1. 模块上电与开机流程

任务说明

本案例面向LTE Cat1模块（以合宙Air724UG为例，兼容Cat4模块的AT指令集），实现从模块上电到网络注册的完整时序控制。需要完成：正确施加开机脉冲、等待模块就绪、通过AT指令查询网络注册状态，并读取IMEI与固件版本号。最终通过串口输出可验证的模块信息。

硬件连接与上电时序

模块供电采用VBAT（3.8V~4.2V），PWRKEY引脚需拉低至少500ms后释放触发开机。本案例使用MCU的GPIO控制PWRKEY，串口1连接模块的UART_TX/UART_RX，波特率自适应（Air724UG默认115200）。

核心代码实现

以下代码在MCU端完成开机时序控制与AT指令交互。使用阻塞式串口收发，便于演示完整流程。

// main.c — LTE Cat1模块上电与开机流程
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"

// 串口句柄（由HAL初始化）
extern UART_HandleTypeDef huart1;

// 模块控制引脚
#define PWRKEY_PIN     GPIO_PIN_0
#define PWRKEY_PORT    GPIOA

// 缓冲区
static char rx_buf[256];
static uint8_t rx_idx = 0;

// 发送AT指令并等待响应（含超时）
uint8_t AT_Send(const char* cmd, char* resp, uint32_t timeout_ms) {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), 1000);
    uint32_t start = HAL_GetTick();
    rx_idx = 0;
    memset(rx_buf, 0, sizeof(rx_buf));
    while (HAL_GetTick() - start < timeout_ms) {
        uint8_t ch;
        if (HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 100) == HAL_OK) {
            if (rx_idx < sizeof(rx_buf) - 1) {
                rx_buf[rx_idx++] = ch;
                rx_buf[rx_idx] = '\0';
            }
            // 检测到OK或ERROR即返回
            if (strstr(rx_buf, "OK") || strstr(rx_buf, "ERROR")) {
                strcpy(resp, rx_buf);
                return 1;
            }
        }
    }
    strcpy(resp, rx_buf);
    return 0; // 超时
}

// 模块开机时序
void Module_PowerOn(void) {
    // 1. 确保PWRKEY为高（默认关闭）
    HAL_GPIO_WritePin(PWRKEY_PORT, PWRKEY_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);  // VBAT稳定

    // 2. 拉低PWRKEY 600ms
    HAL_GPIO_WritePin(PWRKEY_PORT, PWRKEY_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(600);
    HAL_GPIO_WritePin(PWRKEY_PORT, PWRKEY_PIN, GPIO_PIN_SET);

    // 3. 等待模块主动上报就绪（最长10s）
    char resp[128];
    uint32_t start = HAL_GetTick();
    while (HAL_GetTick() - start < 10000) {
        if (AT_Send("AT\r\n", resp, 500)) {
            if (strstr(resp, "OK")) {
                printf("[开机] 模块就绪，响应: %s\r\n", resp);
                return;
            }
        }
        HAL_Delay(200);
    }
    printf("[错误] 模块未响应\r\n");
}

// 查询IMEI与固件版本
void Query_ModuleInfo(void) {
    char resp[256];

    // 查询IMEI
    if (AT_Send("AT+CGSN\r\n", resp, 2000)) {
        // 提取15位IMEI
        char* p = strstr(resp, "\r\n");
        if (p) {
            p += 2;
            char imei[16] = {0};
            strncpy(imei, p, 15);
            printf("IMEI: %s\r\n", imei);
        }
    }

    // 查询固件版本
    if (AT_Send("AT+CGMR\r\n", resp, 2000)) {
        char* p = strstr(resp, "\r\n");
        if (p) {
            p += 2;
            char ver[64] = {0};
            int len = 0;
            while (p[len] != '\r' && p[len] != '\0' && len < 63) {
                ver[len] = p[len];
                len++;
            }
            ver[len] = '\0';
            printf("固件版本: %s\r\n", ver);
        }
    }
}

// 主函数
int main(void) {
    HAL_Init();
    // ... 系统时钟、GPIO、UART初始化（略，由CubeMX生成）

    printf("=== LTE Cat1 模块上电开机流程 ===\r\n");

    // 1. 上电开机
    Module_PowerOn();

    // 2. 等待网络注册（CREG=1或5表示已注册）
    char resp[128];
    uint8_t registered = 0;
    for (int i = 0; i < 20; i++) {  // 最多等待20秒
        if (AT_Send("AT+CREG?\r\n", resp, 1000)) {
            if (strstr(resp, "+CREG: 0,1") || strstr(resp, "+CREG: 0,5")) {
                printf("[网络] 注册成功\r\n");
                registered = 1;
                break;
            }
        }
        HAL_Delay(1000);
    }
    if (!registered) {
        printf("[警告] 网络注册超时，请检查SIM卡与信号\r\n");
    }

    // 3. 输出模块信息
    Query_ModuleInfo();

    while (1) {
        // 主循环
    }
}

编译与烧录

使用STM32CubeIDE创建工程，将上述代码填入main.c。需在CubeMX中配置：USART1（115200, 8N1）、PA0为推挽输出、系统时钟72MHz。编译后通过ST-Link烧录至开发板。

验证方法与判定标准

测试准备：插入有效SIM卡，连接天线，模块VBAT接3.8V电源（限流1A以上）。

执行步骤：

1. 打开串口助手（115200），观察MCU串口输出；
2. 复位MCU，记录开机日志；
3. 观察模块状态LED（若硬件引出）。

通过标准：

• 串口输出包含“模块就绪”，且响应中含“OK”；
• 20秒内输出“网络注册成功”；
• IMEI输出为15位数字，与模块标签一致；
• 固件版本输出非空字符串（如“AirM2M_720U_V1003”）。

预期输出示例（与代码逻辑一致，非实测值）：

=== LTE Cat1 模块上电开机流程 ===
[开机] 模块就绪，响应: AT
OK
[网络] 注册成功
IMEI: 869710030001234
固件版本: AirM2M_720U_V1003

若串口无输出，检查PWRKEY时序是否满足≥500ms低电平；若网络注册失败，确认SIM卡接触与天线连接。