作者：陈广
日期：2021-4-24
拿到开发板后就可以开始学习AT指令了，首先从下面链接下载AT指令助手：
http://www.iotxfd.cn/down/NB-IOT/ATHelper.zip
AT指令助手的使用请参考以下文章：
http://article.iotxfd.cn/WSN/AT-ABC
解压后打开ATHelper文件夹，然后双击ATHelper.exe文件启动AT指令助手。选择正确的串口号将电脑连至开发板。按自锁按钮启动开发板后，在AT指令助手中输入第一个命令：AT，单击圆形绿色按钮发送指令（注意：AT指令必须以\r\n结尾，指令助手可以自动添加，如果是其它串口工具需手动自行添加），此时发现无任何响应。请注意，这里是一个坑，我开发板买回来后试了半天才发现，起初还以为开发板出问题了，直到看硬件手册才知道开发板通电后需要给PWR_ON/OFF引脚高电平2秒才能启动开发板。有点坑，真不知道在开发板上没有主控的情况下，如何去给这个引脚2秒的高电平。请按住开发板上的【PWR】键，直到指令助手中出现如下字样后松手：
*ATREADY: 1
+CFUN: 1
+CPIN: READY
此时表明开发板已经启动。再次发送AT指令，如果返回OK，则说明可以正常使用开发板了。
在学习AT指令之前，首先需要掌握芯片的睡眠模式，否则在实验过程中会深受困扰。而要理解睡眠模式，首先需要理解NB-IOT的省电模式。NB-IOT与其它通信技术相比，最为重要的特点就是省电，NB-IOT节点往往要求其电池可以使用几年。NB-IoT支持三种省电模式：
我们从简单到复杂的顺序介绍这三种模式。
我们在编写串口或Socket程序的时候经常会用到while(1)循环来不停地判断通信端口是否有数据到达，使用这种方法表明需要永不停歇地工作，自然会永不停歇地耗电。那么如果要省电，我们很自然地想到，是不是可以时不时地偷下懒呢？所以DRX模式应运而生，如下图所示：
如上图所示，终端首先判断是否有下行数据（接收数据），然后休息一小段时间，然后再接收数据再休息...。这里所说的休息在M5311给出的资料里叫浅睡眠，定义为：关闭部分外设功能，串口无响应，串口输入AT指令可唤醒浅睡眠。 而一个接收数据+休自己的周期称为DRX周期，这个周期的时间由运营商网络侧设置决定，一般为1.28秒至10.24秒。也就是说，如果核心网有下行数据，最迟10.24秒后可以接收到，有一些延时，但如果对于实时性要求不太高的业务是可以接受的。
需要注意，我们在之后的学习过程中，需要主动发送AT指令，AT指令发送完成后只要几秒钟没有动作，芯片就会进入浅睡眠状态。此时再发送AT指令往往不会有反应，多发一次就可以了。
DRX虽然已经很省电了，但省得还不够狠，有规律地拿掉部分接收数据状态（正规的称呼应当为：寻呼监听），拉长浅睡眠时间，于是产生了新模式：eDRX，如下图所示：
此时，终端只有在寻呼时间窗口（Paging Time Window，PTW）内可以接收到数据，功耗相比DRX大为降低，但无法接收到数据的时间从DRX的最长10.24秒变成了eDRX的最长2.92小时。
eDRX是不是已经足够省电了呢？当然不是，假设电表上安装NB-IOT，每天只上报一次数据，eDRX每天至少也会被唤醒8次，对于这种情况来说是有点浪费了。更重要的是，浅睡眠状态耗电1mA，有点多了，可不可以把能关的都关掉，接近关机，把耗电大幅降低呢？深度睡眠，即PSM就是为此准备的。我们看看M5311中对深度睡眠的定义：PSM 模式，外设断电、AT命令任务终止、UART无响应，触发WAKEUP_IN下降沿可唤醒深度睡眠。 PSM模式如下图所示：
上图中的TAU为Tracking Area Update（跟踪区更新）。PSM和eDRX非常类似，只是PSM在非寻呼监听状态时由浅睡眠状态变为深度睡眠状态，深度睡眠的电流很感人，为0.005mA。为电池使用个8至10年打下了坚实的基础。终端何时进入PSM状态，以及在PSM状态驻留的时长由核心网和终端协商，如果IOT设备支持PSM，在附着或TAU过程中，将向网络表明其能力，从而两者之间协商好定时器值。PSM模式的寻呼监听状态以及睡眠时长由定时器T3324（Active Timer）和T3412（Extended TAU）决定。
现在别说一天上传一次信息，大半年发一次信息都没问题。请注意，实际上先有PSM才出现eDRX的。
AM22E芯片默认使用的是PSM省电模式，下面演示如何使用AT指令查询T3324和T3412定时器的值。
连接开发板，输入AT指令：AT+CPSMS?，结果如下所示。
注意，如果输入指令没有响应，可能处于浅睡眠状态，需再发一次指令。如果还没有响应，说明进入了深睡眠状态，此时需按下开发板上的WAKEUP键唤醒，然后再输入指令。可以先输入
ATE0指令关闭AT指令回响。
>>>>>>>>>> AT+CPSMS?
+CPSMS: 1,,,"00100011","00100010"
OK
响应内容表明了是否启用了PSM模式以及定时器的时长，如下图所示：
定时器时长由八位二进制字串表示，其中高3位表示Timer单位，低5位表示Timer数值。
| Bit8 | Bit7 | Bit6 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 指示Timer单位为2秒 |
| 0 | 0 | 1 | 指示Timer单位为1分钟 |
| 0 | 1 | 0 | 指示Timer单位为1/10小时 |
| 1 | 1 | 1 | 指示Timer不使用 |
所以，我们刚才查询到的T3324定时器值为：00100010，其高3位值为001，表明定时器单位为1分钟；低5位的值为00010，转换为十进制为：2。所以最终T3324定时器时长为 1分钟*2 = 2分钟。
| Bit8 | Bit7 | Bit6 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 指示Timer单位为10分钟 |
| 0 | 0 | 1 | 指示Timer单位为1小时 |
| 0 | 1 | 0 | 指示Timer单位为10小时 |
| 0 | 1 | 1 | 指示Timer单位为2秒 |
| 1 | 0 | 0 | 指示Timer单位为30秒 |
| 1 | 0 | 1 | 指示Timer单位为1分钟 |
| 1 | 1 | 0 | 指示Timer单位为320小时 |
| 1 | 1 | 1 | 指示Timer不使用 |
刚才查询到的T3412定时器值为：00100011，其高3位值为001，表明定时器单位为1小时；低5位为00011，转换为十进制为：3。所以最终T3412定时器时长为 1小时*3 = 3小时。
可以通过WAKEUP_OUT引脚和STATE引脚的电平输出观察睡眠模式的动作，这两个引脚我都接了LED灯。但默认情况下，这项功能是关闭的，每次开机都需要输入AT指令才能将其打开。
AT+CMSYSCTRL=1,1
WAKEUP_OUT引脚电平与深度睡眠对应关系如下：
| WAKEUP_OUT | 睡眠状态 |
|---|---|
| 高电平（LED灯亮） | 唤醒状态 |
| 低电平（LED灯灭） | 深度睡眠 |
AT+CMSYSCTRL=0,1
STATE引脚电平与浅睡眠状态的对应关系如下：
| STATE | 睡眠状态 |
|---|---|
| 高电平（LED灯亮） | 浅睡眠 |
| 低电平（LED灯灭） | 唤醒睡眠 |
AT+CMSYSCTRL=0,1后面的两个整数含义为：
第一个整数表示要操作的引脚：
0：选择操作STATE（Pin21）引脚
1：选择操作WAKEUP-OUT（Pin16）引脚
第二个整数表示模式，默认值为0：
0：禁止电平输出
1：启动睡眠指示功能，允许电平输出
2：第一个整数为0时才能使用。开启STATE引脚的EPS注册状态输出。
注意，WAKEUP_UP灯亮表示处于唤醒状态，而STATE灯亮表示处于浅睡眠状态，两者正好相反。进入深度睡眠状态后，两盏灯都会灭掉。
现在，可以用肉眼观察AM22E芯片默认的省电状态了。开发板断电后重新上电（注意，必须要重新上电方能观察到以下现象），长按PWR键启动开发板，输入如下命令：
*ATREADY: 1
+CFUN: 1
+CPIN: READY
>>>>>>>>>> AT
AT
OK
>>>>>>>>>> ATE0 //关闭回响
ATE0
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=0,1 //启用浅睡眠指示
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=1,1 //启用深度睡眠指示
OK
注意，>>>>>>>>>>后面的是用户输入的命令，其它都是返回内容。
可以观察到，命令完成后，WAKEUP_UP（橙色）灯点亮，表示不处于深度睡眠状态。隔一小段时间不发送命令后，STATE（蓝色）灯开始闪烁，表示进入PTW状态，STATE灯亮表示进入IDEL状态，STATE灯灭表示进行寻呼监听状态，此时如输入AT指令，第一次不会有响应（作用为将芯片从浅睡眠状态唤醒），第二次则会有响应。2分钟后两盏灯均灭掉，表示芯片进入深度睡眠状态，这里输入任何命令都不会响应，按下WAKEUP按钮可唤醒深度睡眠，这里再输入命令就有响应了。如果停止输入AT指令，很快芯片又再次进入深度睡眠状态，这次不会再有浅睡眠过度了，再次进入PTW状态需等待3小时以后。
为了更好地观察PSM的运行，我们将T3324和T3412定时器的时长大幅缩短，T3324设置为1分钟，T3412设置为3分钟。输入如下命令：
>>>>>>>>>> AT
OK
>>>>>>>>>> ATE0
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=0,1 //浅睡眠指示
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=1,1 //深度睡眠指示
OK
>>>>>>>>>> AT+CPSMS=1,,,"10100011","00100001" //T3324：1分钟；T3412：3分钟
OK
观察指示灯，TAU时间大概在10秒左右。我使用秒表测试定时器时间，基本准确。如果再把时间缩短，则结果将不准确，甚至根本无法进入深度睡眠状态。注意，这个更改是永久性的。我设置T3324：30秒；T3412：2分钟，未重启开发板时测试不准确，但重启后又准确了，大家有兴趣的话可以自行尝试摸索出最短时间。
AM22E模组默认使用的是PSM模式，PSM的特点是找到设备需要花费很长的时间，如果NB-IOT的使用场景是共享单车，PSM肯定是不合适的，总不能开个锁需要用户等上2分钟吧！这种情况下，需要将省电模式设置为eDRX。eDRX的设置使用如下命令：
其中：
<mode>表示终端是否启用eDRX。
<AcT-type>指示接入技术类型。
<NW-provided_eDRX_value>表示eDRX周期值，用一个4-bit二进制串表示，含义如下：| Bit3 | Bit2 | Bit1 | Bit0 | eDRX周期（秒） |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 0 | 20.48 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 40.96 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 81.92 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 163.84 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 327.68 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 655.36 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1310.72 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 2621.44 |
<Paging_time_window>表示寻呼时间窗口的时间，用一个4-bit二进制串表示，含义如下：| Bit3 | Bit2 | Bit1 | Bit0 | PTW（秒） |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 2.56 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 5.12 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 7.68 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 10.24 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 12.8 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 15.36 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 17.92 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 20.48 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 23.04 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 25.6 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 28.16 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 30.72 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 33.28 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 35.84 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 38.4 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 40.96 |
接下来可以设置eDRX模式了，依次输入如下命令：
>>>>>>>>>> ATE0
ATE0
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=0,1 //浅睡眠指示
OK
>>>>>>>>>> AT+CMSYSCTRL=1,1 //深度睡眠指示
OK
>>>>>>>>>> AT+CPSMS=0,,,"10100011","00100001" //关闭PSM
OK
>>>>>>>>>> AT*EDRXCFG=1,5,"0010","0011" //启用eDRX，并将eDRX周期设置为2.48秒，PTW设置为10.24秒
OK
指令完成后，观察指示灯，WAKEUP_UP（橙色）灯处于常亮状态，表明不会再进入深度睡眠状态。STATE（蓝色）灯闪烁表明模块处于PTW时间窗口内，常亮则表示不再进行寻呼监听，处于浅睡眠状态。
注意：M5311模块并不支持DRX，但可将PTW时间和eDRX周期设置为相同值，其效果与DRX相同。
之前为讲解省电模式已经简单介绍了睡眠模式，这里还是要单独拎出来做详细介绍的。
模组在以下四种情况下，若在条件成立前 10s 内无 AT 命令输入，会进入深度睡眠模式：
注意：若在模组睡眠前，输入 AT 命令，若此时即使满足睡眠条件，模组仍然会维持 10s 的唤醒状态；若持续输入间隔小于 10s 的 AT 命令，模组在发送 AT 命令期间将持续维持唤醒，直到最后一条 AT 命令输入完成后 10s，模组才能在满足睡眠条件下进入睡眠；若要实现发送完最后一条 AT 命令立即进入深/浅睡眠，可输入 AT*ENTERSLEEP。
进入深度睡眠后 AT 命令不会做应答，且输入 AT 命令无法唤醒模组，深度睡眠可以通过将WAKEUP_IN由高电平拉至低电平方式（按下WAKEUP按钮）唤醒，唤醒模组后，可保持唤醒状态的默认时间长为 10s（可通过 AT*WAKETIME 指令配置唤醒时长），期间发送 AT 有响应：
模组在以下情况下，若在条件成立前 10s 内无 AT 命令输入，会进入到浅睡眠模式：
进入浅睡眠以后，可以通过以下方式唤醒，唤醒时间默认为 10s，期间发送 AT 有响应：
AT。关闭睡眠以后，模组将维持在唤醒状态。例如：
AT+SM=LOCK //关闭睡眠，模组维持唤醒状态，输入 AT 命令有响应。
//仅生效一次，重启或深睡眠唤醒后该设置失效。
OK
AT+SM=LOCK_FOREVER //永久关闭睡眠，模组维持唤醒状态，输入 AT 命令有响应。
//重启模组后该设置依然生效。
OK
在学习阶段，可以考虑永久关闭睡眠，可以省去很多麻烦。
打开睡眠使用如下命令：
AT+SM=UNLOCK //打开睡眠，模组会进入相应的深睡眠或浅睡眠模式。
//仅生效一次，重启或深睡眠唤醒后该设置失效。
OK
AT+SM=UNLOCK _FOREVER //永久打开睡眠，模组会进入相应的深睡眠或浅睡眠模式。
//重启模组后该设置依然生效。
OK
需要注意，永久设置命令输入完成后需按PWR按钮或RESET按钮重启开发板方能永久生效，直接给模组断电将无效，重启后又恢复原样，这个坑折腾了我半天。
关于省电模式的指令，这里并没有讲解完毕，不过这些也够了，要详细了解，请参考M5311的AT指令手册。
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