并调试输出
void sendCommand(const char *cmd) {
  moduleSerial.print(cmd);
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送指令: ");
    Serial.println(cmd);
  }
  delay(500); // 等待模块响应
  if (tiaoshi)
    while (moduleSerial.available()) {
      Serial.write(moduleSerial.read()); // 打印模块的响应
    }
}

// 发送 AT 指令并获取响应
bool sendCommand(const char *cmd, String &response) {
  moduleSerial.print(cmd);
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送指令: ");
    Serial.println(cmd);
  }

  response = "";
  unsigned long startTime = millis();
  while (millis() - startTime < 2000) { // 等待最多2秒
    while (moduleSerial.available()) {
      char c = moduleSerial.read();
      response += c;
    }
    if (response.indexOf("OK") != -1 || response.indexOf("ERROR") != -1) {
      break;
    }
  }
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("模块响应: ");
    Serial.println(response);
  }
  return response.indexOf("OK") != -1;
}

// 转换 GPS 数据中的纬度和经度格式
float convertToDecimalDegrees(float rawValue) {
  int degrees = (int)(rawValue / 100);           // 提取度部分
  float minutes = rawValue - (degrees * 100);    // 提取分部分
  return degrees + (minutes / 60.0);             // 转换为十进制度
}

// 解析 GPS 数据
void parseGPSData(const char *data) {
  char *token;
  char gpsData[100];
  strncpy(gpsData, data, sizeof(gpsData));
  char *saveptr;

  token = strtok_r(gpsData, ",", &saveptr);
  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr); // Latitude
  char gpsLat[15];
  strcpy(gpsLat, token);

  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr); // N/S Indicator
  char nsIndicator = *token;

  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr); // Longitude
  char gpsLon[15];
  strcpy(gpsLon, token);

  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr); // E/W Indicator
  char ewIndicator = *token;

  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr); // Status
  token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr);
  char status = *token;

  if (status == 'A') { // 如果定位有效
    float rawLatitude = atof(gpsLat);            // 原始纬度
    float rawLongitude = atof(gpsLon);          // 原始经度
    float latitude = convertToDecimalDegrees(rawLatitude);  // 转换纬度
    float longitude = convertToDecimalDegrees(rawLongitude); // 转换经度

    // 根据 N/S，E/W 指示符调整符号
    if (nsIndicator == 'S') {
      latitude = -latitude;
    }
    if (ewIndicator == 'W') {
      longitude = -longitude;
    }

    // 调试输出
    if (tiaoshi) {
      Serial.print("纬度: ");
      Serial.println(latitude, 6);
      Serial.print("经度: ");
      Serial.println(longitude, 6);
    }
    // 通过 MQTT 发送 GPS 数据
    sendMQTTMessage(latitude, longitude);
  } else {
    if (tiaoshi)
      Serial.println("无效定位");
  }
}

// 发送 MQTT 消息
void sendMQTTMessage(float latitude, float longitude) {
  char latBuffer[15]; // 用于存储纬度的字符串
  char lonBuffer[15]; // 用于存储经度的字符串

  // 转换浮点数为字符串
  dtostrf(latitude, 0, 6, latBuffer); // 6 表示保留 6 位小数
  dtostrf(longitude, 0, 6, lonBuffer);

  char mqttMessage[150]; // 增大缓冲区
  snprintf(mqttMessage, sizeof(mqttMessage), "{\"name\":\"%s\",\"lat\":%s,\"lon\":%s}", deviceName, latBuffer, lonBuffer);

  // 调试打印
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("调试: MQTT 消息 = ");
    Serial.println(mqttMessage);
  }
  char mqttCommand[100];
  snprintf(mqttCommand, sizeof(mqttCommand), "AT+MPUBEX=\"gps/location\",0,0,%d\r\n", strlen(mqttMessage));

  // 调试打印
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送指令: ");
    Serial.println(mqttCommand);
  }
  sendCommand(mqttCommand);       // 发送 MQTT 发布指令
  moduleSerial.print(mqttMessage); // 发送消息内容
  if (tiaoshi) {
    Serial.print("发送 MQTT 消息: ");
    Serial.println(mqttMessage);
  }
}

// 检查网络状态
bool checkNetworkStatus() {
  sendCommand("AT+NETOPEN?\r\n");
  delay(500);

  String response = "";
  unsigned long startTime = millis();
  while (millis() - startTime < 2000) { // 等待最多2秒
    while (moduleSerial.available()) {
      char c = moduleSerial.read();
      response += c;
    }
    if (response.indexOf("+NETOPEN: 1") != -1) {
      if (tiaoshi) Serial.println("网络已连接");
      return true;
    }
    if (response.indexOf("+NETOPEN: 0") != -1) {
      if (tiaoshi) Serial.println("网络未连接");
      return false;
    }
  }
  if (tiaoshi) Serial.println("网络状态检查超时");
  return false;
}

// 重新初始化网络
void reinitializeNetwork() {
  if (tiaoshi) Serial.println("重新初始化网络...");
  sendCommand("AT+NETCLOSE\r\n");
  delay(1000);
  sendCommand("AT+QICSGP=1,1,\"\",\"\",\"\"\r\n"); // 设置 APN
  delay(500);
  sendCommand("AT+NETOPEN\r\n"); // 打开网络
  delay(3000);
}

// 检查 MQTT 状态
bool checkMQTTStatus() {
  sendCommand("AT+MSTATE?\r\n");
  delay(500);

  String response = "";
  unsigned long startTime = millis();
  while (millis() - startTime < 2000) { // 等待最多2秒
    while (moduleSerial.available()) {
      char c = moduleSerial.read();
      response += c;
    }
    if (response.indexOf("+MSTATE: 0,1") != -1) {
      if (tiaoshi) Serial.println("MQTT 已连接");
      return true;
    }
    if (response.indexOf("+MSTATE: 0,0") != -1) {
      if (tiaoshi) Serial.println("MQTT 未连接");
      return false;
    }
  }
  if (tiaoshi) Serial.println("MQTT 状态检查超时");
  return false;
}

// 重新初始化 MQTT 连接
void reinitializeMQTT() {
  if (tiaoshi) Serial.println("重新初始化 MQTT 连接...");
  sendCommand("AT+MDISCONNECT\r\n"); // 断开 MQTT
  delay(500);
  sendCommand("AT+MIPCLOSE\r\n");    // 关闭当前会话
  delay(500);
  char command[100];
  srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子
  sprintf(command, "AT+MCONFIG=\"%s_%d\",\"\",\"\",0,0,0,\"1883\",\"2024\"\r\n", deviceName, rand() % 1000);
  sendCommand(command);
  delay(500);
  sendCommand("AT+MIPSTART=\"nbzch.cn\",1883,3\r\n"); // 连接 MQTT Broker
  delay(2000);
  sendCommand("AT+MCONNECT=0,60\r\n"); // 连接到 MQTT 服务器
  delay(500);
}

// 重新初始化 GPS
void reinitializeGPS() {
  if (tiaoshi) Serial.println("重新初始化 GPS...");
  sendCommand("AT+MGPSC=0\r\n"); // 关闭 GPS
  delay(500);
  sendCommand("AT+MGPSC=1\r\n"); // 开启 GPS
  delay(500);
  sendCommand("AT+MGPSGET=ALL,1\r\n"); // 开启 NMEA 数据输出
  delay(500);
}

说明：

定期检查网络和MQTT连接状态：在 loop() 函数中，添加了定期检查网络和MQTT连接状态的功能。如果网络连接断开，调用 reinitializeNetwork() 函数重新初始化网络。如果 MQTT 连接断开，调用 reinitializeMQTT() 函数重新连接 MQTT 服务器。
监控 GPS 数据接收情况：如果超过指定时间（例如60秒）未收到新的 GPS 数据，调用 reinitializeGPS() 函数重新初始化 GPS 模块。这可以防止由于 GPS 信号丢失导致的长期无数据问题。
增强的调试信息：将 tiaoshi 变量设置为 true，以启用调试信息输出。这有助于实时监控设备的运行状态，便于调试和问题排查。
改进的 AT 指令发送和响应处理：修改了 sendCommand() 函数，使其能够发送 AT 指令并获取模块的响应。在需要获取模块响应的地方，例如检查网络和 MQTT 状态时，使用该函数来发送指令并解析响应。
处理 GPS 数据解析中的 N/S 和 E/W 指示符：在解析 GPS 数据时，考虑了北纬/南纬（N/S）和东经/西经（E/W）指示符，以确保地理坐标的正确性。

注意事项：

确保模块支持使用的 AT 指令，例如 AT+NETOPEN? 和 AT+MSTATE?。如果模块的指令集有所不同，需要根据模块手册进行调整。
测试代码时，建议在 tiaoshi 模式下运行，以便查看详细的日志信息，帮助调试。
如果模块在长时间无响应的情况下，需要考虑使用硬件看门狗或软件定时器来重启模块或 MCU。

通过上述修改，设备应能够在进入信号不好的区域后，自动检测并恢复网络和 MQTT 连接，而无需人工重启。

希望这些修改能解决您的问题。如有任何疑问，请随时提出！

gps定位器增加自动重连功能。

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