NB260软件设计手册

本文档描述NB260的软件指令操作，即BC26的常用指令操作：模块初始化到数据通信。

关于BC26的详细指令手册，请阅读移远官方指令手册。

有关NB260的硬件描述，请阅读《NB260硬件设计手册》^{[手册 1]}。

有关NB260作为OpenCPU二次开发的软件说明，请阅读《NB260-OpenCPU软件开发手册》^{[手册 2]}

1 准备工作

在实际生产环境中，一般使用MCU的UART发送AT指令与NB模块交互。这里为了方便演示和讲解，我们使用电脑来的虚拟串口来与NB模块通信。

1、对NB-IOT技术有一定的了解。

2、准备以下硬件：

NB260小系统模块
NB网络SIM卡（电信或者移动）
串口转USB模块（任意的UART转USB模块，并安装好相应的驱动程序）

3、准备以下软件：

串口调试助手（例如SSCOM，XShell等）。用于手动向模块发送AT指令。
谷雨NBTool调试软件。图形化快速测试，自动向模块发送相关AT指令。

2 NB-IOT基础知识

NB-IoT (Narrow Band Internet of Things)是可与蜂窝网融合演进的低成本电信级高可靠性、高安全性广域物联网技术。 NB-IoT 构建于蜂窝网络之上，只消耗约 180 KHz 的频段，可以直接部署于 GSM 网络，UMTS 网络和 LTE 网络。 NB-IoT 采用的是授权频带技术，以降低成本。

NB-IoT 具有四大优势：

海量链接的能力，在同一基站的情况下， NB-IoT 可以比现有无线技术提供 50~100 倍的接入数。一个扇区能够支持10 万个连接，设备成本降低，设备功耗降低，网络架构得到优化。
覆盖广，在同样的频段下， NB-IoT比现有的网络增益提升了 20 dB，相当于提升了 100 倍的覆盖面积。
低功耗， NB-IoT借助 PSM (Power Saving Mode，节电模式)和 eDRX (Extended Discontinuous Reception，超长非连续接收)可实现更长待机，它的终端模块待机时间可长达 10 年之久。
低成本，NB-IOT不需要重新建网，射频和天线都是可以复用的，模块价格最终不会超过 5 美元。

关于NB-IOT的更多介绍请延伸阅读《NB-IOT技术揭秘》^{[手册 3]}和《NB-IOT低功耗详解》^{[手册 4]}

3 物联网平台

首先，NB-IOT是运营商网络，所以只能和有固定IP的服务器通信。

另外，为了凸显NB-IOT的低功耗，多链接等优点，需要一个打通用户服务器与核心网的物联网平台（如华为电信的平台），作为中转网关，用户只需要自建应用服务器，专注上层的应用数据开发，设备的连接和管理工作全部交给平台来完成。平台负责应用服务器和设备之间的数据转发工作。除此之外，华为电信平台例如自身技术优势还可以免心跳下发数据，这是模块直连用户自建服务器所无法实现的。

当前NB-IOT主要平台有：

华为OceanConnect
电信物联网平台

电信物联网平台是华为OceanConnect的NB-IOT业务的独立版本，对于设备端来说，这两大平台是完全相同的。另外，由于华为和电信物联网平台需要申请账号才能使用，而且接入流程较为复杂，这无形之中增加了NB-IOT的学习难度。所以，为了让大家快速的了解和测试NB-IOT，我们开发了谷雨云透传平台，开箱即用，支持多种接入方式。在后面的快速通信测试时，我们将使用谷雨的云透传平台来快速测试。

4 模块硬件准备

首先连接NB260与USB转串口模块，最小连接仅需：GND，VIN，TXD，RXD，PEN。PEN信号用来开机和唤醒模块休眠，建议通过一个按键来与VIN相连。有关更详细的硬件接口说明，请参考《NB260硬件设计手册》^{[手册 1]}

然后打开串口调试助手软件，选择对应的串口号，设置串口参数：115200，无校验，8位数据位，1位停止位，最后打开串口。

随即接通NB260的电源，红色电源指示灯亮，但串口无任何输出，因此BC26还未开机。

然后将PEN拉高至少500ms使模块开机，可以看到串口调试助手中打印了一些内容。如果全部显示乱码，请检查波特率是否为115200，若没有任何内容输出请重新尝试开机，并且检查串口线TX和RX是否反接等。

F1: 0000 0000
V0: 0000 0000 [0001]
00: 0006 000C
01: 0000 0000
U0: 0000 0001 [0000]
T0: 0000 00B4
Leaving the BROM

在串口调试助手中发送字符串：AT，模块随即返回：OK，如下图所示，发送数据时务必勾选：加回车换行符。否则模块不会响应。

注意，当模块等待一段时间后再发串口数据无响应，表明模块处于休眠状态，需要按照开机的办法，也就是拉高PEN来唤醒模块。

5 附着网络

附着网络是指模块连接到基站并注册网络。只有当网络附着成功后，才可以进行网络通信。

一般模块开机后会自动附着网络。也就是不需要任何指令操作，可以参考下面的指令来确认是否已成功附着到网络。

5.1 查询模块功能状态

#发送指令
AT+CFUN?

#模块返回
+CFUN:0

OK

+CFUN:0表示模块功能未打开，若返回：+CFUN:1则表示功能已打开。

该指令类似查看手机是否处于处于飞行或关机状态。0表示模块处于最低功能状态，功耗很小，可用的指令和功能也很少。

5.2 开启模块功能

#发送指令
AT+CFUN=1

#模块返回
OK

此时表示模块功能已打开，可以继续后续指令。注意在AT+CFUN未返回前请勿执行其他指令。

注意，若该指令返回错误ERROR，表示没有检测到SIM卡，多数是因为SIM卡未插入或者插反。NB200使用的是Micro类型的卡槽，SIM卡插入时，注意卡缺口朝外。

5.3 查询SIM卡的ICCID码

ICCID是集成电路卡识别码：Integrate Circuit Card Identity的首字母缩写，该号码可以在SIM卡的背面看到。可以通过该识别码来查询NB物联网卡的号码。

#发送指令
AT+QCCID

#模块返回
+NCCID:89860317492045357506

OK

5.4 查询当前频段

BC26支持多频段，查询当前频段设置的命令如下

#发送指令
AT+QBAND?

#若模块返回OK，表示尚未附着到网络，无法查询当前工作频段。请先完成网络附着。
OK

#若模块返回+QBAND:X，表示已经附着到网络，且当前工作频段为X
+QBAND:5
OK

+QBAND格式如下：+QBAND:<band>，字段的含义为：

参数	说明
<band>	网络频段： 5：表示B5，中国电信使用该频段 8：表示B8，中国移动使用该频段有关完整的频段说明，请阅读NB260硬件手册

5.5 查询当前信号

信号的强弱直接影响网络通信的质量，可以使用AT+CSQ来查询当前信号值。一般要求CSQ值大于5方可正常工作。

#发送指令：
AT+CSQ

#模块返回：
+CSQ: 25,0

OK

+CSQ格式如下：+CSQ:<rssi>,<ber>，字段的含义为：

参数	说明
<rssi>	99：表示网络未知，或者网络未附着。如果模块关闭了自动附着功能，需要激活模块网络。才能获取到正确的信号值。 0 ：表示信号质量为-113dBm或者以下，信号非常差 1 ：表示信号质量为-111dBm 2~30：对应信号值为-109dBm到-53dBm。 31：对应信号值为-51dBm或者更高。
<ber>	RXQUAL取值：0~7，若等于99表示未未知或未附着到网络。

Tips：CSQ中的rssi与dBm换算公式如下：dBm = rssi*2 – 113，例如，当rssi等于30时，对应dBm为-53dBm

5.6 查询网络是否激活

该功能类似手机上的打开或关闭4G网络功能，网络激活后后方可网络通信。

#发送指令
AT+CGATT?

#模块返回：
+CGATT:1

OK

参数：

0：表示网络未激活。

1：表示网络已激活，注意，等于1表示仅打开网络功能，但是否入网还要等待+CEREG指令的确认。

5.7 激活网络

打开模块的网络功能，为后面的socket网络通信做准备

#发送指令
AT+CGATT=1

#模块返回
OK

若该指令返回ERROR，表明模块刚开机，SIM卡尚未准备好，请等待片刻。若仍然ERROR，很可能是SIM卡有异常。

5.8 查询网络是否已注册

#发送指令
AT+CEREG?

#模块返回：
+CEREG:0,1

OK

返回格式为：+CEREG:<n>,<stat>

参数	说明
<n>	该命令的URC通知设置。 0：表示网络注册状态变化时，不会主动发送+CEREG通知，需要用户主动发送查询命令。 1：表示网络注册状态变化时，模块会主动发送+CEREG通知。
<stat>	网络注册状态 0：表示模块未注册到网络 1：表示模块已注册到网络 2：表示正在注册网络，请等待注册完成。

以上指令，我们已完成网络的附着操作，接下来可以使用CoAP和UDP协议收发数据了。

5.9 IP地址通知

当模块已经附着到网络时，会主动上报分配到的IP地址，如下：

#模块URC指令上报
+IP: 10.47.53.56

此时表明可以进行网络通信等操作。

6 设置网络变化通知

当模块网络发生变化时，我们需要模块主动上报当前的网络注册状态，发送以下指令实现该功能。

#发送指令
AT+CEREG=1

#模块返回：
OK

此时，我们可以简单测试一下该功能。例如，关闭模块网络然后重新打开，如下：

#发送指令关闭网络
AT+CGATT=0
#模块返回
OK

#大概1s左右，模块主动通知
+CEREG=0

#再次打开网络
AT+CGATT=1
#模块立即返回
OK

#然后随即主动通知正在注册网络：
+CEREG:2

#最后再次通知注册成功（注册网络需要一定的时间，不同地区时间不同，从几秒到几分钟均有可能）：
+CEREG:1

7 禁止模块休眠

休眠的目的是降低模块功耗，延长电池的供电时间，休眠时模块处于最低功耗状态，无法接收串口指令，影响测试模块功能，因此，可以临时禁止休眠。

#发送指令
AT+SM=LOCK

#模块返回：
OK

若恢复模块的休眠功能，执行以下操作：

#发送指令
AT+SM=UNLOCK

#模块返回：
OK

8 使用UDP协议通信

BC26支持UDP协议通信，UDP协议具有资源开销小，速度快等特点，并且不需要维持链接，非常适合低功耗设备的数据传输。

在数据通信之前，务必使模块附着到网络，请发送查询命令确认网络附着状态：AT+CEREG? 应当返回 +CEREG:0,1 或 +CEREG:1,1

由于电信公司政策（移动公司无此限制），使用电信NB卡若要访问私有服务器IP，必须将私有IP添加到SIM卡的白名单中（也就是绑定IP），例如从我们这购买的SIM卡已经绑定了我们的服务器IP：115.29.240.46

使用AT+NPING指令来测通，检查是否能够与目标服务器IP通信。发送指令

AT+NPING=115.29.240.46

模块立刻返回：

OK

然后随即返回：

+NPING:115.29.240.46,53,488

返回格式为：+NPING:<remote_address>,<ttl>

参数	说明
<remote_address>	目标ip地址
<ttl>	数据包生存时间，请看百科介绍。

发生错误时，返回：+NPINGERR:<err>

参数	说明
<err>	错误码 1：远程主机有效时间内未响应。 2：发送PING请求失败。

所以当返回：+NPINGERR:1时，很可能是该IP地址未绑定到SIM卡（电信卡有这个限制）。无法进行后续通信测试。

另外值得注意的是，电信的SIM卡虽然已绑定了该某个IP地址，会仍然无法PING成功，但不影响通信。

8.1 创建UDP通信Socket

在使用模块网络收发数据之前，需要先创建一个socket，并且知道对方ip和端口号后才能发送数据。

发送如下命令创建UDP Socket

AT+NSOCR=DGRAM,17,4587,1

模块返回：

0
OK

创建socket的指令格式为：

AT+NSOCR=<type>,<protocol>,<listen-port>[,<receive control>]

参数	说明
<type>	Socket类型，取值为DGRAM
<protocol>	Socket通信协议，UDP协议号是17，因此取值为17
<listen-port>	本地监听端口，不是远程UDP-Server的端口。示例中取值4587。BC26模块支持创建7路UDP Socket，再次创建socket，注意本地端口取值不要重复，其他情况对本地端口的取值没有任何要求。

返回格式为:

<socket-id>

OK

刚刚创建了第一个UDP Socket，因此socket-id为0，模块数据收发均要使用此处返回的socket-id，请牢记。

8.2 UDP发送和接收数据

我们需要在服务器（固定IP）上先创建一个UDP Server，指定一个端口来监听模块发来的消息。

为了快速测试，我们在谷雨服务器上，创建了一个UDP Server ，固定IP：115.29.240.46，端口号：5000，该Server收到UDP Client发来的数据时，会在已收到的数据加上前缀："iotxx:"，然后延时5s后发回到UDP Client中。

例如客户端发送字符串"123", 等待5s后，会收到字符串 "iotxx:123"

发送数据的命令如下：

AT+NSOST=0,115.29.240.46,5000,3,313233

模块立刻返回：

0,3

OK

发送数据指令格式为：AT+NSOST=<socket-id>,<remote_addr>,<remote_port>, <length>,<data>

参数	说明
<socket-id>	刚刚创建的UDP通信socket编号，从0开始，若创建了两个UDP的socket，则第一个为id编号0，第二个id编号为1
<remote_addr>,<remote_port>	远程服务器IP地址和端口，例如我们的NB云平台IP地址为：115.29.240.46，端口为：5000
<length>,<data>	待发送的数据长度和数据内容，注意，data是以16进制形式的填写，例如要发送：123，则data为：313233，length为：3

模块返回格式：<socket-id>,<length>

参数	说明
<socket-id>	UDP通信socket编号
<length>	是已发送的数据长度。

例如返回：0,3，则表示，Socket 0通道发送了3个字节数据。此时表明，模块已经成功将数据发送了出去。接下来演示模块接收来自服务器的数据（我们服务器5000端口收到客户端发送的数据后，等待5秒，然后原样回传）。等待大约5秒后，模块会异步命令通知：

+NSONMI:0,9

格式为：+NSONMI:<socket-id>,<length>

+NSONMI:0,9 表示在通道0，接收到长度为9个字节的数据。

此时，我们需要把已模块已收到的数据读出来。

发送指令：

AT+NSORF=0,9

模块返回：

0,115.29.240.46,5000,9,696F7478783A313233，0

指令格式为：AT+NSORF=<socket-id>,<req_length>

参数	说明
<socket-id>	UDP通信socket编号
<req_length>	要读取的数据长度，当req_length大于+NSONMI指令返回的长度时，返回+NSONMI的实际长度。若req_length小于+NSONMI指令返回的长度时，将只返回req_length长度的数据。

模块返回的数据格式为：<socket-id>,<remote_addr>,<remote_port>,<length>,<data>,<remaining_length>

参数	说明
<socket-id>	UDP通信socket编号
<ip_addr>,<port>	数据发送方的ip地址和端口号。对应模块返回的字段：115.29.240.46,5000
<length>,<data>	AT+NSORF指令读取到的数据长度和数据内容。对应模块返回的字段：9,696F7478783A313233，由于返回的是HEX格式的数据，因此对应的字符串为：iotxx:123
<remaining_length>	未读取的剩余数据长度。对应模块返回的最后一个字段：0

9 使用TCP协议通信

NB260（BC26）和NB101（BC95）相比，额外支持TCP协议，TCP协议和UDP很相似，但是TCP可靠性更高。

首先创建TCP协议Socket

待更新。。。

10 使用LwM2M协议通信

CoAP是一种类似HTTP的极其轻量级的应用层协议，HTTP基于TCP协议，而CoAP基于UDP协议，最小数据包仅有4个字节。非常适合低功耗物联网设备的使用。

而LwM2M是在标准CoAP协议基础上封装了一层协议，LwM2M协议兼容BC95的CoAP协议（BC95的CoAP协议也并非指标准CoAP，而是按照LwM2M协议进行了一层封装）。

由于BC26采用的是标准LwM2M协议，因此，和华为、电信平台通信的步骤要多一些。

LwM2M的使用流程：模块附着网络>>设置平台地址和端口>>相关参数配置>>发送数据>>接收数据。

10.1 配置服务器地址和端口

配置平台设备接入的IP地址和端口。

#发送指令
AT+QLWSERV="117.60.157.137",5683

#模块返回
OK

设置指令格式：AT+QLWSERV= <ip_addr>[,<port>]

参数	说明
<ip_addr>	平台设备接入IP地址，例如电信IOT商用平台地址为：117.60.157.137
<port>	平台设备接入端口，默认端口：5683

若查询参数,请发送指令：AT+QLWSERV?

10.2 配置endpoint

设置endpoint，endpoint是模块接入平台时的身份验证，BC26是以模块IMEI码作为endpoint。

#查询IMEI码
AT+CGSN=1

#模块返回
+CGSN: 866971030245736

OK

设置endpoint

#设置endpoint
AT+QLWCONF="866971030245736"

#模块返回
OK

设置endpoint格式：AT+QLWCONF=<endpoint>

参数	说明
<endpoint>	模块接入平台时的身份验证码，必须使用模块的IMEI码。请勿和IMSI码混淆。

10.3 配置LwM2M Object

该配置与LwM2M的协议有关，这里我们仅设置与平台通信相关的参数，关于LwM2M协议的深入介绍请自行阅读相关文档。

#添加一个LwM2M object 19/0/0.
AT+QLWADDOBJ=19,0,1,"0"

#模块返回
OK

#添加一个LwM2M object 19/1/0.
AT+QLWADDOBJ=19,1,1,"0"

#模块返回
OK

设置参数格式为：AT+QLWADDOBJ=<obj_id>,[<ins_id>[,<res_num>,<res_id>]]

参数	说明
<obj_id>	Integer type. Object ID. The maximum object ID number is 65535.
<ins_id>	Integer type. Instance ID.
<res_num>	Integer type. Resources ID number.
<res_id>	String type. Resources ID with double quotation marks.

若删除ObjectID，发送指令：AT+QLWDELOBJ=<obj_id>

10.4 向平台发送注册请求

此时，可以向平台发送设备注册请求，注册成功后即可收发数据。

注意：发送注册请求之前，务必先在云平台上创建设备，并且必须以该模块的IMEI码作为设备编号。

#向平台发送注册请求
AT+QLWOPEN=0

#模块返回
OK

#等待一小会，若设备注册成功，模块返回：
CONNECT OK
+QLWOBSERVE: 0,19,0,0

#若设备注册失败，模块返回：
CONNECT FAIL

注册请求指令格式为：AT+QLWOPEN=<mode>

参数	说明
<mode>	数据推送该模式。通常设置为：0，直接推送模式。 0，直接推送模式 1，缓存读取模式

若注册成功，平台上会提示，设备已绑定或在线。

若注册失败，原因可能有：

云平台设备未注册，或未使用IMEI码来注册
设置的云平台IP不可达，电信NB卡有定向IP限制，只能访问电信云平台地址，测试平台地址：180.101.147.115，商用平台地址：117.60.157.137。

10.5 向平台发送更新请求

#向平台发送更新请求
AT+QLWUPDATE

#模块返回
OK

#等待一小会，若更新成功，模块返回：
UPDATE OK

10.6 设置收发数据格式

发送数据之前，先设置发送数据的格式。

#设置发送和接收hex格式的数据
AT+QLWCFG="dataformat",1,1

#模块返回
OK

设置指令格式为：AT+QLWCFG="dataformat",<send_data_format>,<recv_data_format>

参数	说明
<send_data_format>	发送数据的格式 0 ：文本模式 1 ：Hex模式
<recv_data_format>	0 ：文本模式 1 ：Hex模式

10.7 向平台发送和接收数据

向平台发送数据

#向平台发送NON类型的消息，消息内容为字符串123，对应长度为3，hex为313233
AT+QLWDATASEND=19,0,0,3,313233,0x0000

#模块返回
OK

发送数据指令格式为：AT+QLWDATASEND=<obj_id>,<ins_id>,<res_id>,<length>,<data>,<mode>

参数	说明
<obj_id>	Objec ID，取值来自注册成功后返回的`+QLWOBSERVE: 0,19,0,0` 中的19
<ins_id>	Instance ID，取值来自注册成功后返回的`+QLWOBSERVE: 0,19,0,0` 中的第二个0
<res_id>	Resource ID，取值来自注册成功后返回的`+QLWOBSERVE: 0,19,0,0` 中的第三个0
<length>	待发送的数据长度，例如发送16进制数据313233，对应字符串为123，则长度是3
<data>	待发送的数据，例如发送16进制数据313233，对应字符串为123，发送的数据格式在上一小节中设置。
<mode>	发送数据的模式，取值为： 0x0000 ，发送NON Message，无需平台响应 0x0100 ，发送CON Message，需要平台响应

11 本文参考

↑ ^1.0 ^1.1 NB260硬件设计手册，BC28模块指令使用介绍
↑ NB260-OpenCPU软件开发手册，基于BC26的OpenCPU软件开发指导。
↑ NB-IOT技术揭秘，一文读懂NB-IOT
↑ NB-IOT低功耗详解，详细阐述NB-IOT低功耗的实现

[:0-1] 1.0 ^1.1 NB260硬件设计手册，BC28模块指令使用介绍

[2] NB260-OpenCPU软件开发手册，基于BC26的OpenCPU软件开发指导。

[3] NB-IOT技术揭秘，一文读懂NB-IOT

[4] NB-IOT低功耗详解，详细阐述NB-IOT低功耗的实现

[手册 1]

[手册 2]

[手册 3]

[手册 4]

谷雨文档中心 ^β

NB260软件设计手册

目录

1 准备工作

2 NB-IOT基础知识

3 物联网平台

4 模块硬件准备

5 附着网络

5.1 查询模块功能状态

5.2 开启模块功能

5.3 查询SIM卡的ICCID码

5.4 查询当前频段

5.5 查询当前信号

5.6 查询网络是否激活

5.7 激活网络

5.8 查询网络是否已注册

5.9 IP地址通知

6 设置网络变化通知

7 禁止模块休眠

8 使用UDP协议通信

8.1 创建UDP通信Socket

8.2 UDP发送和接收数据

9 使用TCP协议通信

10 使用LwM2M协议通信

10.1 配置服务器地址和端口

10.2 配置endpoint

10.3 配置LwM2M Object

10.4 向平台发送注册请求

10.5 向平台发送更新请求

10.6 设置收发数据格式

10.7 向平台发送和接收数据

11 本文参考

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目录

1 准备工作

2 NB-IOT基础知识

3 物联网平台

4 模块硬件准备

5 附着网络

5.1 查询模块功能状态

5.2 开启模块功能

5.3 查询SIM卡的ICCID码

5.4 查询当前频段

5.5 查询当前信号

5.6 查询网络是否激活

5.7 激活网络

5.8 查询网络是否已注册

5.9 IP地址通知

6 设置网络变化通知

7 禁止模块休眠

8 使用UDP协议通信

8.1 创建UDP通信Socket

8.2 UDP发送和接收数据

9 使用TCP协议通信

10 使用LwM2M协议通信

10.1 配置服务器地址和端口

10.2 配置endpoint

10.3 配置LwM2M Object

10.4 向平台发送注册请求

10.5 向平台发送更新请求

10.6 设置收发数据格式

10.7 向平台发送和接收数据

11 本文参考

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