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【毕业设计】单片机与NBIOT通信模块 - 单片机 物联网 stm32

Mdc_stdio 2023-09-03 原文

文章目录

1 简介

Hi，大家好，这里是丹成学长，NBIOT是近几年不比较火的远程通信模块，是物联网的重要技术，今天学长向大家详细介绍什么是NBIOT，NBIOT模块能做什么，以及但单片机如何使用NBIOT模块

单片机与NBIOT通信模块

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2 NBIOT 简介

基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWAN）。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

重点：NBIOT是一种通信技术，是用于通信的！单片机通过该模块可以与外接互联网进行数据交互！

2.1 NBIOT 的特点

  • 频谱窄：200kHz；
  • 终端发射窄带信号提升了信号的功率谱密度，提升了信号的覆盖增益，并且提升了频谱利用效率；
  • 相同的数据包重复传输也可获得更好的覆盖增益；
  • 另外该技术降低了终端的激活比，降低了终端基带的复杂度。
  • NB-IOT四大能力：广覆盖，海量连接，更低功耗，更低芯片成本。
  • NB-IOT基于现有蜂窝网络的技术，可以通过升级现网来快速支持行业市场需求，成为GUL网络上的第四种模式。

2.2 NBIOT 的优点

  • NB-IOT与其他的LPWA技术LoRa，Sigfox的比较优势
  • 可以重用现网资源，支持广覆盖
  • 标准化技术，支持切换移动性好。产业链丰富
  • 20dB+增益(vs GSM)
  • 授权频谱，抗干扰性好

2.3 NBIOT能做什么

  • 智能水表
  • 智能停车
  • 宠物智能跟踪
  • 智能自行车
  • 智能烟雾检测器
  • 智能马桶
  • 智能售货机
  • 等等等等

NBIOT 模块使用

这里以市面上常见的NB260模块为例：

NB260是基于移远NB-IOT模块：BC26的小系统板，板载了IPEX射频天线座，5V转3.3V LDO稳压电源，MicroSIM卡座，ESD防护电路，开机电路等，即插即用。

NB260小系统板采用2.54标准间距排针，引出BC26模块的全部可用GPIO口，整板尺寸仅 25mm*33.02mm，便于嵌入到客户产品中。

支持的频段

引脚信号

NB260引脚排列如下图所示。

CON1（P1）右侧一列信号为：GND，VIN，TXD，RXD，PEN，RST，EINT，NRI（NRI电压域1.8V，若用作唤醒MCU，可以简单串联1K电阻然后上拉后与MCU的GPIO口相连。），该列信号还与NB101，NB200兼容，可以相互替换。

SIM卡槽

NB260采用自弹式MicroSIM卡槽，注意SIM卡插入方向为：卡缺口朝外。

工作模式

4 实现效果

(以下为学长作品)
stm32 + NBIOT模块构建的家庭烟雾报警系统(智能家居的一部分)

NBIOT指纹签到系统：

5 STM32 驱动NBIOT模块

#include"nbiot.h"
/***************************************************************************************
函数名：send_NB_IoT
功  能：发送数据到NB模块
参  数：cmd 要发送的数据或者命令
返回值：
例  子：
说  明： 
作  者：丹成学长，q746876041
****************************************************************************************/
void send_NB_IoT(u8 *cmd)
{
	
	while(*cmd!='\0')
	{
	  USART_SendData(USART2,*cmd++);
	  while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==Bit_RESET);	//发送数据结束
	}
}

/***************************************************************************************
函数名：NB_IoT_ack_chack
功  能：//检查NB模块应答是否符合预期   
参  数：
返回值：
例  子：
说  明：  memset(a, 0, sizeof a);  //清空数组  
作  者：丹成学长，q746876041
****************************************************************************************/
u8 NB_IoT_ack_chack(u8 *str)
{
	  delay_ms(10);
		if(USART2_RX_STA!=0)
		{
			 USART2_RX_STA=0;
			   
			 if(strstr((const char*)USART2_RX_BUF,(const char*)str))//符合预期
       { 
			     memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);    
  				 return 0;
			 }
			 else //不符合预期  
       { 
			     memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);    
			     return 1;
			 }                             	
		} 
		else 
		{ 
			  memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);  //清空数组  		 
		    return  1;
		}
}
u8 NB_IotConect()
{
	u8 x=1;
	cmd1:send_NB_IoT("AT\r\n");//  指令测试
	    if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x=0;
	    else   goto cmd1;
	return x;
}
/***************************************************************************************
函数名：NB_IoT_ZDFW
功  能：自动附着网络
参  数：
返回值：
例  子：
说  明：
作  者：丹成学长，q746876041
****************************************************************************************/
u8 NB_IoT_ZDFW()
{
	    u8  x=0;
cmd1: send_NB_IoT("AT+NCONFIG=AUTOCONNECT,TRUE\r\n") ;  
			if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x++ ;
	    else   goto cmd1;
cmd2: send_NB_IoT("AT+CFUN=1\r\n") ;     
			if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x++ ;
	    else   goto cmd2;		
cmd3: send_NB_IoT("AT+NRB\r\n") ; 
	    if(!NB_IoT_ack_chack("REBOOTING"))  x++ ;
	    else   goto cmd3;	
		//确认自动附网
cmd4:	send_NB_IoT("AT+NBAND?\r\n");  
			if(!NB_IoT_ack_chack("+NBAND:5"))  x++ ;
			else   goto cmd4;		
cmd5: send_NB_IoT("AT+CFUN?\r\n"); 
			if(!NB_IoT_ack_chack("+CFUN:1"))   x++ ;
			else   goto cmd5;		
cmd6: send_NB_IoT("AT+CIMI\r\n");
			if(!NB_IoT_ack_chack("460113007651563")) x++ ;
			else   goto cmd6;		
cmd7:send_NB_IoT("AT+CSQ\r\n");  //确认信号质量第一个参数应该 1-30 之间
			delay_ms(10);
			if(USART2_RX_BUF[7]>'0'&&USART2_RX_BUF[7]<'3')
			{
				memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF); 
				USART2_RX_STA=0;
				
  			x++ ;
		  }
			else 
			{
				memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF); 
				USART2_RX_STA=0;
				goto cmd7;
		  }	
cmd8: send_NB_IoT("AT+CGATT?\r\n");
			if(!NB_IoT_ack_chack("+CGATT:1")) x++ ;
			else   goto cmd8;
cmd9:send_NB_IoT("AT+CEREG?\r\n");
			if(!NB_IoT_ack_chack("+CEREG:0,1")) x++ ;
			else   goto cmd9;
cmd10:send_NB_IoT("AT+CSCON?\r\n");
		  if(!NB_IoT_ack_chack("+CSCON:0")) x++ ;
		  else   goto cmd10;  		 
cmd11:send_NB_IoT("AT+CGPADDR\r\n"); 
      if(!NB_IoT_ack_chack("+CGPADDR:0,10.")) x++ ;
	 	  else   goto cmd11; 
	    if(x==11)  return 0;//自动附着网络成功
	    else       return 1;//自动附网失败
	
}
/***************************************************************************************
函数名：NB_IoT_conect_COAP
功  能：COAP连接
参  数：
返回值：
例  子：
说  明：
作  者：丹成学长，q746876041
****************************************************************************************/
u8 NB_IoT_conect_COAP()
{
	    u8  x=0;
cmd1: send_NB_IoT("AT+CGSN=1\r\n") ;  
			if(!NB_IoT_ack_chack("+CGSN:356566078248721"))  x++ ;
	    else   goto cmd1;
cmd2: send_NB_IoT("AT+NCDP=180.101.147.115,5683\r\n") ;     
			if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x++ ;
	    else   goto cmd2;	
cmd3: send_NB_IoT("AT+NRB\r\n") ; 
	    if(!NB_IoT_ack_chack("REBOOTING"))  x++ ;
	    else   goto cmd3;	
cmd4:	send_NB_IoT("AT+NCDP?\r\n");  
			if(!NB_IoT_ack_chack("+NCDP:180.101.147.115,5683"))  x++ ;
			else   goto cmd4;			
cmd5: send_NB_IoT("AT+NSMI=1\r\n"); 
			if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))   x++ ;
			else   goto cmd5;		
cmd6: send_NB_IoT("AT+NNMI=2\r\n");
			if(!NB_IoT_ack_chack("OK")) x++ ;
			else   goto cmd6;
cmd7:			send_NB_IoT("AT+NMGS=3,000102\r\n");  
      if(!NB_IoT_ack_chack("OK")) x++ ;
			else   goto cmd7;
	    if(x==7)  return 0;//COAP连接成功
	    else      return 1; //COAP连接失败
}
/***************************************************************************************
函数名：NBIoTInit
功  能：NBIoT初始化
参  数：
返回值：
例  子：
说  明：
作  者：丹成学长，q746876041
****************************************************************************************/
void	NBIoTInit()
	
	{
		      NB_IotConect();
		      NB_IoT_ZDFW();
		      NB_IoT_conect_COAP();
//		      send_NB_IoT("AT+NMGS=10,53544d33325f4e423735\r\n"); //发送设备名字：STM32_NB75
//		    POINT_COLOR=BLUE;	//设置字体为蓝色 
//				LCD_ShowString(50,80 ,250,16,16,"NBIoT conecting...");
//				if (!NB_IotConect())           LCD_ShowString(50,80 ,250,16,16,"NB_IotConect success!");
//				else                          LCD_ShowString(50,80 ,250,16,16,"NB_IotConect error!!");
//				LCD_ShowString(50,100 ,250,16,16,"NBIoT Net conecting...");
//				if(!NB_IoT_ZDFW())     		    LCD_ShowString(50,100,250,16,16,"NBIoT ZDFW success!                  ");					 //自动附着网络
//				else                          LCD_ShowString(50,100,250,16,16,"NBIoT ZDFW error!                     "); 
//				LCD_ShowString(50,120 ,250,16,16,"NBIoT COAP conecting...");
//				if(!NB_IoT_conect_COAP())			LCD_ShowString(50,120,250,16,16,"NBIoT COAP success!        ");//COAP连接
//				else                          LCD_ShowString(50,120,250,16,16,"NBIoT COAP error!         ");
//		     send_NB_IoT("AT+NMGS=2,0005\r\n");  
	}

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6 最后

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