KCWLW-3型无线传感网全功能实验箱
无线传感网全功能实验箱,是集成Bluetooth、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee等短距离无线通信技术,将6LowPAN(IPv6)互联网协议应用到短距离无线通信网络中,与ZigBee使用的ZStack协议栈并存,支持双协议栈;集成LoRa、NB-IoT等长距离无线通信技术,自定义传感网协议,CoAP应用协议,实现主从机组网应用,平台接入应用。采用三星Cortex-A9 S5P4418四核处理器作为智能网关,支持6LowPAN、Z-Stack、自定义传感网协议等多协议解析,具有1GB内存、8GB大容量存储空间、7寸电容触摸显示屏、丰富的外围接口,可板载GPS定位、WIFI/BT二合一通讯、4G移动通讯等多种模块,内嵌Android、Linux双系统,可一键切换。
系统提供丰富的实验例程、实验手册、教学视频等课程资源,能够满足嵌入式接口技术、无线通信技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用开发、Android移动互联网应用开发等课程的教学与实践。
二、产品特点
1.窄带物联:集成LoRa、NB-IoT无线传感网模块,具有2km远距离传输、协议转换、平台接入的功能。
2.多网融合:将蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4多种组网方式,通过IPv6协议融合在一起,实现协议层的多网融合;并通过COAP应用协议开放接口,实现移动设备对传感器节点的无线采集与控制。同时提供ZigBee组网。
3.身份唯一:WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4传感器节点统一采用IPv6协议组网通信,具有唯一的网络地址。
4.结构统一:蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4等节点统一采用Cortex-M3嵌入式处理器、Contiki操作系统和6Lowpan IPv6协议实现无线数据传输。ZigBee节点采用CC2530芯片,同时担当传感器采集与无线通信。所有节点的处理器模块、无线通信模块、传感器模块通过插针方式与底板连接,易于更换。每个节点自带OLED屏显示网络信息、组网状态、以及传感器采样数值。结构如图所示:
实验箱的组成结构示意图
5.类型丰富:支持温湿度检测、光强检测、三轴加速度、烟雾检测、振动检测、霍尔检测、气压检测、接近检测、结露检测、继电器控制、声光控制、步进电机控制等多种感控节点。
6.一键切换:网关支持Android和Linux双系统,一次烧写,一键切换,默认运行Android系统。减少烧写系统消耗的时间,方便不同兴趣的用户快速进入开发状态。
7.拓扑展示:以拓扑图形式展示节点与网关服务的连接关系,实时流动地显示传感器数据的上行、下行走向。
8.场景可扩:节点处理器模块、通信模块、传感器模块支持任意互换,烧写固件后,支持不同的无线通信方式,可扩展不同的应用场景。
三、硬件组成
集成Bluetooth、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee等短距离无线传感网节点,ZigBee协调器、IEEE802.15.4边界路由器、LoRa长距离传感网节点、NB-IoT长距离无线传感网网关。采用Cortex-A9四核处理器为智能网关,板载7寸电容触摸显示屏、板载WIFI/BT通信等多种模块,具有丰富的外围接口,外扩I/O扩展板,内嵌Android、Linux双系统,可一键切换,默认运行Android系统。
详细布局如图所示:
硬件布局图
无线传感器节点均采用模块化设计,主要由接口底板、无线通信模块、微处理器模块、及传感器调理板,通过插针对应连接而成,支持自由组合。自带OLED屏显示网络信息、组网状态、以及传感器采样数值。如图所示,展示节点各模块的连接方式。
无线通信节点组成图
传感器模块,支持不同传感器工作原理,如电阻式、电感式、压电式、电磁式、光电式等,集成十多种传感器类型。
1.可以满足多种物联网关键技术课程的教学、实验、实训,如单片机与传感器、嵌入式接口技术、无线通信技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用开发、Android移动互联网应用开发等课程实验。
2.传感器节点具有环境参数采集或设备驱动控制的功能。
3.可组建WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4三种无线网络,通过Contiki操作系统和IPv6协议,实现采样数据的无线传输;
4.具有ZigBee无线传感器网络组建的功能,实现数据的无线传输;
5.具有LoRa无线传感器网络组建的功能,实现数据的长距离无线传输;
6.具有NB-IoT平台接入的功能,能够将LoRa传感器网络的数据接入平台,实现远程传感器采集与执行器控制。
7.网关应用软件具有CoAP应用协议、ZigBee应用协议解析的功能,通过CoAP服务和串口服务,对WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee传感器数据进行解析处理,Mesh拓扑图的形式实时显示数据流的上、下行走向。
多网融合MeshTop图 | ZigBee组网拓扑图 |
8.网关应用软件展示的传感器节点,可随意拖动,不会影响网络的拓扑结构和数据流向。
9.可在拓扑图中点击任一种传感器节点,进入下一级界面,查看当前传感器节点的采样数值、曲线形式展示,或控制设备开关状态。
温湿度节点采样曲线展示
红外对射传感器的状态监测
五、课程资源
实验类型 | 典型实验名称 |
1.单片机与传感器 | |
CC2530接口技术 | 实验一、CC2530开发环境搭建 实验二、通用IO端口应用——LED灯亮灭控制 实验三、通用IO端口应用——按键查询方式点灯 实验四、外部中断应用——按键中断方式点灯 实验五、定时/计数器应用——T1定时查询方式点灯 实验六、定时/计数器应用——T3定时中断方式点灯 实验八、AD转换应用——内部温度检测 实验九、睡眠定时器应用——低功耗休眠与唤醒 实验十、独立看门狗应用——设备宕机检测与复位 实验十一、DMA应用——串口DMA传输 实验十二、模拟IIC总线应用——OLED屏秒表显示 |
CC2530传感器 | 实验一、光敏传感器实验 实验二、结露传感器实验 实验三、温湿度实验 实验四、红外接近传感器开发实验 实验五、数字气压传感器开发实验 实验六、继电器控制实验 |
2.嵌入式接口技术 | |
嵌入式接口技术 | 实验一、Led闪烁控制实验 实验二、按键中断检测实验 实验三、串口收发通信实验 实验四、Systick延时实验 实验五、OLED显示控制实验 实验六、RTC设置实验 实验七、IWDG独立看门狗宕机检测 实验八、WWDG窗口看门狗实验 实验九、定时器灯控实验 实验十、嵌入式单片机内部温度采集 实验十一、串口DMA传输实验 |
嵌入式传感器采集控制 | 实验一、温湿度传感器实验 实验二、光敏传感器实验 实验三、三轴加速度传感器实验 实验四、霍尔检测实验 实验五、红外对射传感器实验 实验六、振动传感器实验 实验七、LED蜂鸣器传感器实验 实验八、继电器控制实验 实验九、步进电机控制实验 实验十、红外接近传感器检测 实验十一、数字压力传感器检测 实验十二、结露传感器检测 |
3. 无线通信技术 | |
CC2530射频通信 | 实验一、点对点通信实验 实验二、广播通信实验 实验三、RSSI信号强度实验 实验四、空中信道监听实验 实验五、无线遥控实验 |
Z-Stack协议栈开发 | 实验一、Z-Stack协议栈工程解析 实验二、多点自组网 实验三、信息广播/组播 实验四、网络拓扑实验-星型网 实验五、网络拓扑实验-网状网 实验六、ZStack绑定实验 实验七、ZStack串口收发应用 实验八、ZStack温湿度无线采集 实验九、ZStack声光无线控制 |
Wi-Fi无线通信 | 实验一、Wi-Fi AT命令配置 实验二、Wi-Fi STA模式配置 实验三、Wi-Fi AP模式配置 实验四、Wi-Fi STA+AP模式配置 实验五、Wi-Fi RSSI信号强度检测 实验六、Wi-Fi STA客户端模式 实验七、Wi-Fi STA服务器模式 实验八、Wi-Fi Socket双向通信 实验九、Wi-Fi光照无线采集与控制 |
蓝牙无线通信 | 实验一、蓝牙模块AT命令测试 实验二、蓝牙信息AT命令查询 实验三、蓝牙模块主从无线通信 实验四、蓝牙模块无线点灯 |
RPL802.15.4无线通信 | 实验一、CC2530模块简介 实验二、802.15.4协议简介 实验三、SLIP协议简介 实验四、PAN ID、CHANNEL简介 实验五、CC2530模块单体测试实验 实验六、CC2530模块结合测试实验 |
LoRa无线通信 | 实验一、LoRa模块AT指令测试 实验二、LoRa点对点通信 实验三、LoRa振动无线采集 实验四、LoRa步进电机无线控制 |
NB-IoT无线通信 | 实验一、NB-IoT模块AT指令交互 实验二、NB-IoT信号强度查询 实验三、NB-IoT扰码配置 实验四、NB-IoT开机入网 实验五、NB-IoT发送数据 实验六、NB-IoT CoAP协议接入平台 实验七、NB-IoT传感网设备平台监控 |
4. 物联网微操作系统 | |
基于Cortex-M3嵌入式的Contiki-OS实验 | 实验一、ContikiOS系统移植 实验二、Contiki LED控制 实验三、Contiki多线程通信 实验四、Contiki进程间通信 实验五、Contiki按键检测 实验六、Contiki定时器使用 实验七、Contiki OLED显示控制 |
基于IPv6的组网实验 | 实验一、Contiki网络工程解析 实验二、IPv6网关实验 实验三、节点间IPv6-UDP通信实验 实验四、节点间IPv6-TCP通信实验 实验五、RPL802.15.4 IPv6组网实验 实验六、WIFI 节点IPv6组网实验 实验七、蓝牙节点IPv6组网实验 |
IPv6网关综合应用实验 | 实验一、IPv6协议的多网融合框架 实验二、传感器数据通信协议 实验三、IPv6网络拓扑综合应用实验 |
六.配置清单
序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
1 | Cortex-A9网关 | 1 | 含7寸电容触摸显示屏 |
2 | 网关I/O基础功能模块 | 1 | |
3 | NB无线传感网网关 | 1 | Cortex-M3处理器,带NB模块 |
4 | IEEE802.15.4主机 | 1 | |
5 | ZigBee协调器 | 1 | |
6 | Cortex-M3核心板 | 9 | Cortex-M3核心模块+底板 |
7 | CC2530主控底板 | 3 | 仅是短底板 |
8 | 蓝牙通信模块 | 2 | |
9 | WiFi通信模块 | 2 | |
10 | IEEE802.15.4通信模块 | 3 | |
11 | ZigBee通信模块 | 3 | 需焊接OLED排座 |
12 | LoRa通信模块 | 3 | |
13 | 继电器控制模块 | 1 | |
14 | 槽型红外对射传感器模块 | 1 | |
15 | 振动传感器模块 | 1 | |
16 | 步进电机控制模块 | 1 | |
17 | 温湿度传感器模块 | 1 | |
18 | 光敏传感器模块 | 1 | |
19 | LED蜂鸣器控制模块 | 1 | |
20 | 霍尔传感器模块 | 1 | |
21 | 三轴加速度传感器模块 | 1 | |
22 | 红外接近传感器模块 | 1 | |
23 | 大气压力传感器模块 | 1 | |
24 | 结露传感器模块 | 1 | |
25 | Android网关多网融合拓扑应用软件 | 1 | |
26 | IPv6无线传感网综合应用程序 | 1 | 无需报价,与硬件一起 |
27 | ZigBee传感网透明传输应用程序 | 1 | 无需报价,与硬件一起 |
28 | NB无线传感网网关应用程序 | 1 | 无需报价,与硬件一起 |
29 | DC5V3A电源适配器 | 1 | |
30 | 交叉串口线 | 1 | |
31 | 网线 | 1 | |
32 | Micro USB数据线 | 1 | |
33 | 方口USB数据线 | 1 | |
34 | CC2530 Debugger调试器 | 1 | |
35 | TF卡读写器 | 1 | |
36 | TF Card | 1 | |
37 | USB转串口线 | 1 | |
38 | J-link仿真器 | 1 | |
39 | 程序下载调试板 | 1 | |
40 | 磁铁 | 1 | |
41 | NB-IoT物联卡 | 1 | |
42 | 箱体 | 1 | 尺寸:52*32*20cm |
七、技术参数
货物名称 | 指标参数 |
无线传感网全功能实验箱 | 一、整体要求 1.能够满足单片机与传感器、嵌入式接口技术、无线通信技术、无线传感器网络、嵌入式操作系统开发、嵌入式系统应用开发、Android移动互联网应用开发等课程要求。 2.能够组建蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee四种无线传感器网络,实现数据的无线传输; 3.能够将蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4无线网络经IPV6协议融合在一个拓扑图中,Zigbee节点经ZStack协议显示在一个拓扑图中,界面上能够显示蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4等节点的IPv6地址、ZigBee节点的MAC地址、节点名称、传感器数据或执行器状态,实时地显示各个传感器数据的上、下行流向; 4.要求蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4三种传感器节点均具有唯一的IPv6地址,统一采用IPv6协议组包通信。 ★5.要求具有LoRa无线网络组建、NB-IoT平台接入的功能;采用CoAP协议,能够将LoRa传感器网络的数据通过NB-IOT网络接入平台。在保证NB网络铺设完成的基础上,能够使用Web应用系统查看传感器采集节点上报的JSON数据包,并支持手动编辑JSON包下发命令控制执行器。 ★6.要求网关支持Linux、Android双操作系统,支持一键烧写、一键切换。 ★7.要求在保证网关接入互联网的前提下,能够配置接入云服务平台,并实现移动端传感器数据的采集显示和执行器的远程控制。 ★8.要求具有传感器采样数据数值分析的功能,具体包括上位机使用EXCEL2007文档存储,支持文件名自定义,路径自定义;具有自定义采样间隔、固定时刻采样的功能;绘制时域坐标系采样曲线,能够选择任意时间段内有效传感器的历史数据进行统计分析,列表显示被测传感器的采样次数、测量值、最大(小)值、算术平均值、偏差、中值、方差、近似标准差、剔除坏值后的算式平均值等;具有傅里叶变换功能,能够在上位机软件中显示传感器采样数据傅里叶变换后的频域图;要求具备最小二乘曲线拟合功能,能够在上位机软件中观察采样曲线和拟合后曲线的对比图。 二、硬件资源 1.Cortex-A9网关(1个) 1)核心板资源: (1)CPU:Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418,主频1.4GHz; (2)GPU:MAIL-400,3D图形加速 (3)内存: 1GB DDR3; (4)EMMC: 8GB; (5)核心板+底板设计:核心板加装屏蔽罩,邮票孔方式与底板连接,抗干扰能力更强,比插针式更稳定可靠。要求引出核心板信号线,不少于188PIN。 2)网关主板资源: (1)LCD接口:7寸IPS电容屏(16:9),分辨率1024×600; (2)USB接口:2路USB_HOST 2.0输出,1路USB OTG; (3)Ethernet接口:核心板内置千兆IP,外加不超过3RMB的PHY芯片即可,支持10/100/1000M,RJ45接口; (4) 串口:2路3线RS232,1路TTL接口,1路RS485,1路Bluetooth; (5)CAN总线接口:1路; (6)RS485总线接口:1路; (7)HDMI 接口:HDMI1.4a,最大支持1920*1080高清数字输出; (8)LVDS液晶屏接口:单通道,最大支持1920*1080; (9)摄像头接口:1路CMOS并行接口,最大支持800万像素; (10)AV接口:1路模拟视频母口输入; (11)外部存储扩展接口:SD卡、TF卡接口; (12)音频接口: 1路MIC输入,1路1. 8w喇叭; (13)按键:1个复位按键、1个休眠唤醒按键,2个音量键; (14) 蓝牙WiFi:板载蓝牙WiFi二合一模块; (15)Mini PCIe接口:标准接口,可插入4G通信模块; (16)24Pins应用扩展接口:用于处理器外设接口扩展功能,包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8个GPIO,5V电源。 2.网关IO基础功能模块(1个) 由网关直接驱动。采用HC595串入并出特点,使用较少IO扩展更多功能,默认地址0x01。1路可调电位器模拟AD采样通道,1路PWM驱动的蜂鸣器,5个触摸按键,5个LED指示灯。 3. NB无线传感网网关(1个) 支持LoRa、WiFi等无线传感器网络数据解析,提供传感网与互联网云服务平台的接入服务。采用标准JSON数据包通过NB-IoT网络接入,实现远程数据传输,支持UDP协议、CoAP应用协议。 板载LoRa模块,采用插针与Cortex-M3微控制器主板连接;可与LoRa传感器节点无线通信,实现LoRa无线传感器节点远程采集及执行器远程控制。 板载NB-IoT模块,采用插针与Cortex-M3微控制器主板连接;可配置使用电信网络接入平台,850MHz工作频段,支持3GPP Rel-13以及增强型AT指令;通信速率可达100kbps,灵敏度:-129dBm,+23dBm功率输出;模块板载SHT10温湿度传感器及LED指示灯,实现温湿度远程采集及LED远程控制; 板载2路JTAG调试接口,支持Cortex-M3处理器及无线通信模块的调试; 板载1路RS232调试接口、功能按键、组网状态指示灯等。 供电:DC5V。 4. ZigBee协调器(1个) 标配TI CC2530 ZigBee无线射频模块,符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范,频段范围2045M-2483.5M,无线数据传输速率约为20~250kbps;具备单片机接口功能,Zigbee建网功能,具有2个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键,提供传感器模块接口、RS232接口、调试下载接口。 可通过跳线帽切换TTL 电平UART接口,或RS232电平DB9接口。 供电:5VDC。 5. IEEE802.15.4主机(1个) 标配TI CC2530无线射频模块,运行Contiki-OS操作系统,内置6lowPan协议,作为边界路由器与802.15.4从机节点组建射频网络,自组网,接收从机信息,向从机发送命令,与上位机网关交互。具有2个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键,提供传感器模块接口、RS232接口、调试下载接口。 供电:5VDC。 6.无线传感网通信节点 1)微控制器主板硬件资源 (1)Cortex-M3核心主板(9个) 处理器基于ARM Cortex-M3核心,最高主频72Mhz,内部Flash 256KB,RAM 48KB。 具有1个0.96寸OLED屏,能够显示MAC地址、上下级关系、传感器数据、网络信息等。 具有4个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键、1个JTAG调试接口、1个24PIN的无线射频接口,1组20*2PIN传感器接口; 标配ARM仿真器、串口下载仿真调试转接板。 运行IPv6协议栈实现无线通信的功能。 (2)CC2530核心主板(3个) 处理器基于CC2530F256,具有2个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键、1个JTAG调试接口、1个24PIN的无线射频接口,1组20*2PIN传感器接口;标配下载仿真器。 2)无线传感网通信模块 (1)蓝牙通信模块(2个):采用UART接口的内置协议栈方案,设置从机模式,与主机配对后,将微控制器采样数据传输给主机。 (2)WiFi通信模块(2个):采用UART接口的内置TCP/UDP/HTTP协议栈方案,支持设置为AP、STA的工作模式,与网关通信后,将微控制器采样数据传送给主机,或者接收主机的控制命令控制执行器。 (3)IEEE802.15.4通信模块(3个):基于CC2530射频组网通信方案,与边界路由器组网,实现传感器数据的双向交互。 (4)ZigBee通信模块(3个):基于CC2530+ZStack协议栈组网通信方案,与Zigbee协调器组网,实现传感器数据的双向交互。 (5)LoRa通信模块(2个):采用Cortex-M3+LoRa模块组网通信方案,采用LoRa扩频调制技术,工作频率为 410-510MHz,高灵敏度:-144.1dBm,+20dBm功率输出;支持FSK、GFSK、LoRa调制方式;可视、开阔,超远通信距离5km传输;与LoRa主机点对点通信,实现传感器数据的双向传输。 3)传感器通信模块 接口包含GPIO/IIC/SPI/PWM/电源/地等信号。 兼容槽型红外对射传感器、继电器控制模块、振动传感器、步进电机、温湿度传感器、光敏传感器、LEDBEEP声光执行器、霍尔传感器、三轴加速度传感器、红外接近传感器、数字气压传感器、结露传感器等。可直接接到无线传感网节点接口板上,提供各类传感器接口板的原理图和技术手册。 (1)振动传感器模块(1个) 比较器输出,信号干净,波形好,驱动能力强,超过15mA 输出形式 :数字开关量输出(0和1) 工作电压3.3V-5V (2)槽型红外对射传感器模块(1个) 光源(波长):红外发光二极管(940nm) 槽宽距离:15MM 电压-集射极击穿最大值:30V 电流-集电极(Ic)最大值:20mA 电流-DC正向(If):60mA 输出类型:光电晶体管 工作温度:-25℃~85℃ 外壳:ABS塑料 单路信号输出,有遮挡物输出低电平,无遮挡物输出高电平。 板载可调电阻,调节灵敏度; 支持5V供电。 (3)继电器控制模块(1个) 具有常开、常闭、公共三端; 导通电压:3VDC 触点负载:1A/120 VAC,1A/30 VDC 板载2路开关量检测,带光耦隔离 (4)步进电机控制模块(1个) 四相五线减速步进电机。 牵入转矩:300gf.cm; 步距角:每个脉冲转动5.625度,64个脉冲转动一圈; 驱动方式:四相八拍 齿轮减速比:1/64 驱动电压:5VDC (5)温湿度传感器模块(1个) 两线制数字接口(SCL、SDA),直接与处理器相连,全标定输出,无需重新校准; 湿度测量范围:0~100%RH; 温度测量范围:-40~123.8℃ 测湿精度:±4.5%RH,测温精度:±0.5℃; 供电:5VDC (6)光敏传感器模块(1个) 亮电阻:20-50kΩ; 暗电阻:3MΩ; 光谱峰值:540nm 响应时间:上升20ms,下降30ms; 环境温度:-30~25℃ 最大电压:150VDC,最大功耗100mW; (7)LED蜂鸣器控制模块(1个) 接口:2排插针形式连接到接口底板 包括2个红蓝LED灯和1个蜂鸣器 通信接口:I/O 工作电压:DC5V (8)霍尔传感器模块(1个) 磁敏传感器 电源电压:4.5-24V 输出漏电流:10μA 电源电流:9mA 输出上升时间:0.2us 输出下降时间:0.18us (9)三轴加速度模块(1个) 传感器类型:mma7660,用于测量倾斜角,惯性力等; 电容式结构,不能同时探测x,y,z方向上的加速度,只能分开测,有三种工作模式:Standby(待机)、Active &Auto-Sleep(活动)模式、AutoWake(自动唤醒)模式; 范围:-1.5g~1.5g,低功耗,小形容性MEMS传感器,具有低通滤波器;数字量为6Bit,精度较低,而且输出值还会有3个刻度的误差,因此,方位检测时:需要作8个值的软件均值滤波处理;动作检测时:32阶的均值滤波; 通讯方式:IIC通信 电压供电:2.4~3.6V (10)红外接近传感器模块(1个) 感应方式:Reflective(反射) 组成:由一个红外发射管和一个红外接收管组成;蓝色管是发射管,黑色管是接收管; 原理:红外发射管向外发射红外线,接收管接收到红外光时,电阻变小,相当于导通,输出端为低电平;没接收到红外光时,电阻变大,相当于断开,输出端为高电平。 输出形式 :数字开关量输出(0和1),与微控制器的I/O口连接通信; 红外波长:940 nm 总功率耗散:200mW (11)数字气压传感器模块(1个) 高精度的MEMS数字气压传感器。 供电电源:1.8~3.6V,典型值为2.5V。 气压测量范围:300hPa~1100hPa(海拔高度500m~9000m) 气压测量精度:0.06hPa(0.5m)在低功耗模式下;0.03hPa(0.25m),在高精度模式下。 采集转换速率:128次/s。通信接口:IIC (12)结露传感器模块(1个) 湿敏传感器类型 使用温度范围:1~80℃; 使用湿度范围:1~100%RH; 结露测试范围:94~100%RH; 传感器电压:0.8V DC; 三、软件资源 1.嵌入式操作系统: A9网关处理器支持Linux3.4、QT4.8、Android4.4或更高版本,节点嵌入式处理器支持Contiki2.7操作系统,节点CC2530处理器支持Z-Stack2007协议栈,提供Android操作系统外设硬件接口及应用模块的驱动测试程序。 2. 网关操作系统烧写: 提供Windows下一键刷机软件,选择需要更新的镜像文件,可通过SD卡脱离PC机一键烧写,也可通过USB线缆刷机,支持Uboot参数修改配置。系统支持一键烧写双系统Android和Linux,可一键切换。 3.嵌入式网关支持的功能: 支持语音通话、短信、上网功能,支持WIFI通信、AP热点设置、Ethernet上网功能,支持无线蓝牙通信功能,支持模拟/数字摄像头拍照、录像功能,支持模拟摄像头信号接入, 支持GPS/北斗位置导航服务,支持HDMI音视频输出(支持1080P),支持音频录放功能。 4. Android网关多网融合拓扑应用软件的功能: 能够将蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee不同的传输方式,由网关解析后以拓扑图的形式在界面上展示,并为上层应用提供统一的JSON数据格式。 网关界面可显示传感器采集的数据、执行器的状态,显示蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4传感器节点的IPv6地址,显示ZigBee传感器节点MAC地址,能够随意拖动传感器,而不改变网络的拓扑结构; 点击网关上传感器节点图标,可进入二级界面查看传感器的实时曲线走势,或手动控制执行器的开关。 具体包括:传感器信息采集资源驱动实现,控制传感器动作资源驱动实现,拓扑综合应用程序信息采集图标的实现; ★支持IPv6和ZStack2007双协议栈数据解析。 开发环境:Android Studio 5.ZigBee传感网透明传输应用程序的功能: 运行Z-STACK2007协议栈,具有传感器采集、执行器驱动控制、自组网无线数据传输等功能。 协议栈:ZSTACK-CC2530-2.3.0-1.4.0(Z-Stack2007协议栈) 烧写工具:Smart RF Flash Programmer和CC Debugger驱动 开发环境: IAR Embedded Workbench V8.10 for 8051 6. IPv6无线传感网综合应用程序的功能: 运行Contiki-2.7网络操作系统,内置IPv6协议栈,具有传感器采集、执行器控制,无线组网传输的功能。 具有蓝牙、WIFI、IEEE802.15.4三种通信模块的驱动传输的功能。 开发环境: IAR Embedded Workbench V7.40 for ARM 7.NB无线传感网网关应用程序的功能: 运行固件配置服务器IP地址和端口,通过CoAP应用协议接入云服务平台,支持板载温湿度传感器的远程采集、LED远程控制; 支持LoRa等无线传感网传感器的无线远程采集和执行器的远程控制。 开发环境:Keil uVison 4.7 四、课程实验要求 1.CC2530单片机接口技术实验不少于12个:CC2530开发环境搭建、通用IO端口应用——LED灯亮灭控制、通用IO端口应用——按键查询方式点灯、外部中断应用——按键中断方式点灯、定时/计数器应用——T1定时查询方式点灯、定时/计数器应用——T3定时中断方式点灯、UART接口应用——串口数据的收发实验、AD转换应用——内部温度检测、睡眠定时器应用——低功耗休眠与唤醒、独立看门狗应用——设备宕机检测与复位、DMA应用——串口DMA传输、模拟IIC总线应用——OLED屏秒表显示等。 2.基于CC2530的传感器采集控制实验不少于6个:光敏传感器实验、结露传感器实验、温湿度实验、红外接近传感器开发、数字气压传感器开发实验、继电器控制实验等。 3.嵌入式微控制器接口应用基础实验不少于11个:LED灯控、外部中断按键检测、串口实验、systick延时实验、IIC屏显示字符串实验、RTC实验、独立看门狗实验、定时器实验、内部温度采集实验、DMA实验。 4.基于嵌入式的传感器采集控制实验不少于12个:光敏传感器实验、温湿度传感器实验、三轴加速度传感器实验、霍尔检测实验、红外对射传感器实验、振动传感器实验、LED蜂鸣器传感器实验、继电器控制实验、步进电机控制实验、红外接近传感器检测、大气压力传感器检测、结露传感器检测。 5.蓝牙传感网实验不少于4个:环境搭建实验、蓝牙透传实验、蓝牙无线点灯实验、蓝牙传感器采集与控制实验。 6.WiFi传感网实验不少于9个:环境搭建实验、WiFi AT命令配置实验、WiFi STA模式配置、WiFi AP模式配置、WiFi STA+AP模式配置、WiFi RSSI信号强度检测、WiFi STA客户端、WiFi STA服务器、WiFi Socket双向通信、WiFi光照无线采集与控制。 7.IEEE802.15.4组网实验不少于2个:802.15.4协议简介、SLIP协议简介、PAN ID与CHANNEL简介、CC2530模块单体测试实验、CC2530模块结合测试实验。 8.CC2530射频通信实验不少于5个:点对点通信、广播通信、RSSI信号强度、空中信道监听、无线遥控。 9.ZSTACK协议栈组网实验不少于9个:ZSTACK协议栈简介、ZStack协议栈工程解析、多点自组网、信息广播/组播、网络拓扑星型网、网络拓扑树型网、ZSTACK绑定、ZSTACK串口、ZigBee温湿度无线采集实验、ZigBee声光无线控制实验。 10.基于Cortex-M3的Contiki操作系统移植实验不少于7个: ContikiOS系统移植、Contiki LED控制、Contiki多线程、Contiki进程间通信、Contiki按键位检测、定时器使用、OLED显示。 11.IPv6多网融合应用实验不少于8个: Contiki网络工程解析、IPv6网关实验、WIFI 节点IPv6组网实验、蓝牙节点IPv6组网实验、RPL802.15.4 IPv6组网实验、节点间IPv6-UDP通信实验、节点间IPv6-TCP通信实验、IPv6网络拓扑综合应用实验,及IPv6协议多网融合框架简介、传感器数据通信协议说明。 12.LoRa无线传感网实验不少于4个:LoRa模块参数配置、LoRa点对点通信、LoRa振动无线采集、LoRa步进电机无线控制。 13.NB-IoT无线通信实验不少于7个:NB-IoT模块AT指令交互、NB-IoT信号强度查询、NB-IoT扰码配置、NB-IoT开机入网、NB-IoT数据收发测试、NB-IoT CoAP协议平台接入、NB-IoT无线传感网平台监控等。 |