IoT/透过oc_lwm2m/boudica150 源码中的AT指令序列，分析NB-IoT接入华为云物联网平台IoTDA的工作机制

概述

在一个不断探索的过程中，我们已经可以真正的将NB-IoT设备以安全的方式接入打破IoTDA平台，包括使用PC-AT指令、使用MCU-AT指令及其数据处理代码，也已经了解了NB-IoT-AT的实现机制。本文我们将继续深入，详谈 NB-IoT设备是如何通过不同的AT指令，先接入运营商网络，再接入华为云物联网平台的。

@HISTORY
我们已经从<实验5 基于NB-IoT的智慧农业实验> 的乌龙坑里爬了出来。并有了以下知识点作为后文分析的支撑知识：
0、PC-AT指令的部分设置是存储在模组内的，即使MCU-AT不执行这些操作，也会成功连接！
1、NB-IoT通信模组通过串口以AT指令形式与MCU通信。
1、注册NB-IoT设备时，设备标识只能是IMEI国际移动设备识别码？Yes
2、在当下连接到IoTDA，是否必须启用DTLS？不再支持5683非安全接入？Yes
3、NB-IoT设备密钥格式，在代码中以数组字符串定义，和Wifi设备不一样？Yes

@NOTE
转载请标明出处，https://blog.csdn.net/quguanxin/category_12929470.html

指令调用顺序

在 #<IoT/实现和分析 NB-IoT+DTLS+PSK 接入华为云物联网平台IoTDA过程，总结避坑攻略># 文中，我们已经实现了较完整和准确的设备安全（PSK+DTLS）接入IoTDA的程序，并详细分析了 boudica150_boot 上层的调用关系，在 boudica150_boot 函数中被循环执行的指令序列如下。结合上文以及 #<IoT/基于NB28-A/BC28-CNV通信模组使用AT指令连接华为云IoTDA平台># 中的表述，我们将展开更细致的NB-IoT设备AT指令接入运营商网络和接入华为云物联网平台过程和原理的分析。

//如下过程的外层是while(1)//Do：执行命令 AT+NRB 重启UE 即重启我们的NB-IoT通信模组 并延时等待10sboudica150_reboot();
//Do：执行ATE0,等待返回OK /禁用模组对接收到的AT指令的回显（Echo）/什么是回显下文另谈boudica150_set_echo (0);
//Do： 设置UE是自动还是手动触发以注册IoT平台 /这就是一个本地设置操作，些模组内存或KV? 应该会立即返回Okboudica150_set_regmode(1);
//Do：使能 +CME ERROR: <err> 结果码 https://blog.csdn.net/quguanxin/article/details/146547709boudica150_set_cmee(1);
//Do：关闭AUTOCONNECT自动连接,本质上是想关闭CFUN射频
//cgatt and cfun must be called if autoconnect is falseboudica150_set_autoconnect(0);    
//Do：设置通信模组支持的频带（依据SIM卡运营商选择，或默认选择全部支持的频段）/Band20并不被支持，需要修改掉boudica150_set_bands(bands);
//Do：AT+CFUN=1 使能射频boudica150_set_fun(1);
//Do：AT+COPS=0 设置自动注册网络/源码中实参plmn==NULLboudica150_set_plmn(plmn);
//Do：由于apn==NULL,呼应plmn==NULL;本质上该函数内部什么也没干，直接返回trueboudica150_set_apn(apn);
//Do：参见PC-AT指令，设置CDP服务器boudica150_set_cdp(server,port);
//Do：开启dtls /river.qu 202506boudica150_set_dtls(1);
//Do：设置 PSK ID 和 PSK /river.qu 202506boudica150_set_psk(s_boudica150_oc_cb.oc_param.app_server.psk_id, s_boudica150_oc_cb.oc_param.app_server.psk);
//Do：AT+CGATT=1boudica150_set_cgatt(1);
//Do：AT+NNMI=1 /使能新消息指示和数据，会返回当前所有缓存的消息boudica150_set_nnmi(1);
//Do：检测网络附着状态/重复执行AT+CGATT?查询指令if(false == boudica150_check_netattach(16)) {continue;}
//Do：等待模组程序成功创建所需要的lwm2m对象if(false == boudica150_check_observe(16)) {continue; //we should do the reboot for the nB}     

@NOTE 要意识到一个事情是，以上函数内部几乎都有等待反馈返回的过程，器本质上是在等信号量（后续其他文会继续讲述这块）。这些返回大多是瞬时完成的，因为它们不涉及到与基站或平台的交互，是由模组固件程序本地直接处理并完成的。

具体接入指令分析

部分指令分析请参考 #<PC-AT实验># 。

ATE0 关闭回显

所谓的回显，是在主机端显示你发送出去的AT指令。

AT+QREGSWT 设置（平台）注册模式

AT+QREGSWT=1 该命令用于在重启模块后设置注册模式：

如果不需要使用 LwM2M 物联网平台，必须使用命令 AT+QREGSWT=2 禁用注册功能。该命令只有在使用 AT+NRB 重启 UE 后才生效，若不禁用注册功能会使 UE 从网络中分离，造成相关服务（例如 TCP/UDP）失败。

连接到网络后自动触发注册，这里的网络是指？这里的注册是像谁发起？

这里的“网络”指 蜂窝移动网络，具体为NB-IoT无线接入网（RAN）和核心网（EPC/5GC），包括以下关键节点：
基站（eNodeB/gNB）：提供无线信号覆盖。
移动管理实体（MME/AMF）：负责终端接入认证和位置管理。
数据网关（PGW/UPF）：提供互联网或专网连接。
连接过程： 模组通过PLMN（公共陆地移动网络）搜索并附着到运营商网络，完成空口同步、鉴权、默认承载建立等流程。

而注册对象是，LwM2M物联网平台（如华为OceanConnect、移动OneNET）
无论是 =0（手动注册）、当 =1（自动注册），其注册对象都是物联网平台。手动注册时，要通过AT+QLWSREGIND命令显式触发。而自动触发的时机在，模组重启后成功连接蜂窝网络（完成PSM激活或eDRX唤醒），此时，模组通过CoAP协议向LwM2M服务器（如coap://lwm2m.iot.platform.com）发送Register请求，携带Endpoint Client Name、Lifetime等参数，服务器返回2.01 Created响应，分配注册ID并维护在线状态。

AT+QLWSREGIND=0 手动注册平台

在PC-AT指令的实验中，我曾经有个疑问就是，我的NB-IoT是在什么时候注册勾搭上的物联网平台，当时只知道这个过程自动完成了，并不知道所以然。现在大约明白了，在手动注册模式（AT+QREGSWT=0）下，用户要发送AT+QLWSREGIND=0 指令，然后模组的固件程序会解析此指令，将其转换为LwM2M协议交互过程，这在固件实现内，其与自动注册模式下的LwM2M客户端和服务端建立连接的过程应该是同源的。这个大体过程可参考lwm2m_tiny源码实现。

set_autoconnect / AT+NCONFIG

static bool_t boudica150_set_autoconnect(int enable) {if(enable)   mode = "AUTOCONNECT,TRUE";else //源码中传递的是0mode = "AUTOCONNECT,FALSE";(void) memset(resp,0,64);ret = boudica150_atcmd_response("AT+NCONFIG?\r","+NCONFIG",resp,64);//which means we need to set it if((false == ret)||(NULL == strstr(resp,mode)))  {(void) memset(cmd,0,64);(void) snprintf(cmd,64,"AT+NCONFIG=%s\r",mode);ret = boudica150_atcmd(cmd,"OK");//上述设置后，需要再次软重启boudica150_reboot();}//如果检测到已经设置过，则直接返回成功

在小熊派社区/或HCIP_Lab源码中，这里的实参都是是0哈，不是1，即失能配置。此时，指令展开为：
AT+NCONFIG=AUTOCONNECT,FALSE
上述操作可能起到关闭CFUN的作用，这么猜想，主要是因为从后续代码来看，还会有CFUN射频开启过程。另外猜测注释 cgatt and cfun must be called if autoconnect is false 的含义可能是，若上述操作没有关闭成功，则需要手动去关闭 cgatt和cfun，起初这只是猜测哈，下一小节中，这一猜测被验证是正确的，NBAND操作时要求 CFUN 是关闭状态。

@OTHER
NCONFIG 指令的 参数有超级多的选项，这里就不列举了，哈哈，感觉我一年内就只能折腾这第一个选项了。通过指令手册，结合观察实际实验过程中的日志输出，我们可以看到，NCONFIG 查询指令，会输出 类型的设置值，我们可以先只关注AUTOCONNECT 功能类型的设置值是否为true即可。

@NOTE
我们在PC-AT实验中并没有使用到该指令，但是我们手动执行了 CFUN 的关闭操作过程。

AT+NBAND=x,x

在 boudica150_oc.c 源码中的 int oc_lwm2m_imp_init(void) 函数下，bands 已经被赋值，

//实测中，如下BAND配置是设置失败的，因为20不被我的模组支持。合适的配置是3,5,8
#define CONFIG_BOUDICA150_BANDS  "5,8,20"
//from oc_lwm2m_imp_init
s_boudica150_oc_cb.bands = CONFIG_BOUDICA150_BANDS;

先看看，让我高兴的一句话，

这个备注说明了，前边boudica150_set_autoconnect传0，进行失能操作，试图关闭CFUN射频功能的猜想是对的。

所谓频段，是指3GPP标准定义的全球蜂窝网络频率范围，直接影响模组与运营商基站的通信能力，每个频段对应特定的上行（UL）和下行（DL）频率，确保模组与运营商基站在同一频段上收发信号，避免干扰。如，
Band 5：上行824-849MHz，下行869-894MHz
Band 8：上行880-915MHz，下行925-960MHz
不同国家/地区的运营商根据工信部或国际频谱管理机构的授权使用特定频段。以中国为例：

要注意的是频段由模组的射频芯片（如高通MDM9205、海思Boudica 200）硬件支持，指令仅启用/禁用特定频段，这个事情或能力与SIM关系不大，SIM卡仅提供运营商身份认证（IMSI/Ki密钥）和签约数据，不参与物理频段选择。综合上述分析，一个更合适的BAND配置应该是 3,5,8，而不是源码中的那样，但是有Band8就基本够用了，所以早期实验是成功的。我们通过NBAND测试指令，查询指令等，也是可以确认我们SIM卡的频段支持的，并确定源代码示例中的设置过程是不生效的，

set_plmn / AT+COPS

AT+COPS指令，用来选择和注册 EPS 网络运营商。PLMN（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络） 是由政府或运营商建立的移动通信网络，用于为公众提供无线通信服务。其核心标识由 MCC（移动国家码） 和 MNC（移动网络码） 组成，例如中国移动的 PLMN 为 46000，中国联通为 46001。我们在PC-AT实验中也是用过的。这里首先看看，我的卡是哪个运营商的呢？

AT+CIMI 请求国际移动用户识别码，其返回的是IMSI。
IMSI（国际移动用户识别码）和IMEI（国际移动设备识别码）是两种完全不同的标识符，分别用于识别SIM卡和物理设备。

通过 CIMI号、COPS查询结果，都可以断定此SIM卡是中国移动运营商的。COPS/PLMN 选择，在老文章中有讲过，

要注意的一点是，
当我们执行AT+CFUN=0关闭设备后，执行COPS查询指令，结果为+COPS:2，即mode=2 注销网络。之后实验中再执行AT+CFUN=1 打开射频，COPS查询结果不变，还是注销状态。只有执行AT+COPS=0后，才会注册网络，COPS才能查询到有效信息，相关验证过程，

AT+CFUN=0
OKAT+COPS?
+COPS:2
OKAT+CFUN=1
OK
AT+COPS?
+COPS:2
OKAT+COPS=0
OK
+QDTLSSTAT:0
+QLWEVTIND:0
+QLWEVTIND:3AT+COPS?
+COPS:0,2,"46000"
OK

接下来，我们回到boudica150源码中，

static bool_t boudica120_set_plmn(const char *plmn) {if (NULL != plmn) {ret = boudica120_atcmd_response("AT+COPS?\r","+COPS",resp,64);...//which means we need to set itif((false == ret)||(NULL == strstr(resp,cmd))) {(void) snprintf(cmd,63,"AT+COPS=1,2,\"%s\"\r",plmn);}//HCIP-Lab源码中，走的就是这个分支else {(void) snprintf(cmd,64,"AT+COPS=0\r");ret = boudica150_atcmd(cmd,"OK");}...
}//实际上该宏在代码中并未被使用，//初始化函数中s_boudica150_oc_cb.plmn = NULL;
#define CONFIG_BOUDICA150_PLMN  "460001"

在源码中，BOUDICA150_PLMN，被配置为46001，这是中国联通，好在源码中并没有使用，否则就又多一个乌龙。前文我们已经谈到过，我使用的SIM卡其是46008中国移动物联网号段，COPS查询到的国家代码和运营商代码是46000，中国移动。
一开始我没有注意到 NULL != plmn 的判断，还担心了会，因为我知道，
C99/C11标准（§7.21.6.5）和C++标准均未明确定义%s接收NULL时的行为，属于未定义行为，这是非常危险的。
好在虚惊一场，_set_plmn处理了plmn是空的情况，且boudica150初始化函数中，使用的就是NULL。在此场景下，上述函数就是执行了一次 AT+COPS=0，这与我们在PC-AT实验中的方式是一致的。

我们也要看懂手动模式的PLMN选择，其3个参数如下，

_set_apn / AT+CGDCONT

该过程名为设置APN。APN 即 Access Point Name，接入点名称。 APN是移动通信网络中的一个关键参数，用于标识设备接入运营商数据网络的方式。它决定了设备如何连接到互联网、企业专网或其他数据服务，并影响IP地址分配、计费策略和网络服务质量。

源码中出现的 _APN “cmnet” 是未被使用的，即使用了也不对。CMNET 是中国移动（China Mobile）的传统移动互联网APN，主要用于2G/3G/4G数据业务，而非专为NB-IoT设计，可能以前是能用的，现在不行了估计。
AT+CGDCONT，我们打开BC28的AT指令使用手册，该指令看上去非常复杂，

从设置指令格式上看，源码中的格式似乎不咋对啊，在PC串口终端中进行尝试，也确实总返回ERROR。好在我们的源码中，apn字符串是被初始化为NULL的，与plmn被初始化为NULL交相呼应。在我们的源码中，本质上_set_apn函数啥也没干，太累不展开了。

(安全)接入参数 CDP+DTLS+PSK

参见 #<IoT/实现和分析 NB-IoT+DTLS+PSK 接入华为云物联网平台IoTDA过程，总结避坑攻略>#

AT+NNMI 设置新消息指示

在移远通信的AT指令手册中，这个指令的功能表述非常的烂，让人不好理解，甚至是错误的。一个修正后的表述如下，
该命令用于配置模组在接收到LwM2M平台下发的消息后，如何向主机（Host）发送新消息到达的指示。UE 从 LwM2M 物联网平台接收到一个下行消息后会发送新消息指示。这里，所谓的消息（可含数据），是指平台到NB通信模组的消息数据，而消息指示是模组对MCU主机的一种异步通信机制。NNMI 默认值为 1，模块重启后 会还原到默认值。

AT+NNMI=1 使能新消息指示和数据，会返回当前所有缓存的消息，格式为 +NNMI:,。
例如，+NNMI:5,48656C6C6F。
AT+NNMI=2 仅使能新消息指示，每次收到新的消息都会触发指示 URC，响应结果格式为：+NNMI。
可以通过命令 AT+NMGR 接收缓存消息。

_check_netattach 网络附着状态

上述函数的本质是在循环执行 AT+CGATT? 查询操作，

我们在前文操作中执行了AT+CGATT=1，试图将 MT 附着于 PS 域，这个附着过程是需要时间的，_check_netattach是在等待成功。这里重点关注上图中红色标注的部分，其表明在网络附着一旦成功后，将自动执行 AT+COPS=0，即

AT+COPS=0 和 AT+CGATT=1

按照源码中的接入流程，先被执行的是 AT+COPS=0 自动选择和注册 EPS 网络运营商，之后又执行了一次 AT+CGATT=1 将 MT 附着于 PS 域，最后再循环执行AT+CGATT？查询用户设备网络附着状态。同时，我们在CGATT的指令备注中可以看到，AT+CGATT=1 的过程会自动选择 AT+COPS=0。实际上，在NB-IoT模组的网络注册流程中，AT+CGATT=1 和 AT+COPS=0 的功能既有重叠又有分工。AT+CGATT=1 设置工作的第一步是检查与COPS指令操作结果相关的EPS注册状态，若不符合，则会先执行 AT+COPS=0 指令。详细过程如下：

AT+COPS=0 的独立功能，仅完成EPS网络注册（无线接入网和核心网控制面），主要包含以下工作：
1、PLMN选择：自动搜索并注册优先级最高的运营商网络（如中国移动46000）。
2、RRC/NAS层连接：与基站（eNodeB）和MME完成控制面信令交互（鉴权、安全模式激活）。
结果状态对应如上两个功能：
AT+COPS? 返回运营商名称（如"CHINA MOBILE"） AT+CEREG? 返回EPS注册状态（如+CEREG: 1,1表示已注册）

AT+CGATT=1 的本职功能，即 PS 域专属功能（扣除AT+COPS=0后）
1、PDP上下文激活：向PGW申请IP地址（依赖APN配置，如cmnbiot）。核心网建立SGW→PGW的数据通道（默认承载QCI=9）。
2、IP地址分配：动态获取IPv4/IPv6地址（可通过AT+CGPADDR查询）。
3、数据就绪状态：AT+CGACT?返回1,1（默认承载已激活）。模组可进行TCP/UDP通信（仍需APN正确）。

总结下来，设备接入运营商的主要的几个步骤，PLMN选择、EPS注册、PS附着、IP地址分配，大约流程如下：

其他补充：
PS域（Packet Switched Domain，分组交换域）是移动通信网络中用于处理数据业务的逻辑域，其核心特点是通过分组交换技术实现高效的数据传输。PS域采用分组交换（Packet Switching）机制，将数据拆分为多个带地址标识的“分组”（数据包），每个分组独立传输并通过最优路径到达目的地，接收端重新组装为完整数据。PS域并非物理上的地理区域，而是逻辑上的业务承载划分。其覆盖范围由核心网设备互联构成，用户通过无线接入网（如基站）接入PS域，实现数据业务的端到端传输。运营商需在核心网中部署PS域设备（如SGSN、GGSN、SGW/PGW等），并通过策略控制（如PCRF）实现流量管理、计费和服务质量（QoS）保障。用户通过AT+CGATT命令附着PS域时，终端与核心网完成鉴权（AT+COPS的作用）、IP地址分配等流程，建立数据会话（PDP上下文），从而接入互联网。

_check_observe网络附着状态

网络附着成功后，也即 CGATT查询到状态1后，即数据会话（PDP上下文）已经被成功建立。接下来设备就要真正去和物联网平台握手交互了啦，我最初的问题是，psk、dtls等配置信息是在哪个指令环节中使用的呢？AT+QREGSWT指令只是设置了一种平台注册模式，并没有真正启动注册过程。我们以自动触发模式为例，结合我对lwm2m_tiny（wifi通信时使用的）的已有的部分理解，
当网络附着CGATT成功后，NB模组内的固件程序就会，
通过CoAP协议向LwM2M服务器（如coap://lwm2m.iot.platform.com）发送Register请求，携带 Endpoint Client Name、Lifetime、dtls、psk 等参数。模组固件的实际代码实现我们暂时看不到，但我猜测，其与lwm2m_tiny源码的如下实现基本一致，

static int agent_add_objects(void *handle, atiny_param_t *lwm2m_params) {int ret = (int) ATINY_ERR;ret = agent_add_security_object(handle, lwm2m_params);  // 安全对象（ID=0） //psk秘钥用在这里哦ret = agent_add_server_object(handle, lwm2m_params);    // 服务器对象（ID=1）ret = agent_add_acc_ctrl_object(handle);                // 访问控制对象（ID=2）ret = agent_add_device_object(handle);                  // 设备对象（ID=3）ret = agent_add_conn_m_object(handle);                  // 连接监控对象（ID=4）ret = agent_add_firmware_object(handle);                // 固件对象（ID=5）ret = agent_add_location_object(handle);                // 位置对象（ID=6）// 二进制应用数据对象（ID=19）ret = agent_add_binary_app_data_object(handle, &(lwm2m_params->server_params.storing_cnt));     return ret;
}

上述操作，添加了7种标准对象和1种扩展标准对象，具体如下表，

呢？在上述理解的基础上，我们再回到NB源码的 _check_observe 函数，就好理解多了，

//unit second
static bool_t boudica150_check_observe(int time)  {//wait for the server observedbool_t ret = false;  int times;for(times =0;times <time;times++ ) {if(s_boudica150_oc_cb.lwm2m_observe) {ret = true;break;}osal_task_sleep(1000);}return ret;
}

函数很简单，就是在循环着检查 s_boudica150_oc_cb.lwm2m_observe 标志字，该标记只在如下回调函数实现中赋值，

#define cn_urc_qlwevtind           "\r\n+QLWEVTIND:"//wait for the lwm2m observe
static int urc_qlwevtind(void *args,void *msg,size_t len) {   ...index_str = strlen(cn_urc_qlwevtind);if(len > index_str) {ind = data[index_str]-'0';LINK_LOG_DEBUG("GET THE LWM2M:ind:%d\n\r",ind);if(ind == 3) { //这是关键哦,s_boudica150_oc_cb.lwm2m_observe = true;}}return len;
}

urc_qlwevtind 函数是在 boudica150_boot 函数的一开始被注册的，它是urc消息处理函数，与前边我们进行NNMI设置密切相关。

urc_qlwevtind

在 #<IoT/基于NB28-A/BC28-CNV通信模组使用AT指令连接华为云IoTDA平台># 中，我们已经知道，
若设备注册平台成功，就会看到两条异步消息+QLWEVTIND:0和+QLWEVTIND:3，表明我们可以使用数据传输相关AT指令和平台进行通讯啦，平台设备也会变为在线。

URC（Unsolicited Result Code，非请求结果码）是AT指令通信中的一种异步通知机制，用于设备（如NB-IoT模组）主动向主机（MCU/处理器）推送状态变化或事件，无需主机主动查询。URC广泛应用于网络状态、短信接收、数据到达等场景。
+QLWEVTIND:0
通知主机，平台注册流程已启动，但尚未获得平台最终确认，主机应等待+QLWEVTIND:3（注册成功）后再发送业务数据。此时的底层状态大约是模组已附着PS域（AT+CGATT=1成功）、已解析平台地址。
+QLWEVTIND:3
通知主机，平台注册完成，可安全使用数据传输指令。此时底层的状态大约为，平台已分配资源路径（如/12345/0/1）、设备状态在平台显示为在线。LwM2M平台注册成功，模组已收到平台的最终确认（如2.01 Created响应）时，会触发此URC消息。

如下 NB-IoT-AT 代码实现，就是上述理论和工作机制的一种具体实践，

//
static bool_t boudica150_boot(const char *plmn, const char *apn, const char *bands,const char *server,const char *port) {at_oobregister("qlwevind",cn_urc_qlwevtind,strlen(cn_urc_qlwevtind),urc_qlwevtind,NULL);...
}//
int at_oobregister(const char *name,const void *index,size_t len,fn_at_oob func,void *args) {...oob->func = func;oob->args = args;
}//check if any out of band method could deal the data
static int  __oob_match(void *data,size_t len) {int ret = -1;at_oob_item *oob;int i = 0;for(i =0;i<CONFIG_AT_OOBTABLEN;i++) {oob = &g_at_cb.oob[i];if((oob->func != NULL)&&(oob->index != NULL) && (0 == memcmp(oob->index,data,oob->len))) {ret = oob->func(oob->args,data,len);  //执行回调函数urc_qlwevtind break;}}return ret;
}

//任务入口函数
static int __rcv_task_entry(void *args) {while(NULL != g_at_cb.devhandle)   {if (1 == g_at_cb.streammode) {rcvlen += __resp_rcv(g_at_cb.rcvbuf+ rcvlen,CONFIG_AT_RECVMAXLEN,cn_osal_timeout_forever);...oobret = __oob_match(g_at_cb.rcvbuf,rcvlen);...

函数 __oob_match 实现在 \iot_link\at\at.c 文件中，而 _oob_match 函数在 __rcv_task_entry 接收任务入口函数中调用。上述接收任务器消息来源可能是串口数据接收任务或中断服务，这个问题我们在后续新文章中继续探讨。

总结和后记

boudica150_boot 函数上层相关的源码解析，请参考#<IoT/实现和分析 NB-IoT+DTLS+PSK 接入华为云物联网平台IoTDA过程，总结避坑攻略>#
boudica150_boot 函数下层相关的源码解析，请参考#<…>#