一、引言：?NB-IoT技術與應用場景

NB-IoT（ Narrow?Band?Internet of Things?）作為低功耗廣域網（ LPWAN?）的核心技術，以其廣覆???蓋、低功耗、大連接、低成本的特性，廣泛應用于智能表計、環境監測、智能農業、資產追蹤等場景。??本文基于STM32F103C8T6單片機與移遠BC26?NB-IoT模塊，通過HAL庫實現設備與阿里云IoT平臺的?通信，從硬件連接、軟件配置到代碼實現，全程圖文并茂，助力開發者快速上手NB-IoT開發。

二、硬件準備：?模塊選型與電路連接

2.1?核心硬件清單

2.2?硬件連接詳解

BC26模塊與STM32通過UART串口通信，同時需注意電源隔離與信號完整性。

2.2.1?引腳連接表

三、軟件環境搭建：?開發工具與庫配置

3.1?開發工具準備

? STM32CubeMX：用于生成初始化代碼（版本6.6.1+）

? Keil MDK5：編譯與下載代碼（需安裝STM32F1xx系列支持包）

? 串口調試助手：如SSCOM、XCOM（用于監控模塊AT指令交互）

? 阿里云IoT平臺：創建產品與設備，獲取通信憑證

3.2?HAL庫與工程配置

3.2.1?STM32CubeMX配置步驟

1. 新建工程：選擇STM32F103C8T6，配置RCC為外部高速時鐘（HSE）。

2. UART配置：

? 打開USART1，模式選擇“異步通信（Asynchronous）”,波特率115200，數據位8，停止位1，無校?驗。

??使能USART1中斷（NVIC Settings?→ USART1 global interrupt?→ Enabled）。

3. GPIO配置：若使用PB0控制BC26上電，配置為推挽輸出（GPIO_Output）。

4. 生成代碼：選擇“MDK-ARM”，勾選“Generate peripheral initialization as .c/.hfiles”，點擊生成工程。

四、?NB-IoT模塊核心原理：AT指令與網絡附著

4.1?BC26?AT指令集概述

BC26通過AT指令控制，核心指令如下表:

4.2?NB-IoT網絡附著流程

1. 模塊上電初始化：BC26上電后需1-2秒穩定，發送??AT?指令確認響應。

2. SIM卡檢測：發送 ?AT+CIMI，返回IMSI號表示SIM卡正常。

3. 信號質量檢查： ?AT+CSQ返回值需≥10（否則需調整天線位置）。

4. 網絡附著： ?AT+CGATT=1?附著網絡， ?AT+CGATT??返回1表示成功。

5. PDP上下文激活： ?AT+CGACT=1,1激活數據業務，獲取IP地址（ ??AT+CGPADDR=1?）。

五、驅動代碼實現：?從UART通信到阿里云對接

5.1?UART底層驅動（基于HAL庫）

5.1.1?UART初始化代碼（stm32f1xx_hal_msp.c ）

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if (huart->Instance == USART1) {__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();    // 使能USART1時鐘__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();     // 使能GPIOA時鐘// PA9(TX)配置為復用推挽輸出GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// PA10(RX)配置為浮空輸入GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置USART1中斷優先級HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 3, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);}
}

5.1.2?UART中斷接收與AT指令解析（ usart.c ）

uint8_t uart_rx_buf[256];  // 接收緩沖區
uint16_t uart_rx_len = 0;   // 接收長度// USART1中斷服務函數
void USART1_IRQHandler(void) {uint8_t ch;if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE)) {HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0x01);  // 讀取接收數據uart_rx_buf[uart_rx_len++] = ch;           // 存入緩沖區if (ch == '\n' || uart_rx_len >= 255) {    // 換行符或緩沖區滿時結束uart_rx_buf[uart_rx_len] = '\0';          // 添加字符串結束符uart_rx_len = 0;                         // 重置接收長度// 解析AT指令響應（此處可添加狀態機處理邏輯）}}HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
}// 發送AT指令函數
HAL_StatusTypeDef AT_SendCmd(char *cmd, uint32_t timeout) {HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), timeout);  // 發送指令HAL_Delay(100);  // 等待模塊響應return HAL_OK;
}

5.2?BC26模塊初始化與阿里云連接

5.2.1?BC26初始化流程（ bc26.c ）

// 模塊初始化狀態枚舉
typedef enum {BC26_STATE_INIT,       // 初始狀態BC26_STATE_CHECK_SIM,  // 檢查SIM卡BC26_STATE_ATTACH_NET, // 網絡附著BC26_STATE_MQTT_CONN,  // MQTT連接BC26_STATE_READY       // 就緒狀態
} BC26_StateTypeDef;BC26_StateTypeDef bc26_state = BC26_STATE_INIT;// BC26初始化函數
void BC26_Init(void) {switch (bc26_state) {case BC26_STATE_INIT:AT_SendCmd("AT\r\n", 1000);  // 測試模塊if (strstr((char*)uart_rx_buf, "OK")) {bc26_state = BC26_STATE_CHECK_SIM;memset(uart_rx_buf, 0, sizeof(uart_rx_buf));}break;case BC26_STATE_CHECK_SIM:AT_SendCmd("AT+CIMI\r\n", 1000);  // 查詢IMSIif (strstr((char*)uart_rx_buf, "460")) {  // 中國運營商IMSI以460開頭bc26_state = BC26_STATE_ATTACH_NET;memset(uart_rx_buf, 0, sizeof(uart_rx_buf));}break;// 后續狀態（網絡附著、MQTT連接）代碼省略，完整代碼見工程文件}
}

5.2.2 阿里云MQTT連接關鍵代碼

// 配置阿里云三元組（需替換為實際值）
#define PRODUCT_KEY     "a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k"
#define DEVICE_NAME     "NB_IoT_Device"
#define DEVICE_SECRET   "abcdef1234567890abcdef1234567890"// 連接阿里云MQTT服務器
void BC26_MQTT_Connect(void) {char cmd[256];// 配置阿里云認證sprintf(cmd, "AT+QMTCFG=\"aliauth\",0,\"%s\",\"%s\",\"%s\"\r\n", PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME, DEVICE_SECRET);AT_SendCmd(cmd, 1000);// 連接阿里云MQTT服務器（地址：iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com，端口1883）AT_SendCmd("AT+QMTOPEN=0,\"iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com\",1883\r\n", 2000);if (strstr((char*)uart_rx_buf, "+QMTOPEN: 0,0")) {  // 連接成功// 訂閱主題（示例：/sys/a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k/NB_IoT_Device/user/get）sprintf(cmd, "AT+QMTSUB=0,1,\"/sys/%s/%s/user/get\",0\r\n", PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME);AT_SendCmd(cmd, 1000);}
}

5.3 數據上報與接收示例

5.3.1 溫濕度數據上報（main.c）

// 假設通過DHT11獲取溫濕度（代碼省略，可參考SHT20驅動） float temp = 25.5, humi = 60.0; char data_buf[128];  // 上報數據到阿里云 void Aliyun_ReportData(float temp, float humi) {  char cmd[512];  // 構建JSON格式數據（阿里云物模型格式）  sprintf(data_buf, "{\"id\":\"123\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{\"CurrentTemperature\":{\"value\":%.1f},\"CurrentHumidity\":{\"value\":%.1f}},\"method\":\"thing.event.property.post\"}", temp, humi);   // 發布主題（示例：/sys/a1b2c3d4e5f6g7h8i9j0k/NB_IoT_Device/thing/event/property/post）  sprintf(cmd, "AT+QMTPUB=0,0,0,0,\"/sys/%s/%s/thing/event/property/post\",\"%s\"\r\n",  PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME, data_buf);  AT_SendCmd(cmd, 2000); }  // 主循環 int main(void) {  HAL_Init();  SystemClock_Config();  MX_GPIO_Init();  MX_USART1_UART_Init();   while (1) {  BC26_Init(); // 模塊初始化  if (bc26_state == BC26_STATE_READY) {  Aliyun_ReportData(temp, humi); // 上報數據  HAL_Delay(10000); // 每10秒上報一次  }  HAL_Delay(100);  } }

六、調試與測試：從指令交互到平臺驗證

6.1 AT指令調試（串口助手）

通過USB轉TTL連接BC26的TX/RX引腳，使用串口助手發送AT指令，驗證模塊功能：

AT // 測試模塊 OK AT+CIMI // 查詢IMSI 460041234567890 OK AT+CSQ // 信號質量 +CSQ: 28,0 OK AT+CGATT? // 網絡附著 +CGATT: 1 OK

6.2 阿里云平臺數據查看

1. 登錄阿里云IoT平臺：進入“設備管理 → 設備”，查看設備狀態為“在線”。
2. 物模型數據：在設備詳情頁“物模型數據”中，可實時查看上報的溫濕度數據。
3. 日志服務：通過“監控運維 → 日志服務”查看設備上下線記錄和數據傳輸日志。

七、進階應用：低功耗優化與多場景擴展

7.1 BC26低功耗模式（PSM）配置

BC26支持PSM（Power Saving Mode），可通過AT指令配置：

// 使能PSM模式（TAU=3600秒，Active Time=60秒） AT+CSCON=0 // 進入Idle狀態 AT+CPWROFF // 模塊斷電（實際進入PSM）

7.2 STM32低功耗配合（Stop模式）

STM32進入Stop模式，通過LPTIM定時器喚醒：

void EnterStopMode(void) {  HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); // 進入Stop模式  // 喚醒后需重新配置系統時鐘  SystemClock_Config(); }

八、總結與擴展

本文詳細介紹了STM32F103C8T6與BC26模塊的硬件連接、軟件配置、AT指令交互及阿里云對接流程，提供了完整的代碼框架和調試方法。讀者可進一步擴展：

• 多傳感器數據采集：添加光照、氣壓等傳感器，豐富上報數據。
• OTA遠程升級：通過BC26實現設備固件遠程更新。
• 多平臺對接：適配中國移動OneNET、華為OceanConnect等平臺。

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