akorIoT—基于Arduino开发板的窄带物联网扩展板

‘IoT University’ 网站研发制造了一种基于Arduino的窄带物联网(NB-IoT)扩展板—akorIoT。’akor’在原始凯尔特语中是开放的意思。akorIoT是现在世界上第一款在没有SIM时钟的情况下，能在更广的范围内自由选择其他蜂窝无线电的窄带物联网适配器，任何带有Arduino兼容R3扩充插槽的微控制单元套件都可与其匹配使用。

图1:akorIoT扩展板

 研发背景

在之前的概要中已经说到，akorIoT是一种窄带物联网扩展板，那先让我们引出窄带物联网(NB-IoT)的概念。窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT), 构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。像现在生活中十分流行的共享单车，所采用的也正是NB-IoT技术。 只需要在单车上装上其电子元件，骑行者就能在一定的距离之内准确定位到单车的位置并且使用，方便了现代人的出行。

图2:窄带物联网与自行车的智能追踪

akorIoT的特点

窄带物联网的实现离不开元器件的支持，而这款akorIoT扩展板就包括了几乎所有需要用来收集传感器数据或通过GNSS来检测位置的元件，同时也有一些元件可以通过蜂窝数据网把得到的数据上传上去。通过与之相连的 IoT设备，你也可以选择任何你喜欢的云服务来进行管理，储存或数据分析。

 那让我们来看看akorIoT都搭载了哪些元器件吧。

表1: akorIoT的特点及其搭载的无线电和传感器

图3: akorIoT扩展板的俯视图

图4: akorIoT扩展板的结构框图

上面两张图很直观地向我们展示了akorIoT扩展板的主要结构和构成，接下来我再详细介绍一下。AkorIoT让使用者可以自由选择带有R3插槽的微控制单元套件，其中最简单的一种是Arduino UNO。而用来大规模生产的真实IoT设备一般会采用ARM Cortex M0至ARM Cortex M4的控制器。蜂窝数据模块和GNSS模块是与通用异步收发传输器（UART, Universal Asynchronous Receiver Transmitter）相连的。温度，湿度和气压传感器排成了12C的总线。一些进阶或扩展使用的传感器则可以连接在无线电扩展板后部的智能插槽。在akorIoT上，可以自动检测到MCU信号电平，此外，你还可以选择不同种类的MCU例如ATMEL,NXP,Microchip等等，种类十分丰富。

akorIoT的优势

从以上的介绍中我们不难看出，akorIoT搭载着十分丰富的元器件及传感器等。这些零件可以让我们自由选择蜂窝技术，自由选择MCU和兼容器。同时，在akorIoT上也能使用各种各样的编程语言。诸如云服务，SIM卡提供商等也是可以随意更换的。有了这些多样的选择，电子发烧友们可以完成一些更有趣味性的创新发明。例如，天线匹配，天线诊断或自定义天线设计等。此外，不同种类的自制的akorIoT扩展板也是一个很好的学习工具。玩家或使用者们可以通过akorIoT进行实验，创新等等好玩有趣的发明。最后但是同样重要的一点，akorIoT也能在大规模的工业生产中使用，大大方便了设备的交互。

总体而言，akorIoT是一款功能十分强大的扩展板。配置了数十种元件，传感器以及无线电模块。用户可以自由选择多种无线技术支持，相比以前的扩展板，使用感受大幅度提高了。一块小小的扩展板就能满足大众不同的需求，可以说是实现了真正的“akor”。

 参考文献：

http://iot-university.org/nb-iot-shield-arduino/

https://en.wikipedia.org/wiki/NarrowBand_IOT