一、NBIoT（窄带物联网）概述

NBIoT 是一种低功耗广域网（LPWAN）技术，主要用于物联网设备之间的通信。它构建于蜂窝网络，占用的带宽较窄，具有功耗低、覆盖范围广、连接密度高、成本低等诸多优势。

其应用场景广泛，例如智能抄表（水、电、气）、环境监测、资产追踪、智能农业等领域。

二、嵌入式 NBIoT 开发的硬件准备

开发板选择

有多种支持 NBIoT 的开发板可供选择。例如，移远 BC95 开发板，它是一款基于 Quectel BC95 模块的开发板。该模块支持 NBIoT 和 Cat - M1 双模通信，集成了射频收发器、基带处理器等核心组件。

还有合宙 Air724UG 开发板，其内置了丰富的外围接口，如 UART、SPI、I2C 等，方便连接各种传感器和执行器，并且在功耗控制方面表现出色。

传感器与执行器

根据具体的应用场景，可能需要连接不同的传感器。以环境监测为例，需要温湿度传感器（如 DHT11）来获取环境的温湿度信息，空气质量传感器（如 MQ - 135）用于检测空气中有害气体的浓度。

执行器方面，如在智能灌溉系统中，可能会用到电磁阀来控制水流。

三、软件环境搭建

集成开发环境（IDE）选择

对于嵌入式 NBIoT 开发，常用的 IDE 有 Keil MDK。它提供了强大的代码编辑、编译和调试功能，支持多种嵌入式处理器架构。

Eclipse 也是一个不错的选择，尤其是在进行大型项目开发或者与开源库集成时。它具有丰富的插件生态系统，可以通过安装相关插件来支持 NBIoT 开发。

SDK（软件开发工具包）和库

开发板厂商通常会提供对应的 SDK。以移远 BC95 为例，移远会提供 BC95 的 SDK，其中包含了一系列的 API 函数，用于配置模块的网络参数、发送和接收数据等操作。

还需要一些通用的嵌入式库，如用于处理字符串操作的 C 标准库 <string.h>，用于时间管理的 < time.h > 等。

四、开发流程

硬件连接与初始化

首先要将 NBIoT 模块正确地连接到开发板上。这通常涉及到电源连接、UART（通用异步收发传输器）接口连接等。例如，BC95 模块的 VCC 引脚连接到开发板的电源引脚，TX 引脚连接到开发板的 RX 引脚（用于数据发送），RX 引脚连接到开发板的 TX 引脚（用于数据接收）。

然后在软件中对硬件进行初始化。这包括对 UART 接口进行初始化，设置波特率、数据位、停止位等参数，以及对 NBIoT 模块进行初始化，如复位模块、检查模块状态等操作。

网络连接配置

配置接入点名称（APN），APN 是用于连接到运营商网络的关键参数。不同的运营商有不同的 APN 设置，例如，中国移动的 NBIoT APN 可能是 “cmnbiot”。

进行网络注册，NBIoT 模块需要向网络发送注册请求，等待网络的响应。这个过程可能需要一些时间，并且要处理可能出现的注册失败情况，如信号弱、网络繁忙等。

数据发送与接收

当网络连接成功后，就可以进行数据的发送和接收了。例如，从传感器读取环境温度数据，将数据按照一定的协议格式进行封装（如 CoAP 或 MQTT 协议），然后通过 NBIoT 模块发送到云端服务器。

在接收数据方面，NBIoT 模块可以接收来自云端服务器的指令。例如，云端服务器发送指令控制执行器的动作，模块接收到指令后，经过解析，将指令传递给相应的执行器控制代码。

五、调试与优化

调试手段

使用开发板上的调试接口（如 JTAG 接口），配合 IDE 进行硬件调试。可以查看变量的值、程序的执行流程等信息。

通过串口打印调试信息。在代码中加入打印语句，将关键的变量值、状态信息等通过串口输出，这样可以方便地在终端上查看程序的运行情况。

性能优化

功耗优化是嵌入式 NBIoT 开发中的一个重要方面。可以通过调整模块的工作模式（如睡眠模式和唤醒模式的合理切换）来降低功耗。例如，当设备不需要进行数据传输时，将 NBIoT 模块设置为睡眠模式，减少能量消耗。

对数据传输效率进行优化。可以优化数据的封装格式，减少数据冗余，或者根据网络的实际情况（如信号强度）调整数据传输的频率。