前言

窄带物联网（NB-IoT）是3GPP于2016年5月完成核心标准制定的，面向智能抄表、工厂设备远程测控、智能农业、智能家居等应用领域的新一代物联网通信体系，是低功耗广域网LPWAN的重要一员。NB-IoT应用系统将成为许多实体行业的关键技术。然而，进行 NB-IoT 应用开发具有较高的技术门槛，研发成本高、周期长，是许多终端企业面临的重要难题。为了解决这个难题，学术界需要从技术科学层面、从面向应用角度出发来研究NB-IoT应用产品开发的共性技术，为产业界进行NB-IoT应用开发提供基础支撑。本书着眼于这一目标，研究与NB-IoT应用开发共性技术相对应的抽象模型，为降低NB-IoT应用开发的技术门槛提供技术基础。

本书从技术科学层面出发，提出了NB-IoT应用架构。该架构由终端（UE）、信息邮局（MPO）和人机交互系统（HCI）三个部分组成。UE是形式各异的NB-IoT应用产品，其共性技术研究是本书的重点之一。本书把负责NB-IoT通信的设施抽象为MPO，以便简化应用系统的编程。HCI 是通用计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机等设备的抽象，具有服务器、网页、微信、短信、手机APP等技术表现形式，其共性技术的抽取以及与UE的通信的共性技术研究，也是本书重点内容之一。

本书以构件为基础、以与具体的微控制器芯片无关性为目标，提出了通用嵌入式计算机（GEC）的概念、基本组成及实现方法，通过分析凝练UE所共有的GPIO、UART、A/D、Flash、SysTick、I2C、SPI、UECom 等模块的基本知识要素，给出了遵循嵌入式软件工程基本原则的底层驱动构件封装，并把它们固化驻留在微控制器芯片中，类似于通用计算机的基本输入/输出系统（BIOS）。在此基础上给出了用户（User）程序的应用模板，可以使用户专注于应用程序的开发。本书以类为基础，提出了HCI的应用模板。通过分析NB-IoT通信的共性，以MPO为基础，在充分研究HCI共性技术的基础上，以C＃语言为蓝本，遵循类封装的基本原则，设计了PC方的通信接口类HCICom，具有良好的可移植性，实现了HCI 应用层程序的可复用性。此外，通过数据库及显示页面的动态设计，实现了在一定条件下物理量增减的程序自适应性。为了比较完整地涵盖 NB-IoT 应用开发的知识要素，本书还给出了HCI应用的多样性研究，在云平台（云服务器）侦听程序及数据入库的基础上，对客户端程序、网页程序、微信小程序、手机APP等多种不同表现形式给予了关注，也设计了对应的应用模板。

本书给出的NB-IoT应用开发共性技术，最大限度地凝练了NB-IoT应用开发过程的一般规律，形成可复用、可移植的模板、构件和类，成为 NB-IoT 应用产品开发的“基石”和模板（“葫芦”），以便开发人员在此模板的基础上进行特定的应用开发（“照葫芦画瓢”），体现了人类认识过程由个别到一般，又由一般到个别的哲学原理，可有效降低 NB-IoT 应用开发的技术门槛、减少研发成本、提高研发效率。

本书由王宜怀负责编制提纲和统稿工作，并编写了第1～3章、第11～12章，张建编写了第4～8章及对应的附录，刘辉编写了第9～10章、第13～14章及对应的附录，刘银龙编写了第15和16章。博士研究生施连敏、彭涛，硕士研究生陈成、汪博、钱涵佳、周靖越、周欣、葛新越、张艺琳、范小青、孙亚军、程宏玉、黄志贤、刘贤德、张蓉、徐昕等协助完成了程序编写、调试及书稿整理等工作。他们卓有成效的工作，使本书更加实用。ARM教育生态部、苏州电信、安芯教育、苏嵌教育等对本书提供了大力支持，电子工业出版社的编辑为本书的出版做了大量细致的工作，在此一并表示诚挚的谢意。

本书虽历时三载，但鉴于作者水平有限，书中难免会存在不足和错误之处，恳望广大读者提出宝贵意见和建议，以便再版时改进。

苏州大学王宜怀
2019年1月