無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用（第2版） 課件 項(xiàng)目7、8 GPRS無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)、NB-IOT無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)

項(xiàng)目七

GPRS無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)2024/1/30【知識(shí)目標(biāo)】掌握基本AT指令；掌握撥打與接聽電話；掌握短信讀取與發(fā)送?！炯寄苣繕?biāo)】1. 會(huì)搭建GPRS模塊開發(fā)環(huán)境；2. 熟練使用基本的AT指令；3. 能熟練使用指令實(shí)現(xiàn)撥打、接聽電話、短信讀取【任務(wù)分解】任務(wù)7.1：基于GPRS的接打電話任務(wù)7.1基于GPRS的接打電話【任務(wù)描述】利用一張未停機(jī)并開通GPRS功能的中國(guó)移動(dòng)或中國(guó)聯(lián)通SIM卡，基于NEWLab平臺(tái)搭建GPRS模塊開發(fā)環(huán)境，能通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)撥打與接聽電話的功能?！救蝿?wù)環(huán)境】硬件：NewLab平臺(tái)1套、GPRS模塊1個(gè)、SIM卡1張、PC機(jī)1臺(tái)。軟件：Windows7/10，IAR集成開發(fā)環(huán)境，串口調(diào)試助手。

【必備知識(shí)點(diǎn)】GPRS技術(shù)概述

AT指令GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。GPRS是介于2G和3G之間的技術(shù)，也被稱為2.5G。它為實(shí)現(xiàn)從GSM向3G的平滑過(guò)渡奠定了基礎(chǔ)。【必備知識(shí)點(diǎn)】【必備知識(shí)點(diǎn)】AT指令是以AT開頭、回車（<CR>）結(jié)尾的特定字符串，AT后面緊跟的字母和數(shù)字表明AT指令的具體功能。幾乎所有的AT指令(除了“A/”及“+++”兩個(gè)指令外)都以一個(gè)特定的命令前綴開始，以一個(gè)命令結(jié)束標(biāo)志符結(jié)束。命令前綴一般由AT兩個(gè)字符組成，命令結(jié)束符通常為回車（<CR>）。模塊的響應(yīng)通常緊隨其后，格式為：<回車><換行><響應(yīng)內(nèi)容><回車><換行>。1.基本AT指令（1）AT+CPIN?該指令用于查詢SIM卡的狀態(tài)，主要是PIN碼，如果該指令返回：+CPIN:READY，則表明SIM卡狀態(tài)正常，返回其他值，則有可能是沒(méi)有SIM卡。（2）AT+CSQ該指令用于查詢信號(hào)質(zhì)量，返回SIM900A模塊的接收信號(hào)強(qiáng)度，如返回：+CSQ:24,0，表示信號(hào)強(qiáng)度是24（最大有效值是31）。如果信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低，則要檢查天線是否接好。（3）AT+COPS?該指令用于查詢當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商，該指令只有在連上網(wǎng)絡(luò)后，才返回運(yùn)營(yíng)商，否則返回空，如返回：+COPS:0,0,"CHINAMOBILE"，表示當(dāng)前選擇的運(yùn)營(yíng)商是中國(guó)移動(dòng)。（4）AT+CGMI該指令用于查詢模塊制造商，如返回：Fibocom，說(shuō)明G510模塊是由Fibocom公司生產(chǎn)的?！颈貍渲R(shí)點(diǎn)】（5）AT+CGMM該指令用于查詢模塊型號(hào)，如返回："GSM850/900/1800/1900","G510"，說(shuō)明G510模塊型號(hào)有三種模式。（6）AT+CGSN該指令用于查詢產(chǎn)品序列號(hào)（即IMEI號(hào)），每個(gè)模塊的IMEI號(hào)都是不一樣的，具有全球唯一性，如返回：866717025975980，說(shuō)明模塊的產(chǎn)品序列號(hào)是：866717025975980。（7）AT+CNUM該指令用于查詢本機(jī)號(hào)碼，必須在SIM卡在位的時(shí)候才可查詢，如返回：+CNUM:"","1384593xxxx",129,7,4，則表明本機(jī)號(hào)碼為：1384593xxxx。另外，不是所有的SIM卡都支持這個(gè)指令，有個(gè)別SIM卡無(wú)法通過(guò)此指令得到其號(hào)碼。

（8）ATE1該指令用于設(shè)置回顯模式（默認(rèn)開啟），即模塊將收到的AT指令完整的返回給發(fā)送端，啟用該功能，有利于調(diào)試模塊。如果不需要開啟回顯模式，則發(fā)送ATE0指令即可關(guān)閉，這樣收到的指令將不再返回給發(fā)送端，這樣方便程序控制?！颈貍渲R(shí)點(diǎn)】2.撥打與接聽電話指令（1）ATE1用于設(shè)置回顯，即模塊將收到的指令完整的返回給發(fā)送設(shè)備，方便調(diào)試。（2）ATD用于撥打任意電話號(hào)碼，格式為：ATD+號(hào)碼+;，末尾的’;’一定要加上，否則不能成功撥號(hào)，如發(fā)送：ATD10086;，即可實(shí)現(xiàn)撥打10086。

（3）ATA用于應(yīng)答電話，當(dāng)收到來(lái)電的時(shí)候，給模塊發(fā)送：ATA，即可接聽來(lái)電。（4）ATH用于掛斷電話，要想結(jié)束正在進(jìn)行的通話，只需給模塊發(fā)送：ATH，即可掛斷。（5）AT+COLP用于設(shè)置被叫號(hào)碼顯示，這里我們通過(guò)發(fā)送：AT+COLP=1，開啟被叫號(hào)碼顯示，當(dāng)成功撥通的時(shí)候（被叫接聽電話），模塊會(huì)返回被叫號(hào)碼。

（6）AT+CLIP用于設(shè)置來(lái)電顯示，通過(guò)發(fā)送：AT+CLIP=1，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置來(lái)電顯示功能，模塊接收到來(lái)電的時(shí)候，會(huì)返回來(lái)電號(hào)碼。（7）AT+VTS產(chǎn)生DTMF音，該指令只有在通話進(jìn)行中才有效，用于向?qū)Ψ桨l(fā)送DTMF音，比如在撥打10086查詢的時(shí)候，我們可以通過(guò)發(fā)送：AT+VTS=1，模擬發(fā)送按鍵1。發(fā)送給模塊的指令，如果執(zhí)行成功，則會(huì)返回對(duì)應(yīng)信息和"OK"，如果執(zhí)行失敗/指令無(wú)效，則會(huì)返回"ERROR"?！救蝿?wù)實(shí)訓(xùn)步驟】第1步，搭建GPRS模塊與PC機(jī)串口通信電路。方法一：將GPRS模塊中JP603接口的RDX1與JP604的EP602相連，JP603接口的TDX1與JP605的EP601相連。方法二：通過(guò)DIY板將GPRS模塊的串口連接到NEWLab平臺(tái)上，并將GPRS模塊中的JP603接口的RDX1和TDX1分別連接到DIY板的TXD和RXD接口上。第2步，選擇GPRS模塊外接5V電源，輸出電流要求大于2A。GPRS數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，最大電流可以達(dá)到90mA。瞬間電流，G510模塊可能高達(dá)2A@4V，即輸入端電流瞬間電流值可能高達(dá)740mA@12V（效率90%）。故給模塊選擇電源的時(shí)候，要能滿足瞬間電流峰值?！救蝿?wù)實(shí)訓(xùn)步驟】第3步，給GPRS模塊SIM卡槽中插入手機(jī)卡。將準(zhǔn)備好的SIM卡插入到GPRS模塊SIM卡槽中，要求手機(jī)卡未停機(jī)并開通GPRS功能，否則不能測(cè)試GPRS功能。第4步，將GPRS模塊插入到NEWLab平臺(tái)上，搭建通信環(huán)境。（1）將GPRS模塊插入到NEWLab平臺(tái)上。（2）NEWLab平臺(tái)通過(guò)串口線與PC相連。（3）給GPRS模塊外接入5V電源，輸出電流要求大于2A，使MP2161芯片的第8腳（EN）為高電平，TP221測(cè)試點(diǎn)電壓為3.6V。（4）啟動(dòng)G510芯片。當(dāng)G510芯片的第14腳（POWER_ON）有信號(hào)為低電平并且持續(xù)超過(guò)800ms時(shí)，模塊將開機(jī)。具體做法是：將帶插針的導(dǎo)線一端插入JP602的PWRKEY槽中，另一端觸碰TP19測(cè)試點(diǎn)，并維持1s左右的時(shí)間。若G510芯片的第13腳（VDD）輸出2.8V的電壓，即TP217測(cè)試點(diǎn)處，則說(shuō)明G510正常工作?！救蝿?wù)實(shí)訓(xùn)步驟】第5步，啟動(dòng)GPRS模塊，撥打與接聽電話。（1）打開串口調(diào)試助手sscom33.exe，選擇正確的COM號(hào)，然后設(shè)置波特率為115200，勾選“發(fā)送新行”（

必選！即sscom自動(dòng)添加回車換行功能），字符串輸入框輸入“AT”字符，然后點(diǎn)擊“發(fā)送”，若此模塊工作正常，則返回“OK”。（2）依次輸入發(fā)送“ATE1”指令（設(shè)置回顯）、“AT+COLP=1”指令（顯示被叫號(hào)碼）、“ATD10086;”指令（呼叫10086）或“ATD1390023****;”指令（呼叫1390023****手機(jī)）、“ATH”指令（掛斷電話）；至此，一次撥號(hào)、發(fā)送DTMF音、結(jié)束通話的操作完成。但由于該GPRS模塊沒(méi)有設(shè)計(jì)語(yǔ)音電路，無(wú)法具備撥打電話音效，但不影響撥打電話的功能。（3）發(fā)送“AT+CLIP=1”指令（開啟來(lái)電顯示功能），然后用其他手機(jī)撥打模塊上SIM卡的號(hào)碼，此時(shí)，模塊接收到來(lái)電，通過(guò)耳機(jī)會(huì)輸出來(lái)電鈴聲（是否有聲音取決于GPRS電路是否具有語(yǔ)音電路），同時(shí)，可在串口調(diào)試助手窗口中看到來(lái)電的手機(jī)號(hào)碼；繼續(xù)發(fā)送“ATA”即可接聽來(lái)電并能進(jìn)行通話。當(dāng)對(duì)方掛斷電話時(shí)，GPRS模塊返回“NOCARRIER”，至此結(jié)束通話。也可以發(fā)送“ATH”主動(dòng)結(jié)束通話?！局R(shí)點(diǎn)小結(jié)】GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS是介于2G和3G之間的技術(shù)，也被稱為2.5G。AT指令，即Attention，是應(yīng)用于終端設(shè)備與PC應(yīng)用之間的連接與通信的指令。每個(gè)AT命令行中只能包含一條AT指令；對(duì)于AT指令的發(fā)送，除AT兩個(gè)字符外，最多可以接收1056個(gè)字符的長(zhǎng)度（包括最后的空字符）?！就卣古c思考】

在任務(wù)7.1的基礎(chǔ)上，能通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)短信的讀取與發(fā)送功能。任務(wù)擴(kuò)充1

短信的讀取與發(fā)送【任務(wù)要求】在任務(wù)7.1的基礎(chǔ)上，能通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)短信的讀取與發(fā)送功能?！局R(shí)鏈接】短信的讀取與發(fā)送指令（1）AT+CNMI用于設(shè)置新消息指示。發(fā)送：AT+CNMI=2,1，設(shè)置新消息提示，當(dāng)收到新消息，且SIM卡未滿的時(shí)候，SIM900A模塊會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)給串口，如：+CMTI:"SM",2，表示收到接收到新消息，存儲(chǔ)在SIM卡的位置2。（2）AT+CMGF用于設(shè)置短消息模式，GPRS模塊支持PDU模式和文本（TEXT）模式等2種模式，發(fā)送：AT+CMGF=1，即可設(shè)置為文本模式。（3）AT+CSCS用于設(shè)置TE字符集，默認(rèn)的為GSM7位缺省字符集，在發(fā)送純英文短信的時(shí)候，發(fā)送：AT+CSCS="GSM"，設(shè)置為缺省字符集即可。在發(fā)送中英文短信的時(shí)候，需要發(fā)送：AT+CSCS="UCS2"，設(shè)置為16位通用8字節(jié)倍數(shù)編碼字符集。（4）AT+CSMP用于設(shè)置短消息文本模式參數(shù)，在使用UCS2方式發(fā)送中文短信的時(shí)候，需要發(fā)送：AT+CSMP=17,167,2,25，設(shè)置文本模式參數(shù)。（5）AT+CMGR用于讀取短信，比如發(fā)送：AT+CMGR=1，則可以讀取SIM卡存儲(chǔ)在位置1的短信。

（6）AT+CMGS用于發(fā)送短信，在"GSM"字符集下，最大可以發(fā)送180個(gè)字節(jié)的英文字符，在"UCS2"字符集下，最大可以發(fā)送70個(gè)漢字（包括字符/數(shù)字）。該指令我們?cè)诤竺嬖敿?xì)介紹。（7）AT+CPMS用于查詢/設(shè)置優(yōu)選消息存儲(chǔ)器，通過(guò)發(fā)送：AT+CPMS?，可以查詢當(dāng)前SIM卡最大支持多少條短信存儲(chǔ)，以及當(dāng)前存儲(chǔ)了多少條短信等信息。如返回：+CPMS:"SM",1,50,"SM",1,50,"SM",1,50，表示當(dāng)前SIM卡最大存儲(chǔ)50條信息，目前已經(jīng)有1條存儲(chǔ)的信息?！救蝿?wù)實(shí)施】第一步，按6.1搭建開發(fā)環(huán)境。第二步，發(fā)送AT+CMGF=1、AT+CSCS=“GSM、AT+CNMI=2,1、AT+CNUM、AT+CMGR=5等指令完成短信發(fā)送與接收等操作。如圖所示為短信發(fā)送與接收效果。【技能拓展】1．通過(guò)查找FIBOCOMG510《G5/G6-FamilyATCommandsUserMannal》手冊(cè)實(shí)現(xiàn)刪除與批量刪除短信的功能。2．利用漢字與Unicode碼轉(zhuǎn)換工具發(fā)送與查看中文短信的功能。任務(wù)擴(kuò)充2GPRS通信【任務(wù)要求】在任務(wù)6.1的基礎(chǔ)上，能通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與電腦的TCP數(shù)據(jù)傳輸?！局R(shí)鏈接】GPRS通信指令（1）AT+CGCLASS用于設(shè)置GPRS移動(dòng)類別工作。若不支持要求的類別，則返回ERROR響應(yīng)。發(fā)送：AT+CGCLASS="

B"

，設(shè)置移動(dòng)臺(tái)類別為B。（2）AT+CGDCONT用于設(shè)置PDP上下文。發(fā)送：AT+CGDCONT=1,"

IP"

,"

CMNET"

，設(shè)置PDP上下文標(biāo)志為1，采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP），接入點(diǎn)為“CMNET”。（3）AT＋CGATT用于設(shè)置附著和分離GPRS業(yè)務(wù)。發(fā)送AT+CGATT=1，附著GPRS業(yè)務(wù)。發(fā)送AT+CGATT=0，分離GPRS業(yè)務(wù)。（4）AT+MIPCALL用于建立與關(guān)閉GPRS無(wú)線連接。發(fā)送AT+MIPCALL=1,"CMNET"

，表示建立GPRS無(wú)線連接，當(dāng)建立成功，會(huì)獲得動(dòng)態(tài)IP。發(fā)送AT+MIPCALL=0，表示關(guān)閉GPRS連接。（5）AT+MIPOPEN用于建立TCP連接或UDP連接，格式為：AT+MIPOPEN=Socket_ID,Source_Port,Remote_IP,Remote_Port,Protocol。發(fā)送AT+MIPOPEN=1,,"07",8088,0

，Protocol為0，用于開啟一個(gè)Socket，建立TCP連接。Protocol為1則為UDP方式。（6）AT+MIPSETS用于設(shè)置最大緩存大小及超時(shí)時(shí)間，格式：AT+MIPSETS=Socket_ID,Size,Timeout默認(rèn)值為1372,1<=Size<=2048；Timeout默認(rèn)為0，0<=Time<=1000ms。發(fā)送AT+MIPSETS=1,1372,300，用于設(shè)置緩存最大為1372（686字節(jié)），超時(shí)時(shí)間為300ms。（7）AT+MIPSEND用于發(fā)送數(shù)據(jù)，格式：AT+MIPSEND=Socket_ID,Data，Data為16進(jìn)制數(shù)據(jù)格式。發(fā)送AT+MIPSEND=1,"313233343536"，表示發(fā)送"313233343536"的16進(jìn)制數(shù)據(jù)?！救蝿?wù)實(shí)施】第一步，內(nèi)網(wǎng)IP映射到外網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與電腦的TCP和UDP數(shù)據(jù)傳輸功能，需要確保所用電腦具有公網(wǎng)IP，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信，最好關(guān)閉防火墻及殺毒軟件。對(duì)于ADSL用戶（沒(méi)有用路由器），直接擁有1個(gè)公網(wǎng)IP，可以通過(guò)百度直接搜索“IP”，第一項(xiàng)顯示的就是本機(jī)IP，如圖所示?！救蝿?wù)實(shí)施】對(duì)于使用了路由器的ADSL用戶，電腦IP與公網(wǎng)IP是不同的，如圖所示。此時(shí)需要對(duì)路由器進(jìn)行一下轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則設(shè)置，登錄路由器的設(shè)置頁(yè)面，選擇“轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則”-->“DMZ主機(jī)”，如圖所示。通過(guò)以上的設(shè)置，就可以把內(nèi)網(wǎng)IP（02）映射到外網(wǎng)，相當(dāng)于使用了路由器的電腦，擁有了一個(gè)公網(wǎng)IP?！救蝿?wù)實(shí)施】第二步，TCP連接。打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手（NetAssist.exe），設(shè)置協(xié)議類型為：TCPServer，本地IP地址直接用默認(rèn)值，設(shè)置本地端口為8088（端口范圍為0~65535），可以設(shè)為其他端口號(hào)，只要該端口沒(méi)有被其他程序占用。設(shè)置好后，點(diǎn)擊“連接”按鈕，此時(shí)電腦端的TCPServer已經(jīng)開始工作，等待連接接入，如圖所示?！救蝿?wù)實(shí)施】打開串口調(diào)試助手（sscom33.exe），設(shè)置正確的串口號(hào)及波特率真等，打開串口，根據(jù)前面AT指令的說(shuō)明，發(fā)送指令：AT+CGATT=1、AT+MIPCALL=1,"CMNET"、AT+MIPOPEN=1,,"07",8088,0、AT+MIPDSETS=1,1372,1、AT+MIPDSETS=1,1372,300，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)指令A(yù)T+MIPSEND=1,"544350C1ACBDD3B2E2CAD40D0A"，數(shù)據(jù)為16進(jìn)制格式，對(duì)應(yīng)的中文是“TCP連接測(cè)試”。如果收發(fā)數(shù)據(jù)正常，則可以看到如圖所示的結(jié)果。【技能拓展】通過(guò)串口調(diào)試助手發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與電腦的UDP數(shù)據(jù)傳輸。項(xiàng)目八

NB-IOT無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目概述本單元主要面向的工作領(lǐng)域是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)中的低功耗、窄帶組網(wǎng)通信領(lǐng)域中的NB-IOT通信技術(shù)，以“智能照明”為應(yīng)用案例介紹NB-IOT數(shù)據(jù)通信的過(guò)程?！爸悄苷彰鳌睉?yīng)用案例中使用NB86-G模組將采集到的光照數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)。本單元中包含3個(gè)任務(wù)，分別為完善“智能照明”程中的AT指令代碼、下載“智慧照明”程序到NB-IOT模塊中和NB-IOT接入平臺(tái)。讀者通過(guò)實(shí)施本單元的項(xiàng)目案例——“智慧照明”，掌握NB-IOT技術(shù)的使用方法?！局R(shí)目標(biāo)】了解NB-IOT通信技術(shù)；掌握了解NB-IOT模塊組網(wǎng)通信AT指令；掌握NB-IOT數(shù)據(jù)傳輸方法；掌握FlashProgrammer代碼下載工具的使用；掌握在物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上創(chuàng)建NB-IOT項(xiàng)目并進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示的方法。【技能目標(biāo)】1. 能編程實(shí)現(xiàn)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸；2. 能在物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上并創(chuàng)建NB-IOT項(xiàng)目?！救蝿?wù)分解】任務(wù)8.1：認(rèn)識(shí)NB-IOT技術(shù)任務(wù)8.2：基于NB-IOT智能照明系統(tǒng)指令的編寫與下載任務(wù)8.3：基于NB-IOT智能照明云平臺(tái)的接入任務(wù)8.1認(rèn)識(shí)NB-IOT技術(shù)8.1.1NB-IOT技術(shù)概念NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)，是一種全新的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。NB-IoT是3GPP組織定義的可在全球范圍內(nèi)廣泛部署的低功耗廣域網(wǎng)。NB-IoT具有低功耗、優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。短距離無(wú)線通信技術(shù)代表技術(shù)有ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，目前非常成熟并有各自應(yīng)用的領(lǐng)域。長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)例如電信CDMA、移動(dòng)、聯(lián)通的3G/4G無(wú)線蜂窩通信和低功耗廣域網(wǎng)即LPWAN。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)有很多種，從傳輸距離上區(qū)分，可分為兩類：LPWAN與NB-IoT——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類圖8-1LPWAN和傳統(tǒng)無(wú)線傳輸技術(shù)的比較LPWAN（LowPowerWideAreaNetwork）是低功耗廣域網(wǎng)的簡(jiǎn)稱，用于物聯(lián)網(wǎng)低速率遠(yuǎn)距離的通信。LPWAN與NB-IoT——LPWAN概述覆蓋范圍廣終端節(jié)點(diǎn)功耗低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低LPWAN與NB-IoT——LPWAN技術(shù)特點(diǎn)智能秒表智能停車

共享單車LPWAN與NB-IoT——LPWAN應(yīng)用場(chǎng)景工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)如LoRa（美國(guó)Semtech研發(fā)）、Sigfox（法國(guó)Sigfox研發(fā)）等

，這類技術(shù)大多是非標(biāo)、自定義實(shí)現(xiàn)。工作在授權(quán)頻段的技術(shù)

如NB-IoT、eMTC、成熟的2G/3G/4G蜂窩通信技術(shù)，以及LTE

技術(shù)。LPWAN與NB-IoT——LPWAN技術(shù)分類NB-IoT是2015年9月3GPP提出的一種新的工作在授權(quán)頻段的LPWAN技術(shù)。LPWAN與NB-IoT——NB-IoT僅消耗約180kHz的帶寬。直接部署于GSM、UMTS及LTE網(wǎng)絡(luò)。降低部署成本、降低傳輸速率。實(shí)現(xiàn)覆蓋增強(qiáng)、低功耗和低成本。eMTC是2016年3月3GPP接納的工作在授權(quán)頻段的LPWAN技術(shù)，支持TDD半雙工和FDD半雙工模式。四大差異化能力速率高移動(dòng)性可定位支持語(yǔ)音LPWAN與NB-IoT——eMTC語(yǔ)音、移動(dòng)性、速率等有較高要求成本、覆蓋等有更高要求eMTC技術(shù)NB-IoT具體應(yīng)用LPWAN與NB-IoT——

具體應(yīng)用表7-1NB-IoT、eMTC與LoRa技術(shù)參數(shù)對(duì)比技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織頻段頻寬傳輸距離速率連接數(shù)量終端電池組網(wǎng)NB-IoT3GPP1GHZ以下授權(quán)運(yùn)營(yíng)商頻段200khz市區(qū):1~8KM,郊區(qū)：25KM上行：14.7~48kbps下行：~150kbps5萬(wàn)10年LTE軟件升級(jí)eMTC3GPP運(yùn)營(yíng)商頻段1.4MHz<20KM<1Mbps10萬(wàn)10年LTE軟件升級(jí)LoRaLoRa聯(lián)盟1GHZ以下非授權(quán)ISM頻段125k/500khz市區(qū):2~5KM郊區(qū):15KM0.018~37.5kbps2k~50k10年新建網(wǎng)絡(luò)LPWAN與NB-IoT——

技術(shù)參數(shù)表7-2NB-IoT的14個(gè)頻段頻段號(hào)BAND上行頻率范圍（MHZ）下行頻率范圍（MHZ）Band011920-19802110-2170Band021850-19101930-1990Band031710-17851805-1880Band05824-849869-894Band08880-915925-960Band12699-716729-746Band13777-787746-756Band17704-716734-746Band18815-830860-875Band19830-845875-890Band20832-862791-821Band26814-849859-894Band28703-748758-803Band661710-17802110-2200LPWAN與NB-IoT——NB-IoT的頻段8.1.2NB-IOT標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程N(yùn)B-IOT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最早于2013年由我國(guó)華為和英國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商沃達(dá)豐主導(dǎo)提出，作為一種新式通信標(biāo)準(zhǔn)，該通訊技術(shù)被稱之為“NB-M2M（LTEforMachinetoMachine）”8.1.3NB-IOT技術(shù)特點(diǎn)NB-IoT特點(diǎn)廣覆蓋低功耗低成本大連接任務(wù)8.2基于NB-IOT智能照明系統(tǒng)指令的編寫與下載8.2.1利爾達(dá)NB86-G模塊特性與引腳描述

利爾達(dá)NB-IoT模組介紹

利爾達(dá)NB86系列模塊是基于HISILICONHi2110的Boudica芯片開發(fā)的，該模塊為全球領(lǐng)先的NB-IoT無(wú)線通信模塊，具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。擬量。NB86-XX系列模組NB86-G系列模塊主要特性：模塊封裝：LCCandStampholepackage超小模塊尺寸：20mm×16mm×2.2mm（L×W×H），重量1.3g超低功耗：≤3uA工作電壓：VBAT3.1V～4.2V（Tye:3.6V）;VDD_IO（Tye:3.0V）發(fā)射功率：23dBm±2dB（Max），最大鏈路預(yù)算較GPRS或LTE下提升20dB,最大耦合損耗MCL為164dBm提供2路UART接口、1路SIM/USIM卡通信接口、1個(gè)復(fù)位引腳、1路ADC接口、1個(gè)天線接口（特性阻抗50Ω）支持3GPPRel.13/14NB-IoT無(wú)線電通信接口和協(xié)議內(nèi)嵌Ipv4、UDP、CoAP、LwM2M等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧所有器件符合EURoHS標(biāo)準(zhǔn)NB86-G模塊引腳描述NB86-G模塊引腳圖NB-IoT模塊共有42個(gè)SMT焊盤引腳，引腳圖如右圖所示。電源與復(fù)位引腳圖串口（UART）接口引腳信號(hào)接口引腳圖網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)引腳圖接口引腳圖8.2.2利爾達(dá)NB86-G工作模式與相關(guān)技術(shù)模塊工作時(shí)默認(rèn)工作模式（1）連接態(tài)（Connected）此狀態(tài)下可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，模塊注冊(cè)入網(wǎng)后即處于該狀態(tài)。無(wú)數(shù)據(jù)交互超過(guò)一段時(shí)間，不活動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)時(shí)間到后會(huì)進(jìn)入Idle模式，時(shí)間是由核心網(wǎng)確定的，范圍為1-3600s。（2）空閑態(tài)（Idle）此狀態(tài)下可接收下行數(shù)據(jù)，無(wú)數(shù)據(jù)交互超過(guò)一段時(shí)間會(huì)進(jìn)入PSM模式。時(shí)間由核心網(wǎng)配置，由激活定時(shí)器（Activetimer）T3324來(lái)控制，范圍為0-11160s。（3）節(jié)能模式（PSM）此狀態(tài)下終端處于休眠模式，近乎關(guān)機(jī)狀態(tài)，功耗非常低。在PSM期間，終端不再監(jiān)聽尋呼，但終端還是注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)中，但信令不可達(dá)，無(wú)法收到下行數(shù)據(jù)，功率很小。該狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間由核心網(wǎng)配置，TAU（擴(kuò)展）定時(shí)器T3412來(lái)控制，范圍最大320h，默認(rèn)為54m。NB86-G工作模式相關(guān)技術(shù)PSM技術(shù)數(shù)據(jù)態(tài)（RRC釋放）->空閑態(tài)（DRX，T3324超時(shí)）->PSM模式NB-IoT的PSM模式PSM模式（T3412超時(shí)/數(shù)據(jù)要上報(bào)）->空閑模式->數(shù)據(jù)態(tài)NB-IoT工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換eDRX技術(shù)eDRX是對(duì)原DRX技術(shù)的增強(qiáng)：支持更長(zhǎng)周期的尋呼，從而達(dá)到省電目的。在eDRX模式下，終端本身就處于空閑模式，可以更快速的進(jìn)入接收模式，無(wú)需額外信令。

基于終端的業(yè)務(wù)類型能力，mme決定DRX及eDRX周期NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)eDRX

8.2.3利爾達(dá)NB86-G常用AT指令A(yù)T命令作用備注AT+CMEE=1報(bào)錯(cuò)查詢標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CFUN=0關(guān)機(jī)，設(shè)置IMEI和平臺(tái)IP端口前要先關(guān)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CGSN=1查詢IMEI，IMEI即為設(shè)備標(biāo)識(shí)，應(yīng)用注冊(cè)設(shè)備時(shí)nodeId/verifyCode都需要設(shè)置成IMEI標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+NCDP=15,5683設(shè)置對(duì)接的IoT平臺(tái)IP端口，5683為非加密端口，5684為DTLS加密端口在flash中保存IP和端口；在向平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)時(shí)，使用此參數(shù)。AT+CFUN=1開機(jī)標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+NBAND=5設(shè)置頻段在flash中保存頻段；在設(shè)備入網(wǎng)時(shí)，使用此參數(shù)。AT+CGDCONT=1,"IP","CTNB"設(shè)置核心網(wǎng)APN，APN與設(shè)備的休眠、保活等模式有關(guān)，需要與運(yùn)營(yíng)商確認(rèn)。標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CSCON=1基站連接通知標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CGATT=1自動(dòng)搜網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CEREG=2核心網(wǎng)連接通知

AT+CGPADDR查詢終端IP標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+NMGS=2,0001發(fā)送上行數(shù)據(jù)，第1個(gè)參數(shù)為字節(jié)數(shù)，第2個(gè)參數(shù)為上報(bào)的16進(jìn)制碼流初次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，完成設(shè)備注冊(cè)；后續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，僅發(fā)送數(shù)據(jù)。AT+NNMI=1開啟下行數(shù)據(jù)通知標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+NUESTATS查詢UE狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)AT指令A(yù)T+CCLK？查詢網(wǎng)絡(luò)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)AT指令利爾達(dá)NB-IoTAT指令注：目前中國(guó)電信的NB-IoT云平臺(tái)只支持CoAP協(xié)議接入，所以，這里列出的相關(guān)AT指令只與CoAP協(xié)議相關(guān)。中國(guó)電信NB-IoTUE終端對(duì)接流程執(zhí)行功能：執(zhí)行“AT+CFUN=0”關(guān)閉功能開關(guān)；執(zhí)行“AT+NCDP=15,5683”設(shè)置需要對(duì)接IoT平臺(tái)的地址，端口為5683；執(zhí)行“AT+CFUN=1”開啟功能開關(guān)；執(zhí)行“AT+NBAND=5”設(shè)置頻段；執(zhí)行“AT+CGDCONT=1,“IP”,“APN””設(shè)置核心網(wǎng)APN；執(zhí)行功能：執(zhí)行“AT+CGATT=1”進(jìn)行入網(wǎng)；執(zhí)行“AT+CSCON=1”設(shè)置基站連接通知；執(zhí)行“AT+CEREG=2”設(shè)置核心網(wǎng)連接通知；執(zhí)行“AT+NNMI=1”開啟下行數(shù)據(jù)通知；執(zhí)行“AT+CGPADDR”查詢終端獲取到核心網(wǎng)分配的地址；執(zhí)行“AT+NMGS=數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)”發(fā)送上行數(shù)據(jù)。8.2.4任務(wù)實(shí)施步驟任務(wù)實(shí)施打開工程檢查工程是否可用21完善連接NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的AT指令代碼31.打開工程打開資源包:..\NB-IoT智能路燈工程\NBIOT-lamp\MDK-ARM\NBIOT-lamp.uvprojx。2.檢查工程是否可用對(duì)工程進(jìn)行編譯:編譯通過(guò)，則表示工程可用編譯失敗，參照“開發(fā)環(huán)境搭建”先完成開發(fā)環(huán)境搭建及測(cè)試。編譯工程3.完善連接NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的AT指令代碼

本項(xiàng)目用到的NB-IoT模塊的NB模組是利爾達(dá)的NB05-01。其中NB-IoT模塊使用到了兩個(gè)串口：USART1，USART2NB05-01USART2MCUUSART1串口助手注：USART1的波特率是115200USART2的波特率是96004.完善連接NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的AT指令代碼——main函數(shù)智能路燈工程目錄main函數(shù)主要包括：初始化程序NB啟動(dòng)程序NB模組程序連接服務(wù)器程序上報(bào)數(shù)據(jù)到云平臺(tái)程序云平臺(tái)數(shù)據(jù)回應(yīng)程序主程序主程序main.c(1/3)主程序主程序main.c(2/3)主程序主程序main.c(3/3)NB啟動(dòng)程序等待NB啟動(dòng)程序wait_nbiot_start()配置NB程序nbiot_config()配置NB程序等待NB啟動(dòng)程序wait_nbiot_start()NB啟動(dòng)程序連接服務(wù)器程序link_server()連接服務(wù)器程序上報(bào)數(shù)據(jù)到云平臺(tái)程序send_data_to_cloud()設(shè)備定時(shí)上報(bào)平臺(tái)的數(shù)據(jù)格式

字段名長(zhǎng)度（byte）取值范圍說(shuō)明幀格式identifier1固定0x4a設(shè)備標(biāo)識(shí)，可以用模塊地址msgType1固定值0固定值0表示上報(bào)數(shù)據(jù)hasMore10、1表示設(shè)備是否還有后續(xù)消息，0表示沒(méi)有，1表示有data詳見如下服務(wù)表詳見如下服務(wù)表詳見如下服務(wù)表注：上報(bào)到云平臺(tái)的數(shù)據(jù)要遵循上報(bào)數(shù)據(jù)的格式，上報(bào)數(shù)據(jù)的格式在IoT平臺(tái)上做好的規(guī)定上報(bào)數(shù)據(jù)到云平臺(tái)程序send_data_to_cloud()設(shè)備定時(shí)上報(bào)平臺(tái)的數(shù)據(jù)格式服務(wù)字段名長(zhǎng)度（byte）取值范圍說(shuō)明TemperatureserviceId1固定0x00

Temperature2溫度

IlluminationserviceId1固定0x01

Illumination2光照度

LightserviceId1固定0x02

state11亮，0滅

FanserviceId1固定0x03

state11亮，0滅

HumidityserviceId1固定0x06

humidity1濕度

ReportTimeserviceId1固定0x04

eventTime7yyyyMMddHHmmss時(shí)間信息可選，如果沒(méi)有上傳時(shí)間信息，則用IOT平臺(tái)的時(shí)間信息DeviceInfserviceId1固定0x05電量batteryLevel（0~100%）、

信號(hào)強(qiáng)度RSRP（-140~-44）NUESTATS命令返回的Signalpower/10、

信號(hào)覆蓋等級(jí)ECL（0~2）、

信噪比SNR（-20~30）+NUESTATS命令返回的SNR字段/10batteryLevel10~100電量信息RSRP2short（-140~-44）信號(hào)強(qiáng)度RSRPECL1（0~2）信號(hào)覆蓋等級(jí)SNR1（-20~30）信噪比注：光照數(shù)據(jù)按格式組裝好后用AT指令“AT+NMGS”進(jìn)行上報(bào)上報(bào)數(shù)據(jù)到云平臺(tái)程序send_data_to_cloud()上報(bào)數(shù)據(jù)到云平臺(tái)程序注：組裝的字符串換行時(shí)不要輸入tab或空格燒寫“智能路燈”程序根據(jù)硬件接線圖完成硬件搭建,并將任務(wù)1中的.hex文件燒寫到NB-IoT模塊中。

查看串口號(hào)3硬件環(huán)境搭建1NB-IoT模塊燒寫準(zhǔn)備2燒寫后啟動(dòng)NB-IoT模塊5STMFlashLoaderDemo