一个NB-IoT/4G模组的AT拨号联网流程

  在各类物联网应用中，NB或者4G网络是常见的通信介质，其最大的优势是可以借助现有的移动基站，无需额外建立基站，所以广泛应用在三表（水表、电能表、天然气表）无线抄表中。通常情况下，对于这类小流量的数据，是通过串口（UART）与NB或者4G模组通信，以AT指令的方式进行数据交互和命令控制。

  我们拿到一个模组后，一般原厂会提供一份或者多份AT指令手册，软件工程师根据指令手册实现预期的功能。厂家提供的指令手册一般的非常全面的，但是我们需要的可能只是其中一部分指令，大部分都是用不到的。这个时候就需要我们能够快速从“众多”命令中提取“有用”命令。本文就是本人根据使用过的模组总结一个整体流程，流程的每一步对应一条或多条AT指令，不同厂商的模组AT指令可能不同，但“总体流程”是不变的，根据流程去找指令，效率会高很多。

  举个也许不那么恰当的例子：使用一个UART需执行的配置步骤：

• 波特率
• 数据位
• 停止位
• 校验位
• 流控

  不同的CPU，具体配置寄存器肯定是不一样的，但是上述的整体过程步骤是不会变的，根据理论步骤找到对应的寄存器。

根据以往使用的模组归纳整体拨号流程：

  测试串口链路—>关闭回显—>查询模组名称—>获取IEME号—>检测SIM卡—>查询信号强度—>设置网络着附—>查询网络着附—>查询运营商—>设置APN—>查询本地IP—>IEME认证—>建立连接—>open socket—>数据发送/接收—>close socket

  上述流程只是本人根据以往使用过的NB/4G模组进行的总结，不同的模组，特别是新推出或者小众厂商的模组，与流程不一定完全吻合，具体情况还得根据具体模组来。

1 测试串口链路

指令	返回
AT	AT

  不同厂商的模组启动时间存在差异，模组完全启动后才能响应AT指令。比如之前遇到的一个美格模块，启动时间要14S。开机后，可考虑周期性向模组串口发送“AT”命令，直至有响应。

2 关闭回显

指令	返回
ATE0	OK

  有些模块默认是开启回显的。回显就是，发送的内容串口会完整地返回来，一般在开发初期调试会开启回显。后期正常产品是要关闭的，减少串口带宽占用。

注
开启回显命令： ATE1

3 查询模组名称

指令	返回
AT+CGMM	模块名称

  同一厂商不同模组或者不同厂商的模组，都有一定标识的模组名称。模组名称一般用于驱动程序中兼容多种模组的一个标识，根据不同的模组名称来执行后续不同的联网指令。如果一款产品只用一种模组，可以跳过这个步骤。

4 获取IEME号

指令	返回
AT+CGSN	IEME

  国际移动设备识别码（International Mobile Equipment Identity，IMEI），就是我们平常所说的手机序列号（俗称手机串号），用于在移动电话网络中识别每一部独立的移动通信设备，相当于移动电话的身份证。同理，4G模组、NB模组也有一个唯一的IEME号。

  在4G模组拨号联网时，一般不用手动认证IEME号。NB模组在连接socket前一般需要手动认证IEME号。

  IEME号注意保密，就像你的身份证号一样。

5 检测SIM卡

指令	返回
AT+CPIN？	+CPIN: READY

  检测到sim卡才能执行后续拨号联网过程。一些模组带有自动检测sim卡状态功能，模组上电后检测到sim卡会串口会主动输出信息，如卡不存在，模组则自动进入PSM模式，如移远的BCxx系列的NB模组。

例：
AT+CPIN?
+CPIN: READY

6 查询信号强度

指令	返回
AT+CSQ	信号强度

  拨号前查询信号强度，信号强度过低可能导致着附移动网失败。实际使用，根据信号强度选择是否进行拨号连接，减少重复拨号过程。连接上TCP网络后，可在空闲线程进行信号强度查询。

例：
AT+CSQ
+CSQ: 29,99

7 设置网络着附

  该命令不同模组可能不一样。参考命令：

指令	返回
AT+CREG=1	OK

例：
AT+CREG=1
OK

8 查询网络着附

  该命令不同模组可能不一样。参考SIMCOM某4G模组命令：

指令	返回
AT+CREG=1	+CREG: 1,1

例：
AT+CGREG?
+CREG: 1,3

9 查询运营商

指令	返回
AT+COPS?	具体运营商

例：
AT+COPS?
+COPS: 0,0,"CHN-TELECOM",7

  运营商信息主要用于下一步APN设置，其次是提供用户查看。

10 设置APN

  该命令不同模组可能不一样。参考移远某4G模组命令：

指令	返回
AT+QICSGP	OK

  APN是根据上一步运营商类型来设置的，不同的运营商不一样的设置。如果是专网，还需要由专网运营商提供专门的用户名和密码。

  参考三大运营商非专网APN：

• 移动 cmnet
• 联通 3gnet
• 电信 ctlte

例：
AT+QICSGP=1,1,"cmnet","card","card",3
OK

11 查询本地IP

  该命令不同模组可能不一样。参考移远某NB模组命令：

指令	返回
AT+CGDCONT?	本地IP

  如果成功获取到本地IP，说明模组已经接入运营商的移动网络，否则需等待本地IP获取。获取到本地IP后，离建立TCP网络就只差一步之遥了！

例：
AT+CGDCONT?
+CGDCONT: 1,"IP","CMIOT","10.139.210.85",0,0

12 IEME认证

  该命令不同模组可能不一样。参考移远某NB模组命令：

指令	返回
AT+EGMR+IEME	OK

  IEME手动认证，一般用于NB模组中，4G网络中一般不用手动认证。应该是NB出自网络安全性认证考虑。

例：
AT+EGMR=1,7,"123456789012345"	/* IEME号注意保密，就像你的身份证号一样 */
OK

13 建立连接

  不同模组该命令不一定独立出来，一般与“open socket”命令结合一起，参考美格某模组指令：

指令	返回
AT+MIPCALL=1	成功返回本地IP

例：美格某模块建立连接
AT+MIPCALL=1
+MIPCALL:1,10.13.44.170

14 open socket

  该命令不同模组可能不一样。参考移远某NB模组命令：

指令	返回
AT+QIOPEN	OK

例：移远某模组建立socket
AT+QIOPEN=1,1,"TCP","20.10.150.154",6201,10000,1
OK

15 数据发送

  该命令不同模组可能不一样。即使命令不一样，根据手册目录易辨别出TCP/UDP的命令。需要注意的是数据发送方式是十六进制字符还是ASII码，有的模组是同一条指令，通过配置实现切换；有的模组则是独立为两条指令。

16 数据接收

  模组的网络数据一般是主动输出到串口，带有特定标识的“URC帧”，接收后程序解析获取有效数据。

例：
移远某模组：+QIURC: "recv",1,20
SIMCOM某模组：+RECEIVE,1,20
美格某模组：+MIPRTCP=1,20

17 close socket

  该命令不同模组可能不一样，但同样易辨别出来。

例：
移远某模组：AT+QICLOSE=1
SIMCOM某模组：AT+NETCLOSE=1
美格某模组：AT+MIPCLOSE=1