《“1+X”传感网应用开发（中级）》课件-07NB-IoT联网通信

“1+X”传感网应用开发

NB-LOT窄带物联网技术介绍北京新大陆时代教育科技有限公司01NB-IOT的概念02NB-IOT发展背景03NB-IOT的特点目录CONTENTSNB-IOT的概念什么是NB-IOT？什么是NB-IoT？NB-IoT——Narrowband-InternetofThings即窄带物联网NB-IOT的概念LPWA介绍NB-IOT的概念为什么需要NB-IOT？NB-IOT的概念身边的NB-IOTNB-IOT的概念身边的NB-IOT智慧路灯智慧水务智慧井盖智慧门锁NB-IOT的概念NB-IOT发展背景产生背景运营商对低功耗、低成本、低速率、广覆盖的诉求强烈！NB-IOT发展进程NB-IOT发展背景NB-IOT有啥优势？NB-IOT的特点NB-IOT四大优势20dB增益1$芯片成本•简化射频硬件•简化协议降低成本•减小基带复杂度10年电池寿命100K连接数每小区•频谱效率高•小包数据发送特征•终端极低激活比深覆盖•窄带功率谱密度提升•重传次数•编码增益•简化协议,芯片功耗低•功放效率高•发射/接收时间短低功耗大连接低成本NB-IOT的特点深覆盖：比LTE覆盖高20dB功率谱密度=200mW/180kHz180KHzIOT终端:200mw3.75

KHz注：

由于GSM终端发射功率最大可以到33dBm,

NB-IOT发射功率最大23dBm,所以实际NB-IOT终端比GSM终端功率谱密度高7dB最多重复16次技术点1：功率谱密度增强+17dB技术点2：

重复+3

~12dB48倍NB-IOT功率谱密度高NB-IOT的特点低功耗：基于AA电池，使用寿命可超过10年•Tx(23dBm):200mW•Rx:80mW•Idle:3mW•PSM:0.015mWActiveIdlePSMActivetimerActivetimerStart ExpirationTAU/RAUtimerExpiration/MOPSM和长周期定时器ActiveM2M终端CloudEdgeMME基亍终端分组/业务特征下发定时器给终端：Readytimer/Activetimer/RAUtimerExtendedLong

DRXDRX

CycleeDRX

CycleM2M终端MMEeDRX协商，MME决策省电模式减少IDLE态寺呼侦听次数PSM省电模式PSM省电模式终端空闲时关闭收发信机99%时间在PSM状态PSM下只占用<1%功耗eDRX扩展动态接收增大IDLE态寻呼信道侦听周期延长定时周期根据终端业务模型，灵活适配长周期位置更新定时器RAU/TAU，减少唤醒次数NB-IOT的特点大连接：100K用户容量*/200kHz小区话务模型海量连接的特有系统设计15分钟~1天100byte对时延不敏感关键技术1：窄带技术

上行等效功率提升，大大提升信道容量~100k设备/小区关键技术2：减小空口信令开销，提升频谱效率蜂窝物联核心网业务平台DLData关键技术4：核心网优化

终端上下文存储

下行数据缓存关键技术3：基站优化

独立的准入拥塞控制

终端上下文信息存储NB-IoT基站*

典型值，与应用类型和话务模型相关NB-IOT的特点低成本：终端模组成本低至5$

协议栈优化500kBytePA:PowerAmplifierSOC:SystemonChipCat-4LTEBB2RX1TXRFPMU Flash/RAMBB1RX1TXRFPMUFlash/RAMBB1RX1TXRFPMUFlash/RAMCat-0MTCNB-IOTMMMB:多模多频段PAMB:多频段BB:基带PMU:电源管理单元低复杂度基带

终端协议简化精 简 射 频

单天线，半双工高 效 功 放

上行峰均比低，

功放效率高SOC可内置PA精简电源管理小容量存储NB-IOT的特点总结1、NB-IOT:窄带物联网（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）2、NB-IOT的特点：深覆盖、低功耗、大连接、低成本。“1+X”传感网应用开发NB-IOT通信应用开发北京新大陆时代教育科技有限公司NB-IOT

AT指令的使用1AT命令的定义2NB模块的设置3

4

AT命令实例AT命令的使用1.AT命令的定义AT命令是用来控制TE（TerminalEquipment，终端设备）和NB-IOT模块之间交互的规则。串口2.NB模块的设置NB模块硬件设置串口通道选择：NB模块拨码开关：1、2向上，3、4向下2.NB模块的设置设置串口助手2.NB模块的设置设置串口助手3.AT命令的使用测试NB模块是否可用发送“AT”返回“OK”3.AT命令的使用查询IMEI号（设备识别）发送“AT+CIMI”返回3.AT命令的使用查询当前信号质量发送“AT+CSQ”返回3.AT命令的使用查询制造商AT+CGMI查询模块型号AT+CGMM查询固件版本AT+CGMR其他的AT命令，请参考NB指令的参考文档。4.AT命令实例

NB-IOT的配置开启NB-IOTAT+CFUN=1查询连接状态

AT+CSCON=0网络注册AT+CEREG=2开启下行数据通知AT+NNMI=1连接核心网AT+CGATT=1“1+X”传感网应用开发NB-IoT智能路灯案例

代码流程讲解北京新大陆时代教育科技有限公司01复习：利尔达NB-IoT模组常用AT指令、NB-IoTUE终端对接流程0203目录CONTENTS04“智能路灯”工程分析主要函数流程分析与编写本课小结本课任务1、熟悉NB模组入网的对接流程；2、在模板工程基础上添加代码将NB模组接入云平台，并上传光照传感器数据到云平台。1复习01利尔达NB-IoT模组常用AT指令复习NB-IoT终端对接流程NB-IoTUE终端对接流程思维导图01复习2“智能路灯”工程分析02NB-IoT模块的电路连接示意图明确“智能路灯”工程的数据流向USART2NB-IoT模块（NB05-01模组）MCUAT指令USART1结果返回中国电信的NB-IoT网络串口助手115200960002明确NB-IoT模块入网的代码操作流程系统初始化等待NB启动NB模块配置YN连接服务器上报数据到云平台④user_cloud.c文件中找到send_data_to_cloud()方法③usercloud.c文件中找到voidlink_server(void)填写需要连接的IoT平台的地址IP和CoAP协议端口5683②在user_cloud.c文件中找到voidnbiot_config(void)函数，遵循中国电信NB-IoT终端对接流程①在user_cloud.c文件中找到voidwait_nbiot_start(void)方法main.c中，已经做好了系统时钟初始化、GPIO初始化、ADC采集初始化、USART1和USART2两个串口的初始化并启用了串口中断同时移值了oled显示屏和按键初始化和事件处理代码，重写了USART1的printf重定向代码，写好了control_light()方法用于控制灯，automatic_mode（)方法用于按照预设好的光照度阀值自动控制灯的开与关。系统初始化等待NB模块启动NB模块配置YN连接服务器上报数据到云平台“智能路灯”工程目录说明02oled.c→OLED显示屏相关代码key.c→独立按键相关代码user_cloud.c→NB，云平台相关代码main.c→程序入口wait_nbiot_start()用于等待NB启动；nbiot_config()用于配置NB模组；link_server()用于连接服务器；send_data_to_cloud()用于上报数据到云平台在“智能路灯”工程的main.c中，已经做好了系统时钟初始化；还调用了NB05-01模组入网的操作流程方法3主要函数流程分析与编写系统初始化等待NB模块启动NB模块配置YN连接服务器上报数据到云平台03④user_cloud.c文件中找到send_data_to_cloud()方法③usercloud.c文件中找到voidlink_server(void)填写需要连接的IoT平台的地址IP和CoAP协议端口5683②在user_cloud.c文件中找到voidnbiot_config(void)函数，遵循中国电信NB-IoT终端对接流程①在user_cloud.c文件中找到voidwait_nbiot_start(void)方法等待NB模块启动NB-IoT模块入网的代码补充1①在user_cloud.c文件中找到voidwait_nbiot_start(void)函数voidwait_nbiot_start(void){//在这里补充代码} 思路：设置计数值，定时查询串口的反馈信息，如果收到“OK”，打印“NB启动成功”，如果到达超时时间仍未收到启动反馈，则发送命令，使NB模块重启。当NB05-01模组启动成功，会返回“OK”，因为NB05-1模组通过串口USART2与MCU相连接，用方法wait_answer(char*str)用于解析USART2接收到的AT指令的执行结果回应。如果AT指令的执行结果回应是“OK”则说明NB05-01模组启动成功，否则调用nb_reset()使NB05-O1模组复位并一直等待到NB05-01模组启动成功，方法wait_nbiot_start()才执行结束。功能描述示例代码：NB-IoT模块入网的代码补充2②在user_cloud.c文件中找到voidnbiot_config(void)函数voidnbiot_config(void){//在这里补充代码 //开启NB-IOT芯片所有功能send_AT_command("AT+CFUN=%d\r\n",1);wait_answer("OK");//查询信号连接状态send_AT_command("AT+CSCON=%d\r\n",0);wait_answer("OK");//打开网络注册和位置信息的主动上报结果码0关闭1注册并上指

send_AT_command("AT+CEREG=%d\r\n",2);wait_answer("OK");//开启下行数据通知send_AT_command("AT+NNMI=%d\r\n",1);wait_answer("OK");//打开与核心网的连接1是打开0是关闭send_AT_command("AT+CGATT=%d\r\n",1);wait_answer("OK");} 遵循中国电信NB-IoT终端对接流程进行AT指令组的发送注意：每一步AT指令配置要等待配置成功的反馈之后再进行下一步配置！功能描述NB模块配置NB-IoT模块入网的代码补充3③在user_cloud.c文件中找到voidlink_server(void)函数voidlink_server(void){//在这里补充代码//设置需要对接IoT平台的地址IP,5683为CoAP协议端口send_AT_command("AT+NCDP=%s,%d\r\n","37",5683);wait_answer("OK");}依据NB的AT指令，连接IoT云平台的地址IP和CoAP协议端口5683，等待连接成功。注意：NB模块并不是直接连接IoT云平台，是通过运营商的NB网络平台进行转发的！功能描述连接服务器NB-IoT模块入网的代码补充4④在user_cloud.c文件中找到send_data_to_cloud()函数voidsend_data_to_cloud(intillumination,uint8_tlight_status){ uint8_tsend_buf[128]={0}; RTC_TimeTypeDefgTime; RTC_DateTypeDefgDate;

//时间校准 HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&gTime,RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_GetDate(&hrtc,&gDate,RTC_FORMAT_BIN); //time_cal(1,&gDate.Year,&gDate.Month,&gDate.Date,&gTime.Hours);

//在这里补充代码

思路：按IoT平台的协议规定，拼接好数据 }把数据按要求拼接好，使用上传的AT指令定时上传数据到云平台。注意：上传数据的格式在IoT平台上做好的规定。课本P307功能描述上报数据到云平台示例代码：4本课小结知识链接01复习NB常用AT指令、NB终端对接流程02“智能路灯”工程分析03主要函数流程分析与编写04本课小结“1+X”传感网应用开发NB-IoT

“智能路灯”硬件搭建+烧写+数据上云操作演示讲解北京新大陆时代教育科技有限公司01工作任务分析02系统硬件搭建03NB-IOT模块烧写目录CONTENTS04NB-IOT接入云平台1工作任务工作任务智能路灯系统框图2系统硬件搭建系统硬件搭建智能路灯系统框图系统硬件搭建灯继电器模块NB-IoT模块PA8PA8

继电器J2继电器J9（NO1）

灯+继电器J8（COM1）5V“+”灯--5V“-”J2J9（NO1）J8（COM1）5V”-”系统硬件搭建系统硬件搭建灯NB-IoT模块NB-IoT模块注意事项平台1USB转串口线2电源3开关旋钮达到通讯模式NB-IoT模块4拨码开关（offoffonon）5JP2拨到左侧（M3芯片）6JP1下载时拨到“下载”工作时拨到“启动”系统硬件搭建NB-IoT模块注意事项平台1电源2USB转串口线3开关旋钮达到通讯模式NB-IoT模块4拨码开关（offoffonon）5JP2拨到左侧（M3芯片）6JP1下载时拨到“下载”工作时拨到“启动”3NB-IOT模块烧写01串口准备在“设备管理器”中查看对应的串口号NB-IOT模块烧写打开STMFlashLoaderDemo软件，在PortName下