SIM7020C NB-IoT HAT

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说明

SIM7020C NB-IoT HAT

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基本信息 分类： NB-IoT模块 {{{userDefinedInfo1}}}： {{{userdefinedvalue1}}} {{{userDefinedInfo2}}}： {{{userdefinedvalue2}}} {{{userDefinedInfo3}}}： {{{userdefinedvalue3}}} 品牌： Waveshare

功能简介 特性 树莓派NB-IoT扩展 ' 无特性，不解释 ' 无特性，不解释 ' 无特性，不解释 ' 无特性，不解释 接口 UART RPi

相关产品 ♦ SIM7070G Cat-M/NB-IoT/GPRS HAT ♦ SIM7080G Cat-M/NB-IoT HAT ♦ SIM7000C NB-IoT HAT ♦ SIM7020C NB-IoT HAT ♦ Pico-SIM7020C-NB-IoT ♦ SIM7600CE 4G HAT ♦ SIM7600G-H 4G HAT ♦ SIM7600E LTE Cat-1 HAT ♦ A7600C1 Cat-1/GSM/GPRS HAT ♦ A7670C Cat-1 HAT ♦ SIM800C GSM/GPRS HAT ♦ GSM/GPRS/GNSS HAT ♦ GSM/GPRS/GPS Shield (B) ♦ SIM7600G-H-M.2 ♦ SIM7600G-H-PCIE ♦ {{{Product2}}} ♦ {{{Product3}}} ♦ {{{Product4}}} ♦ {{{Product5}}} —— 类目1 —— ♦ 类目1 列表1 ♦ 类目2 列表2 ♦ 类目3 列表3 ♦ 类目4 列表4 ♦ 类目5 列表5

产品概述

本产品是一款具有NB-IoT(窄带物联网)功能的树莓派扩展板，具有低功耗、低成本、广覆盖等优点，适用于新型的智能仪表和远程控制等物联网应用。

产品特性

• 适用于Raspberry Pi Zero/Zero W/Zero WH/2B/3B/3B+
• 支持TCP、UDP、LWM2M、HTTP、MQTT等功能
• 板载USB接口，可用于软件调试等
• 板载两路UART接口，可用于AT指令收发和更新固件(仅UART2)
• 引出控制引脚，可接入Arduino/STM32等主控板
• 板载电平转换电路，默认为3.3V工作，可通过跳线帽设置成5V
• 板载SIM卡槽，支持NB-IoT专用卡
• 板载2个LED指示灯，方便查看模块运行状态
• 支持串口波特率范围300bps ~ 921600bps (默认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(SAT Class 3、GSM 11.14 Release 98、USAT)
• 提供完善的配套资料手册(Raspberry/Arduino/STM32等示例程序)

通信参数

• 支持频段
  • B1/B3/B5/B8 (支持电信/联通/移动的NB-IoT卡)
• 传输功率
  • Class 3 (0.25W@LTE)
• 数据传输
  • 上行：≤62.5Kbps
  • 下行：≤26.15Kbps
• 短消息
  • 文本和PDU模式(须SIM卡本身支持)

其他参数

• 供电电压：5V
• 逻辑电压：5V / 3.3V (默认为3.3V)
• 休眠模式电流：1.2mA(@DRX=2.56s)
• 省电模式电流：9uA
• 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SIM7020模块前除了micro USB线、LTE天线外，还需要另外准备以下东西：

• 一张NB-IoT专用卡（电信、移动或联通）
• 串口模块（推荐用CP2102 USB UART Board）

接线说明：

SIM7020C-NB-IoT HAT	CP2012或其他串口模块
5V	5V
GND	GND
RX1	TXD
TX1	RXD

硬件连接操作：

1. 将NB-IoT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SIM7020X的串口1（或串口2），再用USB线连入电脑。
3. 给SIM7020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，
6. 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SIM7020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：SIM7020 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+CGREG?	查询网络注册状态	OK
AT+CGACT?	查询PDP状态	OK
AT+COPS?	查询网络信息	OK
AT+CGCONTRDP	查询网络状态	OK
AT+CFUN=0	关闭RF	OK
AT*MCGDEFCONT	配置APN，如：AT*MCGDEFCONT="IP","3GNET"	OK
AT+CFUN=1	开启RF	OK

TCP/IP通信

本文主要介绍SIM7020模块TCP/IP通信功能。

SIM7020模块不支持透传，不支持 server 模式。

SIM7020 TCP/IP默认是多路client架构，共支持5路sockets，包括TCP或者UDP。

TCP/IP通信前，先根据上文“硬件配置”和“简单联网测试”操作，确保模块联网正常。

SIM7020模块TCP、UDP通信以及DNS解析和Ping功能。

说明：AT指令详细说明可参阅：SIM7020 系列_TCPIP协议_应用文档_V1.01，后续模组固件升级，对应的AT指令有可能更新。

【TCP Client】

TCP Client测试截图

相关指令：

AT指令	指令说明	返回值
AT+CSOC=1,1,1	创建 TCP socket, <socket_id>=0	OK
AT+CSOCON=0,2317,"118.190.93.84"	连接远端server	OK
AT+CSOSEND=0,0,"Hello World"	发送数据	OK
AT+CSOCL=0	关闭socket	OK
AT+CSOSENDFLAG	使能发送ACK 回执	OK
AT+CSORCVFLAG	使能接收ACK 回执	OK
AT+CSOCON?	检查通信端口和类型	OK

【UDP Client】

UDP Client测试截图

相关指令：

多路sockets测试截图

AT指令	指令说明	返回值
AT+CSOC=1,2,1	创建 UDP socket, <socket_id>=0	OK
AT+CSOCON=4,524,"116.247.119.165"	连接远端server	OK
AT+CSOSEND=4,0,"Waveshare"	发送数据	OK
AT+CSOCL=0	关闭socket	OK
AT+CSOSENDFLAG	使能发送ACK 回执	OK
AT+CSORCVFLAG	使能接收ACK 回执	OK
AT+CSOCON?	检查通信端口和类型	OK

【多路sockets】

本例演示SIM7020模块同时使用5路SOCKETS通信，相关指令参考TCP Client和UDP Client。

【DNS解析和Ping功能】

模块须正常注册上网络后，才能使用DNS解析和Ping功能，相关AT指令如下：

AT指令	指令说明	返回值
AT+CIPPING	Ping指令，如：AT+CIPPING="61.135.169.121"	OK
AT+CDNSGIP	解析服务器，如：AT+CDNSGIP="www.baidu.com"	OK

HTTP通信

本文主要介绍SIM7020模块HTTP通信功能，主要分HTTP GET和HTTP POST。

相关的AT指令详细说明可参阅：SIM7020 Series_HTTP_Application_Note。

HTTP GET测试截图1

HTTP GET测试截图2

【HTTP GET】

相关指令：

AT指令	指令说明	返回值
AT+CHTTPCREATE="https://www.waveshare.com/"	创建HTTP Host示例	OK
AT+CHTTPCON=0	连接 server	OK
AT+CHTTPSEND=0,0,"/index.html"	发送 http 请求	OK
AT+CHTTPDISCON=0	断开连接	OK
AT+CHTTPDESTROY=0	释放销毁 HTTP 示例	OK
AT+CHTTPCREATE?	检查HTTP连接状态	OK

说明：测试HTTP相关指令时，因NB-IoT网络问题，AT应答时间相对较长，请耐心等候。

【HTTP POST】

相关指令：

HTTP POST测试截图

AT指令	指令说明	返回值
AT+CHTTPCREATE="http://139.217.9.49:8080/"	创建 HTTP 服务器端	OK
AT+CHTTPCON=0	连接 server	OK
AT+CHTTPSEND=0,0,"/index.html"	发送 http 请求	OK
AT+CHTTPDISCON=0	断开连接	OK
AT+CHTTPDESTROY=0	释放销毁 HTTP 示例	OK
AT+CHTTPCREATE?	检查HTTP连接状态	OK

说明：测试HTTP相关指令时，因NB-IoT网络问题，AT应答时间相对较长，请耐心等候。

MQTT通信

本文主要介绍SIM7020模块MQTT通信功能。
相关的AT指令详细说明可参阅：File:SIM7020系列_MQTT(S)协议_应用文档_V1.05.pdf

MQTT订阅主题和发布消息

下文为方便演示MQTT通信功能，下文以连接阿里云为例进行测试。

相关指令：

AT指令	指令说明	返回值
AT+CMQNEW="productKey.iot-as-mqtt.cn-shanghai.ali yuncs.com","1883",12000,1024	创建 MQTT 连接	+CMQNEW: 0 OK
AT+CMQALICFG=0,"productKey","deviceName", "deviceSecret"	设置阿里云设备参数	OK
AT+CMQALICON=0,600,1	发送 MQTT 请求，连接阿里云	OK
AT+CMQSUB=0,"/productKey/deviceName/TEST1 ",1	订阅主题	OK
AT+CMQPUB=0,"/productKey/deviceName/TEST1", 1,0,0,16,"3132333435363738"	发布主题和消息	OK +CMQPUB:0,"/productKey/deviceName/TEST1", 1,0,0,16,"3132333435363738"
AT+CMQUNSUB=0,"/productKey/deviceName/TEST1"	取消订阅主题	OK
AT+CMQDISCON=0	断开 MQTT 连接	OK

说明：测试MQTT相关指令时，因NB-IoT网络问题，AT应答时间相对较长，请耐心等候。详细过程请参考：SIM7020X NB-I0T HAT 通过MQTT携手阿里云

接入树莓派使用

硬件连接

SIM7020X NB-IoT 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

SIM7020X NB-IoT 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SIM7020X NB-IoT 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，放到/home/pi路径下，

wget https://www.waveshare.net/w/upload/2/25/SIM7020X-NB-IoT-HAT-DEMO.7z

• 命令行进入到/home/pi/SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code/Raspberry 目录下，执行指令

chmod 777 sim7020_nbiot_hat_init

• 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/SIM7020X/sim7020_nbiot_hat_init

【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

树莓派示例程序演示

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SIM7020X。

【bcm2835安装】

• 安装BCM2835， 打开树莓派终端，并运行以下指令

wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.70.tar.gz
tar zxvf bcm2835-1.70.tar.gz 
cd bcm2835-1.70/
sudo ./configure
sudo make && sudo make check && sudo make install
# 更多的可以参考官网：http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

【编译和运行】

树莓派示例程序结构图参考下图：

下面以编译和运行AT示例程序为例：

cd /home/pi/SIM7020X/examples/AT
sudo make clean && sudo make && sudo ./main

• 示例程序测试截图：

• 

  AT

• 

  TCP

• 

  UDP

接入STM32使用

硬件连接

SIM7020X NB-IoT HAT引出了串口控制引脚，可用于接入STM32单片机使用；下表为STM32F103R管脚与模块引脚连接情况（微雪Open103V）：

与STM32引脚连接图

SIM7020X NB-IoT HAT	STM32F103
5V	5V
GND	GND
RXD	PA2 (对应USART2的TX)
TXD	PA3 (对应USART2的RX)

STM32示例程序演示

• 说明：测试TCP例程还需要额外的串口通信模块接入到开发板的USART1接口，以获取程序运行后打印输出的提示信息。

• 

  TCP

接入Jetson Nano使用

Jetson Nano板载类似RaspberryPi 40Pin GPIO接口，SIM7020C NB -IoT HAT可直接接入使用，Jetson Nano的终端访问串口不影响与SIM7020C NB -IoT HAT（即Pin14和Pin15）串口通信。

Jetson Nano实物连接图

SIM7020C-NB-IoT HAT	Jetson Nano
5V	5V
GND	GND
TXD	14 (BCM编码)
RXD	15 (BCM编码)
PWR	4(BCM编码)

Jetson Nano minicom串口调试

1、将SIM7020X NB-IoT 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

Python例程

安装函数库

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

wget -P ~/Documents/ http://www.waveshare.net/w/upload/3/3d/SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-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，并更改读写执行权限

cd ~/Documents
sudo p7zip --uncompress SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code.7z
sudo chmod 777 -R SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code

AT

SIM7020C NB-IoT HAT接入Jetson Nano，按PWRKEY键两秒开机
进入JetsonNano/AT目录，执行命令：

cd ~/Documents/SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code/JetsonNano/AT/
sudo python3 AT.py

TCP

SIM7020C NB-IoT HAT接入Jetson Nano，若SIM7020C NB-IoT HAT未开机，按PWRKEY键两秒开机

cd ~/Documents/SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code/JetsonNano/TCP/
sudo python3 TCP.py

UDP

SIM7020C NB-IoT HAT接入Jetson Nano，若SIM7020C NB-IoT HAT未开机，按PWRKEY键两秒开机

cd ~/Documents/SIM7020X-NB-IoT-HAT-Demo-Code/JetsonNano/UDP/
sudo python3 UDP.py

Arduino例程

硬件连接

SIM7020C NB-IoT HAT连接到开发板UNO PLUS / Arduino UNO和CP2102 USB UART Board。其中UNO的PIN10(RX)和PIN11(TX)为软件模拟串口,硬件连接和测试结果如下如图所示：

安装Arduino库

下载解压示例程序，
把Waveshare_SIM7020X_Arduino_Library文件夹复制到Arduino IDE安装路径下的Library目录下
打开Arduino IDE --> File -->Examples -->Waveshare_SIM7020X_Arduino_Library，然后选择运行对应的示例程序：

Arduino示例演示

说明：更多示例程序持续更新中… …

资料

文档

• 原理图

程序

• 示例程序

软件

• SIM7020串口测试工具(带AT指令)
• MQTT测试工具

数据手册

• File:SIM7020 Series_AT Command Manual_V1.03.pdf
• File:SIM7020 Hardware Design_V1.02.pdf
• File:SIM7020 Series_HTTP_Application Note_V1.02.pdf
• File:SIM7020 Series_TCPIP_Application_Note_V1.02.pdf
• File:SIM7020 Series_MQTT(S)_Application Note_V1.05.pdf

相关应用案例

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FAQ

问题：SIM7020如何进行固件升级？

请参考以下视频：
http://www.waveshare.net/w/upload/d/de/SIM7020C-upgrade-video.mp4
其相关工具在以下链接下载：
http://www.waveshare.net/w/upload/1/1c/SIM7020-upgrade-tool.zip

问题：SIM7020X如何固定频带？

SIM7020_Series_AT_Command_Manual_V1.03

问题：SIM7020X无法注册到网络 ？

• 确认SIM卡是否接入；
• 确认SIM卡的网络运营商的频段是否支持SIM7020X；
• 确认当地是否覆盖了运营商的NB-IOT网络。

问题：SIM7020X可以通过板载的USB口来测试AT指令么？

不可以的，SIM7020X板载的USB仅用来供电，使用时外接DC 5V供电。

问题：SIM7020X怎么进入睡眠模式？

1. 按下PWRKET按键3-5秒进入睡眠模式
2. 发送以下AT指令进入睡眠模式,进入睡眠模式后可将DTR引脚拉高3-5秒开机

AT+CPOWD=1

问题：SIM7020X怎么进入低功耗模式？

• 发送以下AT指令进入睡低功耗模式和退出低功耗模式

AT+CPSMSTATUS=1
AT+CPSMSTATUS=0

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问题：在编译BCM2835库，出现Makefile:327:recipe for target 'aclocal.m4' failed

• 执行：autoreconf -vfi ，再重新编译，详见下图：

技术支持

联系人：黄工
EMAIL：3005423122@qq.com
电话：0755-83040712
QQ：3005763927
微信：扫下方二维码添加

说明：进行售后服务前，请准备好客户信息（定货单位、定货人等），以供验证