0. NB-IoT概述

NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗广域物联网（LPWAN）技术，专为低功耗、低数据速率和大规模连接的物联网应用而设计。它采用窄带宽信道和低复杂度的调制方案，以实现长距离传输、室内外覆盖范围广和强鲁棒性等特点。

技术原理

NB-IoT是在LTE（Long Term Evolution）技术标准下的一种窄带物联网技术，它利用LTE网络的空闲资源，在现有LTE基础设施上进行部署，提供一种低功耗、长距离通信的解决方案。
NB-IoT采用窄带信道，每个信道带宽只有180 kHz，使其能够更好地穿透建筑物和障碍物，提供广阔的覆盖范围。
NB-IoT采用低复杂度的调制和编码方案，以降低终端设备的功耗，并支持大规模连接，可以同时连接大量的设备。

特点和优势

低功耗：NB-IoT在待机和通信状态下都具有低功耗特性，可以延长设备的电池寿命。
长距离传输：NB-IoT具有良好的传输性能，可以在长距离范围内进行通信，适用于广域覆盖的应用场景。
室内外覆盖广：NB-IoT信号穿透能力强，可以有效地覆盖室内和室外环境，为物联网应用提供全面的覆盖。
低成本：由于NB-IoT利用现有的LTE基础设施进行部署，无需建立单独的物联网网络，降低了网络部署和运营成本。
大规模连接：NB-IoT支持大规模设备连接，每个基站可以同时处理大量的设备连接请求，适用于物联网中大量设备的应用场景。

应用领域

城市智能化：NB-IoT可应用于智慧城市项目，如智能照明、智能交通、智能停车等。
工业自动化：NB-IoT可用于监测和控制工业设备、机器健康监测、环境监测等。
农业和环境监测：NB-IoT可用于农业领域的土壤湿度监测、气象数据收集、农作物灌溉控制等，以及环境监测领域的空气质量监测、水质监测等。
物流和供应链管理：NB-IoT可以用于物流跟踪和监控，实现货物的追踪、温湿度监测、运输过程中的安全监控等。
智能电表和能源管理：NB-IoT可用于智能电表的远程抄表和能源消耗监测，提供精确的用电数据和能源管理功能。
健康医疗：NB-IoT可以应用于健康监测设备，如远程心率监测、血压监测等，实现远程医疗和健康管理。
安全监控：NB-IoT可用于安防监控系统，如远程视频监控、智能门禁等，实现安全监控和报警功能。

1. 常用的NB-IoT模块

Quectel BC95：Quectel BC95是一款紧凑型、低功耗的NB-IoT模块，支持全球多频段，具有优秀的室内和室外覆盖性能。它提供了UART接口和标准的AT指令集，方便与主控设备进行通信和控制。
SIMCom SIM7020：SIMCom SIM7020是一款高度集成的NB-IoT模块，具有小尺寸、低功耗和高灵敏度的特点。它支持全球多频段，适用于全球范围内的应用。SIM7020提供UART和USB接口，支持标准的AT指令集和丰富的功能。
u-blox SARA-N2：u-blox SARA-N2是一款紧凑型的NB-IoT模块，具有低功耗和广域覆盖能力。它支持全球多频段，适用于全球范围内的应用。SARA-N2提供UART接口和标准的AT指令集，支持丰富的功能和易于集成的设计。
Huawei ME309：华为ME309是一款高性能的NB-IoT模块，支持全球多频段和多模式，具有出色的传输性能和稳定性。它提供了UART接口和标准的AT指令集，方便与主控设备进行通信和控制。
Nordic Semiconductor nRF9160：Nordic Semiconductor nRF9160是一款多模式无线SoC，集成了NB-IoT和LTE-M功能。它具有低功耗和高度集成的特点，适用于物联网设备的设计。nRF9160提供了丰富的硬件接口和软件开发工具，支持灵活的应用开发。

2. BC系列—BC95

技术规格

尺寸：23.6mm × 19.9mm × 2.2mm，SMT封装，适合小型设备集成。
通信频段：支持全球多频段，适用于不同地区的无线通信。
网络模式：支持NB-IoT网络模式，具有广域覆盖和深室内渗透能力。
通信接口：提供UART接口，支持数据传输和AT指令控制。
电源电压：工作电压范围广，3.0V至4.3V，适应不同电源供电需求。
低功耗：进入PSM（Power Saving Mode）时，功耗降低至几微瓦级别。
数据传输速率：支持最高上行15.625kbps和下行100kbps的数据传输速率。

功能特点

低功耗：BC95模块采用了低功耗设计，可实现长时间的运行，并支持电源管理功能，延长设备的续航时间。
强大的覆盖能力：BC95模块支持广域覆盖，具有较好的室内和室外信号覆盖能力，可在复杂的环境中提供稳定的通信连接。
高度集成：BC95模块集成了NB-IoT通信模块、基带处理器、内置电源管理和传感器接口等功能，减少了外围元器件的需求，简化了设计和集成过程。
AT指令控制：BC95模块支持标准的AT指令集，开发者可以通过串口与模块进行通信和控制，实现数据传输、网络连接和配置等操作。
丰富的应用接口：BC95模块提供了多种接口，包括UART、GPIO、ADC等，方便与外部设备进行数据交互和扩展功能。

3. STM32使用BC95

方法

连接硬件：
- 将BC95模块与STM32微控制器进行连接。BC95模块使用UART接口与微控制器通信，所以需要将BC95模块的TX引脚连接到STM32的RX引脚，将BC95模块的RX引脚连接到STM32的TX引脚。同时，确保共地连接。
初始化串口：
- 在STM32上初始化一个串口，并设置合适的波特率、数据位、停止位和校验位等参数，以便与BC95模块进行通信。
编写AT指令控制代码：
- 使用STM32的串口发送AT指令给BC95模块，并接收和解析模块返回的响应。你可以使用串口发送函数（如HAL_UART_Transmit()）发送AT指令，并使用串口接收中断或轮询方式（如HAL_UART_Receive()）接收模块的响应。
解析AT指令响应：
- 解析BC95模块返回的AT指令响应，判断指令执行结果和获取返回的数据。根据AT指令集文档，解析模块的响应消息，并根据需要提取相关数据。
实现功能：
- 根据项目需求，编写适当的代码实现你的功能。这可能涉及到与BC95模块进行数据通信、网络连接、发送和接收数据等操作。根据AT指令集文档，使用合适的AT指令来完成你的任务。
调试和测试：
- 在实际应用中，通过调试和测试确保BC95模块与STM32的通信正常，功能符合预期。可以使用调试器、串口调试助手等工具来检查串口通信和AT指令交互的细节，以及验证数据传输和网络连接是否正常。

BC95的AT指令

以下是一些常用的BC95模块的AT指令，用于与模块进行通信和控制

AT：测试命令，用于检测模块是否正常工作，模块应该返回 “OK”。
AT+CGMI：获取模块制造商信息。
AT+CGMM：获取模块型号信息。
AT+CGMR：获取模块固件版本信息。
AT+CGSN：获取模块IMEI号码。
AT+NBAND：设置或查询工作频段。
AT+CFUN：设置或查询模块功能模式。
AT+CSQ：查询信号质量，返回当前信号强度和信噪比。
AT+CEREG：查询网络注册状态。
AT+COPS：设置或查询运营商选择。
AT+CGATT：附着或分离网络。
AT+NCONFIG：配置模块参数。
AT+NSOCR：创建UDP或TCP套接字。
AT+NSOST：向远程服务器发送数据。
AT+NSORF：从远程服务器接收数据。
AT+NSOCL：关闭套接字。

示例代码

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

UART_HandleTypeDef huart2;

void UART_TransmitString(const char* str) {
    
    
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)str, strlen(str), HAL_MAX_DELAY);
}

void UART_ReceiveString(char* buffer, uint16_t length) {
    
    
    HAL_UART_Receive(&huart2, (uint8_t*)buffer, length, HAL_MAX_DELAY);
}

void BC95_SendATCommand(const char* atCommand) {
    
    
    UART_TransmitString(atCommand);
    UART_TransmitString("\r\n");
}

void BC95_ReceiveResponse(char* responseBuffer, uint16_t bufferSize) {
    
    
    memset(responseBuffer, 0, bufferSize);
    UART_ReceiveString(responseBuffer, bufferSize - 1);
}

int main(void) {
    
    
    char response[256];
    
    HAL_Init();
    // 初始化UART2等操作，具体根据STM32F407的硬件资源和开发环境进行设置
    
    // 配置UART2的波特率、数据位、停止位等参数
    huart2.Instance = USART2;
    huart2.Init.BaudRate = 9600;
    huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    HAL_UART_Init(&huart2);
    
    // 发送AT指令并接收响应
    BC95_SendATCommand("AT");
    BC95_ReceiveResponse(response, sizeof(response));
    printf("Response: %s\n", response);
    
    // 其他AT指令操作...
    
    while (1) {
    
    
        // 主循环
    }
}

在上述示例代码中，使用了USART2作为与BC95模块通信的串口。你可以根据你的硬件资源和需求进行调整。请确保正确初始化和配置UART的相关参数。在主循环中，你可以添加更多的AT指令操作，并根据需要解析和处理模块的响应。

NB-IoT模块（BC系列—BC95）详解

NB-IoT模块（BC系列—BC95）