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第1章 概述1

1.1 窄带物联网NB-IoT简介2

1.1.1 物联网连接的分类2

1.1.2 NB-IoT的起源及简明发展历程3

1.1.3 NB-IoT技术特点及其与其他LPWAN技术比较4

1.1.4 为什么NB-IoT会流行6

1.2 降低NB-IoT应用开发技术门槛的基本思路8

1.2.1 NB-IoT应用开发所面临的难题8

1.2.2 解决NB-IoT应用开发所面临难题的基本思路9

1.3 本书主要内容9

第2章 NB-IoT应用架构的基本要素13

2.1 建立NB-IoT应用架构的基本原则13

2.2 UE、MPO与HCI的基本定义13

2.2.1 NB-IoT终端（UE）14

2.2.2 NB-IoT信息邮局（MPO）14

2.2.3 NB-IoT人机交互系统（HCI）15

2.3 NB-IoT通信过程与应用开发相关的基本概念15

2.3.1 与终端UE相关的基本概念15

2.3.2 与信息邮局（MPO）相关的基本概念17

2.3.3 与人机交互系统（HCI）相关的基本概念19

2.4 对NB-IoT通信过程的简明理解20

2.5 本章小结21

第3章 NB-IoT通信快速测试方法22

3.1 无须终端（UE）硬件情况下测试NB-IoT通信22

3.2 初步理解整个通信过程25

3.3 金葫芦IoT-GEC开发套件基本描述27

3.3.1 金葫芦IoT-GEC开发套件设计思想27

3.3.2 金葫芦IoT开发套件硬件组成28

3.3.3 金葫芦IoT-GEC开发套件的文档与软件模板29

3.4 利用金葫芦IoT-GEC开发套件理解NB-IoT通信过程30

3.4.1 金葫芦IoT-GEC开发套件的硬件系统快速测试方法30

3.4.2 终端（UE）与人机交互系统（HCI）通信快速测试方法31

3.5 下载与测试终端用户程序32

3.5.1 用户程序更新软件AHL-UserPrgUpdate32

3.5.2 下载过程中常见的错误及解决方法35

3.6 本章小结37

第4章 理解NB-IoT的通信过程38

4.1 理解终端用户程序的执行过程38

4.1.1 开发终端用户程序使用的集成开发环境38

4.1.2 终端（UE）中BIOS程序主要功能39

4.1.3 终端（UE）的用户程序工程结构40

4.1.4 User_GEC_Basic主流程及中断处理程序42

4.2 初步理解UE与MPO的构件UECom46

4.2.1 UECom构件的设计要点46

4.2.2 UECom构件的头文件47

4.2.3 UECom构件的使用方法53

4.3 理解用户服务器侦听程序US-Monitor的执行过程55

4.3.1 US-Monitor工程框架55

4.3.2 US-Monitor的执行过程56

4.4 初步理解HCI与MPO的通信接口类HCICom58

4.4.1 HCICom类的设计要点58

4.4.2 HCICom类的属性、方法和事件60

4.4.3 HCICom类的使用方法62

4.5 理解数据入库过程63

4.5.1 查看数据库与表的简单方法63

4.5.2 各数据表的用途64

4.5.3 操作数据库的基本编程方法66

4.6 本章小结67

第5章 基于云转发服务的“照葫芦画瓢”样例68

5.1 功能需求：增加热敏传感器68

5.2 “照葫芦画瓢”：终端用户程序的更改70

5.2.1 终端用户程序“画瓢处”的查找、确认70

5.2.2 终端用户程序内容修改71

5.3 “照葫芦画瓢”：US-Monitor的更改73

5.3.1 US-Monitor程序“画瓢处”的查找、确认73

5.3.2 US-Monitor程序内容的修改74

5.4 联合测试及自我练习76

5.4.1 联合测试76

5.4.2 自我练习77

5.5 本章小结77

第6章 云服务器侦听程序CS-Monitor78

6.1 云服务器侦听程序CS-Monitor涉及的技术基础78

6.1.1 云服务器侦听程序CS-Monitor的概念78

6.1.2 WebSocket协议概述79

6.1.3 JSON格式80

6.2 开发CS-Monitor程序的基本条件80

6.2.1 申请与登录远程云服务器80

6.2.2 在云服务器CS上安装必要的软件82

6.3 运行CS-Monitor编程模板83

6.3.1 确认网络端口是否己对外开放83

6.3.2 复制CS-Monitor工程与数据库84

6.3.3 修改AHL.xml文件中有关连接配置85

6.3.4 修改UE程序的发送地址85

6.3.5 运行CS-Monitor程序86

6.4 基本理解CS-Monitor编程模板88

6.4.1 CS-Monitor编程模板的工程框架89

6.4.2 CS-Monitor编程模板的自动执行流程91

6.4.3 WebSocket服务器与客户端的通信101

6.4.4 CS-Monitor编程模板按键事件的解析107

6.5 CS-Monitor程序的“照葫芦画瓢”109

6.6 本章小结110

第7章 通过PC客户端的数据访问111

7.1 运行CS-Client及观察自己的NB-IoT终端实时数据111

7.1.1 直接运行CS-Client编程模板111

7.1.2 观察NB-IoT终端的实时数据114

7.2 基本理解CS-Client的编程模板115

7.2.1 CS-Client编程模板的结构115

7.2.2 PC客户端模板执行流程116

7.2.3 主要按键事件的实现122

7.3 CS-Client程序的“照葫芦画瓢”125

7.4 本章小结126

第8章 通过Web网页的数据访问128

8.1 运行Web网页及观察NB-IoT终端的实时数据128

8.1.1 打开NB-IoT的Web网页方法128

8.1.2 观察NB-IoT终端实时数据129

8.2 基本理解NB-IoT的Web网页模板130

8.2.1 NB-IoT的Web网页模板的工程结构130

8.2.2 NB-IoT的Web网页模板功能分析131

8.2.3 通过Web网页的数据访问过程132

8.2.4 NB-IoT的Web网页编程的进一步讨论140

8.3 NB-Web网页的“照葫芦画瓢”142

8.4 本章小结144

第9章 通过微信小程序的数据访问145

9.1 运行已发布的NB-IoT微信小程序145

9.1.1 直接运行微信小程序模板145

9.1.2 观察自己的NB-IoT终端实时数据146

9.2 在开发环境中运行NB-IoT微信小程序147

9.2.1 前期准备147

9.2.2 运行NB-IoT微信小程序148

9.3 基本理解NB-IoT的微信小程序模板151

9.3.1 NB-IoT的微信小程序模板工程结构151

9.3.2 NB-IoT的微信小程序模板开发过程153

9.3.3 NB-IoT的微信小程序的运行分析156

9.4 NB-IoT微信小程序编程的进一步讨论158

9.4.1 微信小程序的函数执行流程158

9.4.2 微信小程序的WebSocket连接160

9.4.3 数据的处理与使用162

9.4.4 组件模板166

9.5 “照葫芦画瓢”：开发自己的NB-IoT微信小程序167

9.5.1 “照葫芦画瓢”：实现新增温度的添加168

9.5.2 “照葫芦画瓢”：动态组件的生成170

9.5.3 “照葫芦画瓢”：添加一个页面功能170

9.5.4 “照葫芦画瓢”：导航菜单的创建171

9.6 NB-IoT微信小程序模板的发布171

9.7 本章小结172

第10章 通过Android APP的数据访问173

10.1 查看已发布的NB-IoT的Android APP173

10.1.1 直接运行Android APP模板173

10.1.2 观察自己的NB-IoT终端实时数据174

10.2 在开发环境中运行NB-IoT的Android APP175

10.2.1 开发环境的安装175

10.2.2 项目导入并编译运行175

10.3 基本理解NB-IoT的AndroidAPP模板177

10.3.1 NB-IoT的Android APP开发环境177

10.3.2 NB-IoT的Android APP模板工程结构178

10.3.3 NB-IoT的Android APP模板的执行过程180

10.4 NB-IoT的AndroidAPP编程的更深入讨论185

10.4.1 APP函数执行流程185

10.4.2 WebSocket连接的建立185

10.4.3 WebSocket数据处理187

10.5 “照葫芦画瓢”：开发自己的NB-IoT的Android APP189

10.5.1 “照葫芦画瓢”：实现新增温度的添加190

10.5.2 “照葫芦画瓢”：动态生成控件191

10.6 本章小结193

第11章 通过嵌入式计算机的概念与组成194

11.1 提出GEC概念的缘由194

11.1.1 物联网终端开发方式存在的问题与解决办法194

11.1.2 提出GEC概念的时机、GEC的定义与特点195

11.1.3 GEC在NB-IoT应用架构中的位置197

11.2 GEC的硬件实例198

11.2.1 金葫芦IoT-GEC型号含义198

11.2.2 金葫芦AHL-A系列硬件组成199

11.2.3 金葫芦AHL-A系列引脚图202

11.2.4 金葫芦AHL-A系列引脚功能表203

11.3 GEC内的BIOS与User程序框架205

11.3.1 GEC内的BIOS与User程序功能划分205

11.3.2 User程序软件框架207

11.3.3 GEC中的三类构件209

11.4 本章小结210

第12章 GEC常用基础构件211

12.1 GPIO构件211

12.1.1 GPIO构件的知识要素211

12.1.2 GPIO构件的API213

12.1.3 GPIO构件API的测试方法215

12.2 UART构件221

12.2.1 UART构件的知识要素221

12.2.2 UART构件的API223

12.2.3 UART构件API的测试方法225

12.3 ADC构件227

12.3.1 ADC构件的知识要素227

12.3.2 ADC构件的API229

12.3.3 ADC构件API的测试方法229

12.4 Flash构件231

12.4.1 Flash构件的知识要素231

12.4.2 Flash构件的API232

12.4.3 Flash构件API的测试方法234

12.5 I2C构件235

12.5.1 I2C构件的知识要素235

12.5.2 I2C构件的API240

12.5.3 I2C构件API的测试方法242

12.6 SPI构件244

12.6.1 SPI构件的知识要素244

12.6.2 SPI构件的API247

12.6.3 SPI构件API的测试方法249

12.7 PWM构件250

12.7.1 PWM构件的知识要素251

12.7.2 PWM构件的API253

12.7.3 PWM构件API的测试方法254

12.8 本章小结255

第13章 基于GEC的UE软／硬设计过程256

13.1 输入／输出分析256

13.1.1 输入／输出的共性分析256

13.1.2 输入／输出的个性分析257

13.2 快速规范的硬件评估258

13.2.1 复制User工程框架258

13.2.2 编程评估各硬件单元259

13.3 硬件原理图绘制与PCB电路板制作270

13.3.1 构件化硬件原理图绘制的简明规则270

13.3.2 PCB布板的简明规则274

13.4 功能软件的设计与测试277

13.4.1 功能需求277

13.4.2 GEC硬件需求277

13.4.3 软件设计277

13.4.4 软件测试280

13.5 本章小结281

第14章 UECom构件与HCICom类解析282

14.1 UECom构件的设计与解析282

14.1.1 UECom构件的基本实现过程282

14.1.2 UECom构件主要函数的执行流程及代码解析286

14.1.3 UECom构件的应用流程294

14.2 HCICom类的设计与解析295

14.2.1 HCICom类的成员变量295

14.2.2 理解HCICom类的对外方法295

14.2.3 HCICom类的应用流程301

14.3 本章小结301

第15章 基于GEC的NB-IoT应用产品开发实例303

15.1 基于NB-IoT的实验室管家303

15.1.1 LBS的输入／输出分析303

15.1.2 LBS的硬件评估305

15.1.3 LBS功能软件设计与测试310

15.2 基于NB-IoT的多传感器数据采集系统316

15.2.1 TE传感器输入／输出分析316

15.2.2 TE传感器的硬件评估318

15.2.3 TE传感器软件设计与测试325

15.3 不同系统联合测试及总结330

15.3.1 实验室管家系统的联合测试330

15.3.2 多传感器数据采集系统的联合测试331

15.3.3 软／硬件协同测试共性总结332

15.4 本章小结332

第16章 进一步讨论334

16.1 新增部件基本方法334

16.1.1 新增部件的构件制作334

16.1.2 新增部件的测试方法339

16.2 NB-WSN网关343

16.2.1 NB-WSN网关的功能343

16.2.2 NB-WSN网关实例343

16.2.3 基于NB-WSN网关的NB-IoT应用架构344

16.3 通信模组与MCU的更换问题345

16.3.1 通信模组的更换问题345

16.3.2 MCU的更换问题345

16.4 安全问题345

16.4.1 NB-IoT应用产品的安全需求分析345

16.4.2 基于金葫芦NB-IoT应用架构的加密方法347

16.5 实时操作系统（RTOS）的融入问题347

16.5.1 RTOS的基本作用、选择与使用场景348

16.5.2 RTOS中与任务相关的基本概念348

16.5.3 RTOS下编程的一般步骤353

16.6 本章小结354

附录A 开发语言概要355

附录B 终端（UE）涉及的文档397

附录C 人机交互系统（HCI）涉及的文档416

附录D HTU21D温湿度传感器中文技术手册459

附录E 术语和缩写473

参考文献475