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物聯網之窄帶物聯網(NB-IOT)

NB-IoT即窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things),NB-IOT構建在蜂窩網路之上,只消耗大約180KHZ的頻寬,可直接部署於GSM(2G)、UMTS(3G)、LTE(4G)網路,因為這些網路的基站等基礎裝置都已經有較好的覆蓋範圍,所以這將很好的降低了NB-IOT的部署成本。

NB-IoT的優勢:

一是廣覆蓋,將提供改進的室內覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT比現有的網路增益20dB,相當於提升了100倍覆蓋區域的能力,NB-IoT訊號穿牆性遠遠超過現有的網路,即使使用者深處地下停車場;

二是具備支撐連線的能力,NB-IoT一個扇區能夠支援10萬個連線,支援低延時敏感度、超低的裝置成本、低裝置功耗和優化的網路架構。

常見的無線通訊:

短距離:WiFi、藍芽、RFID、NFC、ZigBee、紅外

遠距離:2G\GPRS(2.5G)\3G\4G\5G、NB-IOT、LoRa

NB的型號介紹

國內做NB通訊模組的廠家主要有移遠和芯訊通兩家。移遠是國內NB-IOT模組做的最出色的一家公司,NB模組出貨量排名第一,研發的NB模組型號眾多,功能齊全,方案涵蓋華為海思、聯發科和高通。

開啟移遠官網:https://www.quectel.com/cn/product/list/LPWAIoTModule.htm 一目瞭然的就可以看到所有的NB產品。

BC95:

多為電信網路

支援AT指令

是移遠最早量產的NB-IOT模組,基於海思120晶片(18年四季度開始採用150晶片)。模組價格的從當初的120元,逐漸下降到90元,60元,40元,以及到現在的35元左右。可以說,BC95模組見證了國內NB-IOT的發展歷程。

BC35:

BC95的國內全網通版本

支援AT指令

BC28:

全網通

支援AT指令

華為Boudica150晶片

BC26:

全網通

支援AT指令

支援OpenCPU,可省去外圍MCU

支援高速移動(80km/h~120km/h)

採用聯發科的MT2625晶片

BC20:

全網通

支援AT指令

支援 AGPS 技術

整合NB-IOT和GNSS(GPS+BDS北斗)

採用MT2625晶片

BC30:

全網通

支援AT指令

NB物聯網絡卡

1.每一個NB模組必須插有一張物聯網絡卡才能正常通訊

2.Nb卡如同手機SIM卡,但兩者不能通用,NB卡的網路是經過特殊處理的窄帶網路,兩者網路可以認為是平行的,沒有交集。

3.NB卡是三大運營商各種生產,其分為固定IP和非固定IP,固定IP的卡只能與所固定的公網IP進行連線,非固定IP可以與任意公網IP進行連線。

4.連線的目標可以是華為、電信、移動等的物聯網平臺,或者是自己在其他雲伺服器搭建的TCP、MQTT等伺服器。

OpenCPU

1. OpenCPU是基於移遠模組的二次開發方案,使用者可以直接在模組裡開發整合應用,從而省掉外部主控MCU。OpenCPU已被廣泛的用於M2M領域,例如智慧家居、智慧城市、資產追蹤,汽車能源等領域。

2. OpenCPU與傳統方案對比如下圖。 在傳統方案中,需要一個MCU作為主控制器,控制硬體外設,例如控制路燈的亮或滅,然後使用MCU的UART介面與標準模組進行AT指令通訊,上報當前路燈狀態,或接收來自遠端伺服器的開關燈命令。

而OpenCPU方案,可以直接在模組中編寫程式控制路燈,節約硬體成本,加速應用開發。

3. OpenCPU核心系統是NB-IoT模組的軟硬體結合。它內建ARM Cortex-M4處理器,構建在FreeRTOS作業系統之上,具有微核心、實時性、多工等特點。

NB晶片本自帶有一些可供輸入輸出的IO口使用,但由於某種原因很多第三方廠商進行晶片封裝時會將其去掉,保留基礎的RX、TX、VCC、GND即可完成資料的收發。如果需要控制NB晶片裡的GPIO就不能使用AT指令完成,而需要通過opencup直接編寫程式碼燒寫到晶片上進行GPIO控制。此時只有BC26支援Opencup。

BC260模組詳解

NB260是穀雨物聯網公司基於移遠NB-IOT模組:BC26的小系統板,板載了IPEX射頻天線座,5V轉3.3V LDO穩壓電源,MicroSIM卡座,ESD防護電路,開機電路等,即插即用。使用者只需注重上層應用,以最快的速度開發出基於NB-IOT應用的產品。

NB260小系統板採用2.54標準間距排針,引出BC26模組的全部可用GPIO口,整板尺寸僅 25mm*33.02mm,便於嵌入到客戶產品中。

NB260採用了省電技術,在省電模式(PSM)下,低至40uA,其中BC26功耗5uA,LDO穩壓晶片靜功耗態35uA。

基本效能

 

引腳介紹

只有當使用BC26的OpenCPU二次開發時才需要這麼多引腳,若只當做普通的NB指令模組時,僅使用CON1(P1)的雙排針的左側一列訊號即可。

CON1(P1)左側一列訊號為:GND,VIN,TXD,RXD,PEN,RST,EINT,NRI(NRI電壓域1.8V,若用作喚醒MCU,可以簡單串聯1K電阻然後上拉後與MCU的GPIO口相連。),該列訊號還與NB101,NB200相容,可以相互替換。

模組供電

NB260有兩種方式供電:一種是穩定的5V電壓供電,另外一種是電池直接供電。當使用VIN供電時,VCC引腳為3.3V輸出,不能再接到電池兩端。

1、穩定的5V電源供電要求如下表格:

 

5V供電電路圖,由圖可知模組最終取電還是3.3V

 

2、電池直接供電的要求如下表格:

推薦電池型號:ER34615,CR17450。注意不能使用普通3.7V鋰電池,因為其滿電電壓為4.1V,會燒壞模組。

工作模式

模組開機

NB260上電後處於關機狀態,需要拉高PEN引腳至少500ms使其開機。

PEN開機邏輯,以及PEN與BC26模組的PWRKEY的關係如下圖所示(下圖是NB260的內部原理圖):

其它

預設串列埠配置:設定串列埠引數:115200,無校驗,8位資料位,1位停止位

開機:PEN接VCC大於500ms,訊號燈閃爍一下即可

休眠:當模組等待一段時間後再發串列埠資料無響應,表明模組處於休眠狀態,需要按照開機的辦法,也就是拉高PEN來喚醒模組。

上電自啟:解決模組上電不能自動啟動,方法是持續拉高PEN,但後果是模組講不自動靜茹PSM模式(省電睡眠模式)

參考:穀雨文件中心(http://doc.iotxx.com