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]
目录
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 其他相关指令
本节内容可以暂时跳过，不影响模块通信。
6.1 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
6.2 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
6.3 PING远程服务器
在与远程服务器通信之前，可以使用ping功能测通。只有ping成功之后，才能确保通信正常。
#发送指令
AT+QPING=1,115.29.240.46
#模块返回
OK
#若ping成功，模块返回：
+QPING: 0,"115.29.240.46",32,930,51
+QPING: 0,"115.29.240.46",32,730,51
+QPING: 0,"115.29.240.46",32,260,51
+QPING: 0,"115.29.240.46",32,270,51
+QPING: 0,4,4,0,260,930,547
指令格式：AT+QPING=<contextID>,<host>
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <connectID> | 取值来自+QIOPEN中的第一个字段，TCP客户端创建完成后，串口返回的已创建连接ID。 |
| <host> | 待发送的数据长度，例如发送字符串：123，则长度是3 |
返回指令格式：
+QPING: <result>[,<IP_address>,<bytes>,<time>,<ttl>]
+QPING: <finresult>[,<sent>,<rcvd>,<lost>,<min>,<max>,<avg>]
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <result>
<finresult> |
0：表示成功
565：表示DNS解析错误。 569：表示请求超时。 其他值，请阅读《Quectel_BC26_TCP(IP)_AT_Commands_Manual.pdf》 |
| <IP_address> | ping成功到的IP地址 |
| <bytes> | 发送Ping请求的数据包长度 |
| <ttl> | Ping请求的ttl值 |
| <sent>,<rcvd>,<lost> | 总计发送、接收和丢失的数据包个数。 |
| <min>,<max>,<avg> | 最短最长和平均响应时间。 |
7 使用UDP或TCP协议通信
BC26的UDP和TCP使用相同的AT指令，因此，我们将UDP和TCP合并讲解
NB模块作为UDP的客户端，连接UDP的服务端，UDP客户端创建成功后，可以收发数据。
TCP协议与UDP协议类似，NB模块作为TCP的客户端，连接TCP的服务端，连接成功后可以收发数据。
为了方便测试，我们在云平台上启用了一个UDP和TCP测试服务器，无论发任何数据，在3秒后，会加上iotxx前缀字符串返回数据。注意，使用电信卡的用户很可能无法与我们的服务器通信。因为电信NB网络有定向访问的限制。
| 接口 | 功能 |
|---|---|
| UDP测试服务器：115.29.240.46，端口号：6001 | 6001端口时刻监听客户端，收到数据后，加上“iotxx.udp”前缀字符串，然后延时3s后返回给客户端。 |
| 接口 | 功能 |
|---|---|
| TCP测试服务器：115.29.240.46，端口号：9001 | 9001端口时刻监听客户端，收到数据后，加上“iotxx.tcp”前缀字符串，然后延时3s后返回给客户端。 |
7.1 创建UDP/TCP客户端
模块在收发数据前，先要创建TCP客户端，指定TCP服务器的IP地址，端口号，以及设置模块本地端口。
#创建TCP客户端
AT+QIOPEN=1,0,"TCP","115.29.240.46",9001,3000,1
#若创建UDP客户端，请发送
AT+QIOPEN=1,0,"UDP","115.29.240.46",6001,3001,1
#模块返回
OK
#几秒后，若TCP客户端创建成功，会返回
+QIOPEN: 0,0
设置命令格式如下：AT+QIOPEN=<contextID>,<connectID>,<service_type>,<IP_address>/<domain_name>,<remote_port>[,<local_port>[,<access_mode>]
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <contextID> | 取值为0，固定值。 |
| <connectID> | 连接ID，取值范围0~4，TCP客户端创建成功后，后续数据通信或关闭TCP客户端，需要携带此ID号。
习惯从0开始递增。 |
| <service_type> | Socket类型，取值："UDP"或"TCP"，注意必须带上双引号。请根据使用的协议设置UDP或TCP。 |
| <IP_address>
<domain_name> |
远程服务器的IP地址或者域名，例如："115.29.240.46" 或："http://cloud.iotxx.com" ，注意必须带上双引号。 |
| <remote_port> | 远程服务器的端口号，根据实际情况填写，我们的TCP测试端口为9001，UDP测试端口为6001 |
| <local_port> | 模块本地端口号，取值任意，但是不能和已创建Socket所使用的本地端口相同。 |
| <access_mode> | 数据推送模式，取值范围如下：
0：缓存模式，模块收到数据后不会串口打印出来，而是需要发送AT指令来读取。 1：直接推送，模块收到数据后，会立刻串口打印出来。无需额外的指令。 |
命令响应格式为：+QIOPEN: <connectID>,<err>
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <connectID> | 连接ID，取值范围0~4，TCP客户端创建完成后，串口返回的已创建连接ID。 |
| <err> | 错误码，常见取值如下：
0：操作成功。 566：socket连接失败。可能是ip地址或者端口号错误。 详细错误码，请阅读《Quectel_BC26_TCP(IP)_AT_Commands_Manual_V1.0.pdf》 |
若查询已创建的Socket，请发送指令：AT+QISTATE=1,0 ，1：表示根据connectID的值0来查询，模块返回：+QISTATE: 0,"TCP","115.29.240.46",9001,3000,2,1,1
7.2 数据收发
向测试服务器发送数据。
#发送字符串，字符串的双引号可带可不带。
AT+QISEND=0,3,"123"
#或发送16进制数据
AT+QISENDEX=0,3,313233
#模块返回
OK
#若数据发送成功，模块返回
SEND OK
接收数据：等待约3秒后，测试服务器返回。
+QIURC: "recv",0,9
iotxx:123
指令格式：AT+QISEND=<connectID>,<send_length>,<data>
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <connectID> | 取值来自+QIOPEN中的第一个字段，TCP客户端创建完成后，串口返回的已创建连接ID。 |
| <send_length> | 待发送的数据长度，例如发送字符串：123，则长度是3 |
| <data> | 待发送的数据，例如字符串：123。
若调用的是AT+QISENDEX指令，则数据是字符串123对应的16进制数据：313233 |
接收数据指令格式：+QIURC: "recv",<connectID>,<current_recv_length><CR><LF><data>
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <connectID> | 取值来自+QIOPEN中的第一个字段，TCP客户端创建完成后，串口返回的已创建连接ID。 |
| <current_recv_length> | 待发送的数据长度，例如发送字符串：123，则长度是3 |
| <CR><LF> | 回车换行符号。 |
| <data> | 已接收的数据。 |
8 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。
8.1 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?
8.2 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。 |
8.3 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>
8.4 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。
|
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
8.5 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
8.6 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 |
8.7 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 |
若发送CON Message，模块收到平台返回的ACK响应时，模块会返回字符串：SEND OK
接收平台下发的数据
向平台注册设备一节，设置了消息直接推送模式。因此当平台下发数据时，模块会直接返回收到的数据：
#模块收到平台发来的数据
+QLWDATARECV: 19,1,0,3,333231
该命令格式为：+QLWDATARECV: <obj_id>,<ins_id>,<res_id>,<length>[,<data>]
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| <obj_id> | Objec ID，取值为19 |
| <ins_id> | Instance ID，取值为1 |
| <res_id> | Resource ID，取值为0 |
| <length> | 已接收数据长度，例如16进制数据333231，对应字符串为321，对应长度是3 |
| <data> | 已接收的数据，例如16进制数据333231，对应字符串为321，接收的数据格式在上一小节中设置。 |
9 谷雨云透传接入指导
谷雨物联网提供简单实用的云透传平台，向广大开发者，免费提供NB设备的连接测试。
请阅读：谷雨云透传平台接入指南[手册 5]中的NB设备接入一节。
10 电信/华为云平台接入指导
待更新
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
- ↑ 谷雨云透传平台接入指南，谷雨云透传接入指南