模板: SIM800C-GSM-GPRS-HAT Manual

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产品概述

本产品是一款具有GSM(全球移动通信系统)、GPRS(通用分组无线服务)和Bluetooth(蓝牙)功能的树莓派扩展板。 具有体积小巧、功耗低等优点，可轻松实现发短信，无线上网，蓝牙数据传输等功能。

产品特性

  • 适用于Raspberry Pi Zero/Zero W/Zero WH/2B/3B/3B+/4B
  • 支持短信、GPRS、DTMF、HTTP、FTP、彩信、邮件等功能
  • 支持蓝牙3.0，可进行蓝牙数据传输
  • 板载2个LED指示灯，方便查看模块运行状态
  • 板载SIM卡槽，支持1.8V和3V SIM卡
  • 支持自动识别波特率(1200bps ~115200bps)
  • 支持AT命令控制(3GPP TS 27.007，27.005和SIMCOM增强型AT命令集)
  • 支持SIM应用工具包：GSM 11.14 Release 99
  • 提供完善的配套资料手册(Raspberry/Arduino/STM32等示例程序)

GSM/GPRS参数

  • 频段
    • GSM 850/EGSM 900/DCS 1800/PCS 1900 MHz
    • 支持自动搜索4个频段
    • 满足GSM phase 2/2+ 标准
  • 发射功率
    • Class 4 (2W @ GSM 850/EGSM 900 MHz)
    • Class 1 (1W @ DCS 1800/PCS 1900 MHz)
  • GPRS连接特性
    • GPRS multi-slot class 12 (默认)
    • GPRS multi-slot class 1~12 (可配置)
  • GPRS 数据特性
    • 上行/下行传输速率：≤85.6kbps
    • 支持分组广播控制信道(PBCCH)
    • 编码格式：CS-1、CS-2、CS-3、CS-4
    • 支持用于PPP连接的PAP协议(密码验证协议)
    • 支持非结构化补充数据业务(USSD)
  • 短信(SMS)
    • 支持类型：MT、MO、CB、Text、PDU
    • 短信存储设备：SIM卡

Bluetooth参数

  • 集成AT指令控制
  • 符合蓝牙specification3.0 + EDR
  • 支持SPP、OPP、HFP/HSP等功能

其他参数

  • 供电电压：5V
  • 工作温度：-40°C ~ 85°C
  • 存储温度：-45°C ~ 90°C
  • 产品尺寸：30.2mm x 65mm

接口说明

5V 电源正（5V电源输入）
GND 电源地
RX1 串口1数据接收
TX1 串口1数据发送
DTR 休眠控制引脚拉高休眠，拉低唤醒（须设置“AT+CSCLK=1”）
RI 中断唤醒引脚默认高电平，当收到短信息或URC上报会有120ms低电平脉冲（须设置“AT+CFGRI=1”）
RX2 串口2数据接收
TX2 串口2数据接收
PWR 开关机控制引脚
RESET 复位引脚开机状态拉低电平可复位，关机状态无效

跳线帽说明

树莓派引脚定义图
VCCIO 可通过跳线帽设置工作电平为3.3V或5V
PWR 开关机控制引脚，默认接到树莓派的P4引脚

指示灯说明

PWR 给模块的5V和GND供电时亮起
NET 64ms亮/800ms熄灭——未注册上网络
64ms亮/3000ms熄灭——已注册上网络
64ms亮/300ms熄灭——数据传输时
熄灭——关机或PSM休眠模式

接入电脑调试

硬件连接

通过串口模块接入电脑连接图

用户在使用SIM800C模块前除了micro USB线、GSM/蓝牙天线外，还需要另外准备以下东西：

硬件连接操作：

  1. 将GPRS卡安装到模块背面卡槽，并连接好LTE天线。(使用时须把 LTE天线 旋转到板子外侧，如右图所示)
  2. 把CP2102模块引脚对应接到SIM800C的串口1（或串口2），再用USB线连入电脑。
  3. 给SIM800C模块供电，此时PWR灯亮红灯，NET灯不亮状态。
  4. 按PWRKEY按键约1s松开，等待2秒左右，看到NET灯开始闪烁，则模块开机成功。
  5. 使用配套的串口助手打开，选择对应的串口端口和波特率115200，勾选加回车换行，打开扩展可看到实现录入的AT指令，点击对应的指令即可直接发送。

简单联网测试

简单联网测试截图

下表列举一些常用AT指令，可以简单快速地检测SIM800C的AT串口通信和网络连接是否正常。进行下文演示的联网通信实验前建议都先做简单联网测试，确认网络连接正常再操作。
相关的AT指令详细说明可参阅：SIM800C Series_AT Command Manual。

命令 说明 返回值
AT AT测试指令 OK
ATE ATE1设置回显，ATE0关闭回显 OK
AT+CSQ 网络信号质量查询，返回信号值 OK
AT+CGMR 查询固件版本 OK
AT+CREG? 查询网络注册状态 OK
AT+CGATT? 检查GPRS附着状态 OK

TCP/IP通信

TCP/IP应用程序的结构

SIM800系列模块的 TCP/IP应用有两种连接模式，可以通过命令AT+CIPMUX=<n>来设置。当AT+CIPMUX=0时，是单链路模式；当AT+CIPMUX=1时，是多链路模式。默认设置是单链路模式。

当在单链路模式下，SIM800系列模块可以工作在透传模式和非透传模式。这两种传输模式下，模块可以被配置为TCP/UDP客户端或TCP服务器。

当在多链路模式下，SIM800系列模块只工作在非透传模式。

在这种模式下，模块可以作为一个绝对的TCP/UDP连接的客户端，它总共可以建立6路连接；它也可以被配置为一个TCP服务器，另外还可以配置5路TCP/UDP的客户端。SIM800C TCP/IP默认是多路client架构，共支持5路sockets，包括TCP或者UDP。

下文将侧重演示SIM800C在单链路非透传模式和透传模式下的客户端通信。

TCP/IP通信相关的详细使用说明请见：SIM800C Series_TCPIP_Application_Note。


【非透传模式下的客户端通信】

相关指令：

非透传模式TCP Client测试截图
AT指令 指令说明 返回值
AT+CGATT? 检查GPRS附着状态 OK
AT+CSTT="CMNET" 设置APN OK
AT+CIICR 建立无线链路 OK
AT+CIFSR 获得本地IP地址 OK
AT+CIPSTART="TCP","118.190.93.84",2317 建立TCP客户端链接 OK
AT+CIPSTART="UDP","118.190.93.84",2317 建立UDP客户端链接 OK
AT+CIPSEND=<字符长度> 发送指定长度字符串 OK
AT+CIPCLOSE 关闭链路通信 OK
AT+CIPSHUT 关闭PDP上下文连接 OK

【透传模式下的客户端通信】

相关指令：

透传模式TCP Client测试截图
AT指令 指令说明 返回值
AT+CGATT? 检查GPRS附着状态 OK
AT+CIPMODE=1 设置为透传模式 OK
AT+CSTT="CMNET" 设置APN OK
AT+CIICR 建立无线链路 OK
AT+CIFSR 获得本地IP地址 OK
AT+CIPSTART="TCP","118.190.93.84",2317 建立TCP客户端链接 OK
AT+CIPSTART="UDP","118.190.93.84",2317 建立UDP客户端链接 OK
AT+CIPSEND=<字符长度> 发送指定长度字符串 OK
AT+CIPCLOSE 关闭链路通信 OK
AT+CIPSHUT 关闭PDP上下文连接 OK

通过下面的方法可以在透传模式和命令模式间自由切换。

(1) 如果AT+CIPCCFG 的第四个参数是1，那么支持通过转义序列退出透传模式。 默认的转义序列是 +++，要正确使用该序列，必须保证该序列前有 1000ms 空闲，在该序列之后有1000ms的空闲。还需要注意的是，每个+之间的间隔不要超过1000ms，否则它有可能被当做TCP/IP 数据。

(2) 可以使用串口的DTR 脚。要使用这个方法， 首先要设置AT&D1， DTR 脚至少接地 1 秒然后拉高。这个方法可以从数据模式切换到命令模式。上报字串“OK” 表示模块当前处于命令模式。

(3) 对于TCP客户端链接，如果远端服务器断开了链接，模块会自动切换到命令模式。

(4) 对于TCP服务器链接，如果远端客户端断开了链接，模块也会自动切换到命令模式。

(5) 重启模块。

HTTP通信

本章节主要介绍SIM800C模块HTTP通信功能，主要分HTTP GET和HTTP POST。

HTTP和FTP通信功能详细使用说明请见：SIM800C Series_IP_Application_Note。

【HTTP GET】

相关指令：

HTTP GET测试截图1
AT指令 指令说明 返回值
AT+SAPBR=3,1,"Contype","GPRS" 配置承载场景1 OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET" 配置承载场景APN OK
AT+SAPBR=1,1 激活一个 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=2,1 查询 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=0,1 关闭 GPRS 上下文. OK
AT+HTTPINIT 检查HTTP连接状态 OK
AT+HTTPPARA="CID",1 设置HTTP会话参数 OK
AT+HTTPPARA="URL","www.sim.com" 设置HTTP会话参数 OK
AT+HTTPACTION=0 GET会话开始 OK
AT+HTTPREAD 读取HTTP服务器的数据 OK
AT+HTTPTERM 结束HTTP服务 OK

【HTTP POST】

相关指令：

HTTP POST测试截图
AT指令 指令说明 返回值
AT+SAPBR=3,1,"Contype","GPRS" 配置承载场景1 OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET" 配置承载场景APN OK
AT+SAPBR=1,1 激活一个 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=2,1 查询 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=0,1 关闭 GPRS 上下文. OK
AT+HTTPINIT 检查HTTP连接状态 OK
AT+HTTPPARA="CID",1 设置HTTP会话参数 OK
AT+HTTPPARA="URL","www.sim.com" 设置HTTP会话参数 OK
AT+HTTPDATA=100,10000 上传100字节数据，等待10000毫秒 OK
AT+HTTPACTION=1 GET会话开始 OK
AT+HTTPTERM 结束HTTP服务 OK

邮件收发

SIM800系列模块的 TCP/IP应用有两种连接模式，可以通过命令AT+CIPMUX=<n>来设置。

【发送邮件】

可发送普通邮件，可设置抄送人，可发送带附件的电子邮件，可发送编码为UTF-8的电子邮件等等，下文简单演示下发送普通邮件的操作。

电子邮件详细使用说明文档请见：SIM800C Series_Email_Application_Note。

发送邮件截图
发送邮件截图

相关指令：

AT指令 指令说明 返回值
AT+SAPBR=3,1,"Contype","GPRS" 配置承载场景1 OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET" 配置承载场景APN OK
AT+SAPBR=1,1 激活一个 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=2,1 查询 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=0,1 关闭 GPRS 上下文. OK
AT+EMAILCID=1 配置电子邮件参数 OK
AT+EMAILTO=30 配置电子邮件参数 OK
AT+SMTPSRV="smtp.ym.163.com",25 设置SMTP服务器地址和端口 OK
AT+SMTPAUTH=1,"kaloha@waveshare.net","123456" 设置用户名和密码 OK
AT+SMTPFROM="kaloha@waveshare.net","kaloha" 设置发送方地址和名字 OK
AT+SMTPRCPT=0,0,"kallanlw@163.com","kallanlw" 设置接受方 OK
AT+SMTPRCPT=1,0,"john@sim.com","john" 设置抄送方 OK
AT+SMTPSUB="Test" 设置邮件主题 OK
AT+SMTPBODY=19 设置邮件正文 OK
This is a new Email 邮件内容 OK
AT+SMTPSEND 发送邮件 OK

【收取邮件】

相关指令：

收取邮件截图
AT指令 指令说明 返回值
AT+SAPBR=3,1,"Contype","GPRS" 配置承载场景1 OK
AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET" 配置承载场景APN OK
AT+SAPBR=1,1 激活一个 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=2,1 查询 GPRS 上下文 OK
AT+SAPBR=0,1 关闭 GPRS 上下文. OK
AT+EMAILCID=1 配置电子邮件参数 OK
AT+EMAILTO=30 配置电子邮件参数 OK
AT+POP3SRV="pop.ym.163.com","kaloha@waveshare.net","123456",110 设置 POP3 服务器地址和账户信息 OK
AT+POP3IN 登录POP3 服务器 OK
AT+POP3NUM 得到邮件总数和总的大小 OK
AT+POP3LIST=1 得到第一封邮件的大小 OK
AT+POP3CMD=4,1 读取第一封邮件 OK
AT+POP3READ=1460 读取该邮件内容 OK

短信收发

SIM800系列模块的 TCP/IP应用有两种连接模式，可以通过命令AT+CIPMUX=<n>来设置。

【发送英文短信】

发送英文短信测试截图

测试步骤：

  1. AT+CMGF=1 ：设置短信模式为TEXT
  2. AT+CMGS="phone number"<回车> ，设置接收方手机号 ，然后会返回：“>”
  3. 发送需要的内容，如“Send massage test!”，结尾不需要回车
  4. 编辑完短信后以十六进制的格式发送1A发信息发送
    (1A是“CTRL+Z”的键值，用于告诉模块执行发送操作，也可以发送1B即“ESC”取消操作)
  5. 发送成功后模块返回+CMGS：15 确认发送成功




【接收英文短信】

接收英文短信测试截图

测试步骤：

  1. 手机上发送一条：“This is a receive test for SIM7600X！”到试验模块上
  2. 接受到信息时，串口会制动上报信息，“SM”， 20，代表存在 SM 里面有20条信息了，刚刚发的信息就是第 20 条
  3. 读取信息：AT+CMGR=20 读取第20条信息（AT+CMGL="ALL" 为读取所有信息）
  4. 删除信息：AT+CMGD=20，如下图所示
  5. 将显示的信息通过编码转换器转换成文本。

【发送中文短信】

发送中文短信测试截图

测试步骤：

  1. AT+CMGF=1 ，设置为文本模式
  2. AT+CSCS="UCS2" , 设置信息文本为UCS2编码集
  3. AT+CSMP=17,167,2,25 //设置文本模式参数。
  4. AT+CMGS="00310033003400330032003100310039003100300031"，设置接收方手机号的UCS2集；
  5. 等待返回>，此时发送进过转换的信息内容（00530049004D003700360030003000584E2D658777ED4FE16D4B8BD5）
  6. 结尾不需要回车，编辑完短信后以十六进制的格式发送1A发信息发送。


蓝牙调试

SIM800系列模块支持蓝牙3.0，支持SPP、OPP、HFP/HSP等功能。

下文主要演示蓝牙SPP串口通信功能。

蓝牙功能详细使用说明文档请见：SIM800C Series_BT_Application_Note。

【蓝牙串口功能】

蓝牙串口测试截图
手机蓝牙串口发送数据

相关指令：

AT指令 指令说明 返回值
AT+BTPOWER=1 打开蓝牙电源 OK
AT+BTHOST? 查询蓝牙名称和地址 返回蓝牙名称和MAC地址
AT+BTSCAN=1,10 搜索蓝牙附近的设备 返回搜索到的蓝牙设备信息
AT+BTPAIR=1,1 数字确认方式响应配对 OK
AT+BTACPT=1 接受客户端的连接请求 OK
AT+BTSPPSEND 发送数据 返回>可以开始输入数据，

发送16进制1A结束发送

AT+BTPOWER=0 断开蓝牙电源 OK

测试步骤：

  1. 准备一台安卓系统手机，安装蓝牙串口APP：Serial Bluetooth
  2. 模块发送AT指令打开蓝牙电源：AT+BTPOWER=1
  3. 查询模块自身的蓝牙名称和地址：AT+BTHOST?
  4. 打开手机蓝牙，搜索附近的蓝牙设备，找到模块的蓝牙名称和地址，发起连接请求
  5. 此时模块串口会收到提示（+BTPAIRING:”手机蓝牙名称”,地址,配对码），则发送确认配对：AT+BTPAIR=1,1
  6. 打开Serial Bluetooth（或扫描下图二维码），切换到Device，选择连接SIM800蓝牙
    Serial-Bluetooth-apk.png
  7. 此时模块串口会收到提示（+BTCONNECTING:”地址”,”SPP”），则发送接受连接请求：AT+BTACPT=1
  8. 模块发送数据：AT+BTSPPSEND，返回> 即可发送数据内容，发送16进制”1A”结束发送
  9. 蓝牙通信完毕后，断开蓝牙电源：AT+BTPOWER=0

接入树莓派使用

硬件连接

SIM800C GSM GPRS HAT板载树莓派GPIO接口，可直接插入各版本树莓派使用；下表为树莓派管脚与模块引脚连接情况（树莓派三代B+）：

与树莓派引脚连接图
SIM800C GSM/GPRS HAT Raspberry Pi
5V 5V
GND GND
RXD TXD (对应BCM的14)
TXD RXD (对应BCM的15)
PWR P7 (对应BCM的P4)

软件配置

【引脚初始化】

接入树莓派实物图

模块出厂默认PWR引脚是通过跳线帽跳选到树莓派的P4引脚，为确保SIM800C GSM/GPRS HAT接入树莓派后能正常工作，才需要初始化树莓派引脚的电平输出。

参考操作如下：

  • 下载树莓派代码，把SIM800C整个文件夹复制到/home/pi/ 路径下，
  • 命令行进入到/home/pi/目录下，执行指令
chmod 777 pi_gpio_init.sh
  • 设置开机初始化脚本，运行命令：
sudo nano /etc/rc.local
  • 在exit 0前面加入 (如下图所示)：
sh /home/pi/SIM800C/pi_gpio_init.sh

SIM800C-030.png

【串口配置】

由于树莓派串口默认用于终端调试，如需使用串口，则需要修改树莓派设置。

  • 执行如下命令进入树莓派配置：
sudo raspi-config
  • 选择Interfacing Options ->Serial ->no -> yes，关闭串口调试功能。
  • 打开/boot/config.txt文件，找到如下配置语句使能串口，如果没有，可添加在文件最后面：
enable_uart=1
  • 重启生效。

树莓派minicom调试

minicom AT指令测试

将模块插入树莓派中，安装minicom，minicom是linux平台串口调试工具： 

sudo apt-get install minicom

执行minicom -D /dev/ttyS0 可进入minicom串口调试界面

默认波特率为115200，ttyS0为树莓派3B/3B+的串口，Zero/2B为ttyAMA0

树莓派pppd拨号上网

在树莓派Raspbian系统，SIM800C支持通过串口进行pppd拨号上网，操作步骤如下：

1、安装ppp 

sudo apt-get install ppp

2、切换到root用户 

sudo  su

3、进入/etc/ppp/peers目录,复制provider文件并命名为gprs 

cd /etc/ppp/peers
cp provider gprs

4、打开并编辑gprs

SIM800C-032.png

5、运行命令后台启动拨号 

pppd call gprs &

6、关闭网卡 

ifconfig eth0 down
ifconfig wlan0 down

7、运行ifconfig命令可以看到ppp0网卡 

Ifconfig

SIM800C-034.png

8、此时若无法正常上网，提示dns解析不了，可增加如下命令配置路由表 

route add -net 0.0.0.0 ppp0


树莓派BCM2835例程

下载示例程序，把BCM2835整个文件夹拷贝到树莓派上，比如放到/home/pi/下，并改名为SIM800C。

【bcm2835安装】

进入SIM800C下的bcm2835目录，编译安装bcm2835库，执行指令： 

./configure & make & sudo make check & sudo make install

SIM800C-035.png

说明：如果编译出现问题，请参考FAQ的说明操作。

【编译和运行】

下面以编译和运行AT示例程序为例： 

cd /home/pi/SIM800C/bcm2835/examples/AT  
sudo make clean && sudo make && sudo ./main
  • 示例程序测试截图：

  • AT

  • SMS

树莓派python例程

【python示例演示】

进入SIM800C下的python目录，执行相应的示例程序，如send_message.py： 

python send_message.py

  • SMS

接入Arduino使用

硬件连接

接入UNO PLUS

硬件连接到开发板UNO PLUS / Arduino UNO：

SIM800C GSM/GPRS HAT UNO PLUS / Arduino UNO
5V 5V
GND GND
TX1 2
RX1 3

Arduino示例演示

  • SMS

接入Jetson Nano使用

硬件连接

Jetson Nano板载40Pin GPIO接口，SIM800C GSM/GPRS HAT可直接接入使用，Jetson Nano的终端访问串口不影响与SIM800C GSM/GPRS HAT（即Pin10和Pin8）串口通信。

SIM800C GSM/GPRS HAT Jetson Nano
5V 5V
GND GND
TXD 10 (Board编码)
RXD 8 (Board编码)
PWRKEY 7(Board编码)

SIM800C-036.png

Jetson Nano minicom串口调试

1、将SIM800C GSM/GPRS HAT接入Jetson Nano中，按下PWRKER键两秒后开机 2、使用SERIAL登录Jetson Nano终端，安装minicom，在终端下输入: 

sudo apt-get install minicom

3、运行minicom进行串口调试，在终端下输入 

sudo minicom -D /dev/ttyTHS1 -b 115200

4、 发送AT指令测试，退出时按下PWRKEY按键三秒后开始关机，退出minicom先按Ctrl+A，再按X，最后按ENTER
SIM800C-037.png

Python例程

安装函数库后 

sudo apt-get python3-pip
sudo pip3 install pyserial
sudo apt-get install p7zip

使用wget工具下载源码到Jetson Nano指定文件夹，复制下面命令 

mkdir -p ~/Documents/SIM800C_GSM_GPRS
wget -P ~/Documents/SIM800C_GSM_GPRS/ http://www.waveshare.net/w/upload/9/96/SIM800C_GSM-GPRS_HAT_Code.7z

进入刚创建并下载了源码的目录，使用p7zip工具解压到当前目录 

cd ~/Documents/SIM800C_GSM_GPRS/
sudo p7zip --uncompress SIM800C_GSM-GPRS_HAT_Code.7z
sudo chmod 777 -R Jetson\ Nano

SIM800C-038.png

AT

SIM800C GSM/GPRS HAT接入Jetson Nano，接入天线，按住PWRKEY按键两秒开机，退出时按下Ctrl+C。 进入Jetson Nano/AT目录，执行命令： 

cd ~/Documents/SIM800C_GSM_GPRS/Jetson\ Nano/AT/
sudo python3 AT.py

SIM800C-039.png

SMS

SIM800C GSM/GPRS HAT接入Jetson Nano，接小辣椒天线，例程使用了软件开机关机，无需按下按键进行开关机。本例程发送信息www.waveshare.com给指定号码后，会自动软件关机。用户使用SMS例程时，须先使用vim等工具更改SMS.py文件中第10行的号码，将*替换成数字，保留 ' 符号，vim使用请点击此句参考。
进入Jetson Nano/SMS目录，执行命令： 

cd ~/Documents/SIM800c_GSM_GPRS/Jetson\ Nano/SMS/
sudo python3 SMS.py

SIM800C-040.png

TCP

SIM800C GSM GPRS HAT接入Jetson Nano，接入小辣椒天线，例程使用了软件开机关机，无需按下按键进行开关机。
进入Jetson Nano/TCP目录，执行命令： 

cd ~/Documents/SIM800C_GSM_GPRS/Jetson\ Nano/TCP
sudo python3 TCP.py

SIM800C-041.png


说明：更多示例程序持续更新中… …

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