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LGWL-PV6B型 無線傳感網(wǎng)全功能實驗平臺
品牌：理工偉業(yè) 咨詢電話：010-82827827 82827835
一、平臺簡介
LGWL-PV6B型 無線傳感網(wǎng)全功能實驗箱集成WiFi、Bluetooth、IEEE802.15.4、ZigBee等多種短距離無線通訊模塊，*大亮點是將6LowPAN(IPv6)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議移植到傳感網(wǎng)應(yīng)用層中，與ZigBee傳感網(wǎng)使用的ZStack協(xié)議棧并存，共同支持雙協(xié)議棧，實現(xiàn)傳感器節(jié)點可唯一尋址。采用三星Cortex-A9 S5P4418四核處理器作為智能網(wǎng)關(guān)，支持6LowPAN和ZStack雙協(xié)議解析，具有1GB內(nèi)存、8GB大容量存儲空間、7寸電容觸摸顯示屏、豐富的外圍接口，可板載GPS定位、WIFI/BT二合一通訊、4G移動通訊等多種模塊，內(nèi)嵌Android、Linux雙系統(tǒng)，可一鍵切換。方便學(xué)校開展各種傳感器及通訊知識的教授、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和Android應(yīng)用開發(fā)。系統(tǒng)提供豐富的實驗例程和實驗手冊，能夠滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、微控制器原理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、Android移動應(yīng)用開發(fā)等課程的教學(xué)與實踐。
二、平臺功能
各個傳感器節(jié)點具有監(jiān)測環(huán)境參數(shù)或設(shè)備驅(qū)動控制的功能；
傳感器節(jié)點可組建WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4三種無線網(wǎng)絡(luò)，通過Contiki操作系統(tǒng)和IPv6協(xié)議，實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的無線傳輸；
傳感器節(jié)點可組建ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸；
網(wǎng)關(guān)與節(jié)點具有CoAP應(yīng)用協(xié)議通信的功能；
網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件通過CoAP服務(wù)和串口服務(wù)，將WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee感控節(jié)點數(shù)據(jù)解析處理，在網(wǎng)關(guān)的Mesh拓?fù)鋱D中實時流動地顯示傳感器數(shù)據(jù)的上、下行走向；
網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件展示的傳感器節(jié)點，可隨意拖動，不會影響網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向。
可在拓?fù)鋱D中點擊任一種傳感器節(jié)點，進入下一級界面，查看當(dāng)前傳感器節(jié)點的采樣數(shù)值、曲線形式展示，或控制設(shè)備開關(guān)狀態(tài)。
溫濕度節(jié)點采樣曲線展示
紅外對射傳感器的狀態(tài)監(jiān)測
三、平臺特點
適合多種物聯(lián)網(wǎng)課程：可滿足智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用開發(fā)等課程實驗。
多網(wǎng)融合：引入藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4多種組網(wǎng)方式，多網(wǎng)融合，統(tǒng)一采用IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，COAP應(yīng)用通信協(xié)議；同時提供ZigBee組網(wǎng)。
身份唯一：WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4傳感器節(jié)點統(tǒng)一采用IPv6協(xié)議組網(wǎng)通信，具有唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。
結(jié)構(gòu)統(tǒng)一：藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4等節(jié)點統(tǒng)一采用Cortex-M3嵌入式處理器、Contiki操作系統(tǒng)和6Lowpan IPv6協(xié)議實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee節(jié)點采用CC2530同時擔(dān)當(dāng)傳感器采集與無線通信。所有節(jié)點采用處理器模塊、無線通信模塊、傳感器模塊與底板統(tǒng)一插拔連接的形式，每個節(jié)點自帶OLED屏顯示網(wǎng)絡(luò)信息、組網(wǎng)狀態(tài)、以及傳感器采樣數(shù)值。結(jié)構(gòu)如圖所示。
一鍵切換：網(wǎng)關(guān)支持Android和Linux雙系統(tǒng)，一次燒寫，一鍵切換，默認(rèn)運行Android系統(tǒng)。減少燒寫系統(tǒng)消耗的時間，方便不同興趣的用戶快速進入開發(fā)狀態(tài)。
拓?fù)湔故荆阂酝負(fù)鋱D形式展示節(jié)點與網(wǎng)關(guān)服務(wù)的連接關(guān)系，實時流動地顯示傳感器數(shù)據(jù)的上行、下行走向。
四、課程實驗
4.1 單片機與傳感器
4.3 基于IPV6的Contiki多網(wǎng)融合實驗
六、技術(shù)指標(biāo)
6.1 標(biāo)配參數(shù)
七、選配模塊的參數(shù)
（一）NB-IoT溫濕度控制模塊(CC2530解決方案）
1.參數(shù)
由ZigBee通信模塊、NB-IoT通信模塊、插針方式與接口底板連接，NB-IoT通訊模塊背面有SIM卡插槽。采用CC2530芯片作微控制器，運行ZStack2007協(xié)議棧，通過AT命令配置NB-IoT模塊入網(wǎng)。
板載SHX溫濕度傳感器和LED燈。
通信方式：同時支持ZigBee組網(wǎng)傳輸、NB-IoT窄帶通信兩種方式。
供電電源：DC5V
2.實驗
NB-IoT實驗要求不少于5個，包括NB-IoT模塊的AT指令配置測試實驗、NB-IoT溫濕度傳感器采集傳輸實驗、NB-IoT板載LED的遠(yuǎn)程開關(guān)控制實驗、NB-IoT云平臺后臺UDP開發(fā)實驗、Web前端用戶登錄實驗等
（二）NB-IoT無線節(jié)點(STM32方案)
（1）具備NB-IOT低功耗無線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入；
（2）射頻芯片：BC95 NB-IOT無線芯片，支持電信網(wǎng)絡(luò)，頻段：850MHz，支持3GPP Rel-13以及增強型AT指令；
（3）通信速率可達(dá)100kbps，靈敏度：-129dBm，+23dBm功率輸出；
（4）提供USB串口調(diào)試接口，標(biāo)準(zhǔn)SIM卡槽；
（5）主芯片：STM32F103，支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調(diào)試串口， ARM仿真器接口；
（9）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網(wǎng)接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網(wǎng)線直接與實際工業(yè)傳感器或外設(shè)連接，進行傳感器采集與執(zhí)行器控制。
（三）LoRa傳感器節(jié)點
（1）具備LoRa低功耗無線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入；
（2）采用嵌入式無線數(shù)傳模塊，LoRa擴頻調(diào)制技術(shù)，工作頻率為 410-510MHz，高靈敏度：-144.1dBm，+20dBm功率輸出；
（3）支持FSK、GFSK、LoRa調(diào)制方式；
（4）傳輸距離:可視、開闊，超遠(yuǎn)通信距離5km傳輸；
（5）主芯片：STM32F103，支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調(diào)試串口， ARM仿真器接口；
（8）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網(wǎng)接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網(wǎng)線直接與實際工業(yè)傳感器或外設(shè)連接，進行傳感器采集與執(zhí)行器控制。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實訓(xùn)設(shè)備 實訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 教學(xué)設(shè)備 實驗設(shè)備 實訓(xùn)臺 考核裝置 電工電子 實驗裝置 數(shù)控技術(shù) 技能實訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 自控實訓(xùn) 實驗系統(tǒng) 數(shù)控軟件 數(shù)控實訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控設(shè)備 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 教學(xué)車床 職教設(shè)備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實驗 變頻調(diào)速 PLC實訓(xùn) 單片機
LGWL-PV6B型 無線傳感網(wǎng)全功能實驗箱集成WiFi、Bluetooth、IEEE802.15.4、ZigBee等多種短距離無線通訊模塊，*大亮點是將6LowPAN(IPv6)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議移植到傳感網(wǎng)應(yīng)用層中，與ZigBee傳感網(wǎng)使用的ZStack協(xié)議棧并存，共同支持雙協(xié)議棧，實現(xiàn)傳感器節(jié)點可唯一尋址。采用三星Cortex-A9 S5P4418四核處理器作為智能網(wǎng)關(guān)，支持6LowPAN和ZStack雙協(xié)議解析，具有1GB內(nèi)存、8GB大容量存儲空間、7寸電容觸摸顯示屏、豐富的外圍接口，可板載GPS定位、WIFI/BT二合一通訊、4G移動通訊等多種模塊，內(nèi)嵌Android、Linux雙系統(tǒng)，可一鍵切換。方便學(xué)校開展各種傳感器及通訊知識的教授、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和Android應(yīng)用開發(fā)。系統(tǒng)提供豐富的實驗例程和實驗手冊，能夠滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、微控制器原理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、Android移動應(yīng)用開發(fā)等課程的教學(xué)與實踐。
各個傳感器節(jié)點具有監(jiān)測環(huán)境參數(shù)或設(shè)備驅(qū)動控制的功能；
傳感器節(jié)點可組建WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4三種無線網(wǎng)絡(luò)，通過Contiki操作系統(tǒng)和IPv6協(xié)議，實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的無線傳輸；
傳感器節(jié)點可組建ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸；
網(wǎng)關(guān)與節(jié)點具有CoAP應(yīng)用協(xié)議通信的功能；
網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件通過CoAP服務(wù)和串口服務(wù)，將WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee感控節(jié)點數(shù)據(jù)解析處理，在網(wǎng)關(guān)的Mesh拓?fù)鋱D中實時流動地顯示傳感器數(shù)據(jù)的上、下行走向；
 多網(wǎng)融合MeshTop圖 |
 ZigBee組網(wǎng)拓?fù)鋱D |
可在拓?fù)鋱D中點擊任一種傳感器節(jié)點，進入下一級界面，查看當(dāng)前傳感器節(jié)點的采樣數(shù)值、曲線形式展示，或控制設(shè)備開關(guān)狀態(tài)。
溫濕度節(jié)點采樣曲線展示
紅外對射傳感器的狀態(tài)監(jiān)測
適合多種物聯(lián)網(wǎng)課程：可滿足智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用開發(fā)等課程實驗。
多網(wǎng)融合：引入藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4多種組網(wǎng)方式，多網(wǎng)融合，統(tǒng)一采用IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，COAP應(yīng)用通信協(xié)議；同時提供ZigBee組網(wǎng)。
身份唯一：WiFi、藍(lán)牙、IEEE802.15.4傳感器節(jié)點統(tǒng)一采用IPv6協(xié)議組網(wǎng)通信，具有唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。
結(jié)構(gòu)統(tǒng)一：藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4等節(jié)點統(tǒng)一采用Cortex-M3嵌入式處理器、Contiki操作系統(tǒng)和6Lowpan IPv6協(xié)議實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee節(jié)點采用CC2530同時擔(dān)當(dāng)傳感器采集與無線通信。所有節(jié)點采用處理器模塊、無線通信模塊、傳感器模塊與底板統(tǒng)一插拔連接的形式，每個節(jié)點自帶OLED屏顯示網(wǎng)絡(luò)信息、組網(wǎng)狀態(tài)、以及傳感器采樣數(shù)值。結(jié)構(gòu)如圖所示。
實驗箱的組成結(jié)構(gòu)示意圖
類型豐富：支持溫濕度檢測、光強檢測、三軸加速度、煙霧檢測、熱釋紅外檢測、霍爾檢測、氣壓檢測、接近檢測、結(jié)露、超聲波、酒精檢測、繼電器控制、聲光控制、數(shù)碼管顯示等多種感控節(jié)點。一鍵切換：網(wǎng)關(guān)支持Android和Linux雙系統(tǒng)，一次燒寫，一鍵切換，默認(rèn)運行Android系統(tǒng)。減少燒寫系統(tǒng)消耗的時間，方便不同興趣的用戶快速進入開發(fā)狀態(tài)。
拓?fù)湔故荆阂酝負(fù)鋱D形式展示節(jié)點與網(wǎng)關(guān)服務(wù)的連接關(guān)系，實時流動地顯示傳感器數(shù)據(jù)的上行、下行走向。
四、課程實驗
4.1 單片機與傳感器
| 實驗類型 | 典型實驗名稱 | |
| CC2530接口外設(shè) |
實驗一、CC2530簡介及開發(fā)環(huán)境的搭建 實驗二、通用IO端口應(yīng)用——控制LED燈點亮實驗 實驗三、通用IO端口應(yīng)用——按鍵控制LED燈點亮實驗 實驗四、外部中斷應(yīng)用——按鍵控制LED燈點亮實驗 |
實驗五、定時計數(shù)器T1應(yīng)用——定時控制LED閃爍 實驗六、定時計數(shù)器T3應(yīng)用——中斷控制LED閃爍實驗實驗七、串口的接收和發(fā)送實驗 實驗八、睡眠定時器的實驗 實驗九、看門狗實驗 |
| CC2530傳感器 |
實驗一、光敏傳感器實驗 實驗二、結(jié)露傳感器實驗 實驗三、可燃?xì)怏w傳感器實驗 實驗四、溫濕度實驗 實驗五、光線實驗 |
實驗六、數(shù)字氣壓實驗 實驗七、三軸加速度傳感器實驗 實驗八、繼電器控制實驗 實驗九、LED蜂鳴器實驗 實驗十、火焰?zhèn)鞲衅鳈z測 |
| STM32微控制器接口外設(shè) |
實驗一、Led閃爍控制實驗 實驗二、按鍵檢測實驗 實驗三、串口通信實驗 實驗四、systick延時實驗 實驗五、IIC OLED實驗 實驗六、RTC實驗 |
實驗七、IWDG獨立看門狗實驗 實驗八、WWDG窗口看門狗實驗 實驗九、定時器實驗 實驗十、STM32內(nèi)部溫度傳感器實驗 實驗十一、STM32的DMA的實驗 |
| STM32傳感器采集控制 |
實驗一、光敏傳感器實驗 實驗二、溫濕度傳感器實驗 實驗三、三軸加速度傳感器實驗 實驗四、霍爾檢測實驗 實驗五、紅外對射傳感器實驗 實驗六、煙霧傳感器實驗 |
實驗七、LED蜂鳴器傳感器實驗 實驗八、繼電器控制實驗 實驗九、雙數(shù)碼顯示實驗 實驗十、紅外接近傳感器檢測 實驗十一、大氣壓力傳感器檢測 實驗十二、結(jié)露傳感器檢測 |
4.2 無線傳感網(wǎng)實驗
| 實驗類型 | 典型實驗名稱 | |
| CC2530無線射頻通訊 |
實驗一、點對點通信實驗 實驗二、廣播通信實驗 實驗三、RSSI信號強度實驗 |
實驗四、空中信道監(jiān)聽實驗 實驗五、無線遙控實驗 |
| ZStack協(xié)議棧 |
實驗一、ZStack協(xié)議棧工程解析 實驗二、多點自組網(wǎng) 實驗三、信息廣播/組播 實驗四、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵嶒?星型網(wǎng) |
實驗五、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵嶒?網(wǎng)狀網(wǎng) 實驗六、ZStack綁定實驗 實驗七、ZStack串口應(yīng)用 實驗八、溫濕度傳感器采集傳輸 |
| Wifi組網(wǎng) |
實驗一、WiFi AT命令配置實驗 實驗二、WiFi AT命令配置STA實驗 實驗三、WiFi AT命令配置AP實驗 實驗四、WiFi AT命令配置STA+AP實驗 |
實驗五、WiFi RSSI強度實驗 實驗六、WiFi STA客戶端模式實驗 實驗七、WiFi STA服務(wù)器模式實驗 實驗八、WiFi Socket編程通信實驗 |
| 藍(lán)牙組網(wǎng) |
實驗一、藍(lán)牙技術(shù)簡介 實驗二、藍(lán)牙工作原理 實驗三、藍(lán)牙AT 指令簡介 |
實驗四、藍(lán)牙模塊配置 實驗五、STM32配置藍(lán)牙透傳實驗 |
| RPL802.15.4組網(wǎng) |
實驗一、CC2530模塊簡介 實驗二、802.15.4協(xié)議簡介 實驗三、SLIP協(xié)議簡介 |
實驗四、PAN ID、CHANNEL簡介 實驗五、CC2530模塊單體測試實驗 實驗六、CC2530模塊結(jié)合測試實驗 |
| 基于STM32的Contiki-IPv6移植實驗 |
實驗一、ContikiOS系統(tǒng)移植 實驗二、LED控制 實驗三、Contiki多線程 實驗四、Contiki進程間通信 |
實驗五、按鍵位檢測 實驗六、定時器使用 實驗七、OLED顯示 |
| 基于IPv6的組網(wǎng)實驗 |
實驗一、Contiki網(wǎng)絡(luò)工程解析 實驗二、IPv6網(wǎng)關(guān)實驗 實驗三、WIFI 節(jié)點IPv6組網(wǎng)實驗 實驗四、藍(lán)牙節(jié)點IPv6組網(wǎng)實驗 |
實驗五、RPL802.15.4 IPv6組網(wǎng)實驗 實驗六、節(jié)點間IPv6-UDP通信實驗 實驗七、節(jié)點間IPv6-TCP通信實驗 |
4.4 IPv6網(wǎng)關(guān)綜合實驗
| IPv6網(wǎng)關(guān)綜合實驗 |
實驗一、IPv6協(xié)議的多網(wǎng)融合框架 實驗二、傳感器FTBee數(shù)據(jù)通信協(xié)議 實驗三、基于UDP傳感器信息采集實驗 |
實驗四、基于COAP傳感器數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制實驗 實驗五、IPv6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚C合實驗 |
五、配置清單
| 序號 | 名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | Cortex-A9網(wǎng)關(guān) | 1 | |
| 2 | 網(wǎng)關(guān)IO基礎(chǔ)擴展板 | 1 | |
| 3 | 三路繼電器模塊 | 1 | |
| 4 | ZigBee協(xié)調(diào)器 | 1 | |
| 5 | IEEE802.15.4主機 | 1 | |
| 6 | Cortex-M3核心板(IPv6協(xié)議) | 9 | |
| 7 | CC2530主控底板 | 3 | |
| 8 | 藍(lán)牙通信模塊 | 3 | |
| 9 | WiFi通信模塊 | 3 | |
| 10 | IEEE802.15.4通信模塊 | 3 | |
| 11 | ZigBee通信模塊 | 3 | |
| 12 | 繼電器控制模塊 | 1 | |
| 13 | 紅外對射傳感器模塊 | 1 | |
| 14 | 煙霧傳感器模塊 | 1 | |
| 15 | 雙數(shù)碼管顯示控制模塊 | 1 | |
| 16 | 溫濕度傳感器模塊 | 1 | |
| 17 | 光敏傳感器模塊 | 1 | |
| 18 | LED蜂鳴器控制模塊 | 1 | |
| 19 | 霍爾傳感器模塊 | 1 | |
| 20 | 三軸加速度傳感器模塊 | 1 | |
| 21 | 紅外接近傳感器模塊 | 1 | |
| 22 | 大氣壓力傳感器模塊 | 1 | |
| 23 | 結(jié)露傳感器模塊 | 1 | |
| 24 | 智能網(wǎng)關(guān)Android網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚C合軟件 | 1 | |
| 25 | 基于IPv6的無線傳感網(wǎng)綜合應(yīng)用軟件 | 1 | |
| 26 | ZigBee無線傳輸應(yīng)用軟件 | 1 | |
| 27 | DC5V3A開關(guān)電源 | 1 | |
| 28 | 交叉串口線 | 1 | |
| 29 | 交叉網(wǎng)線 | 1 | |
| 30 | Mini USB數(shù)據(jù)線 | 1 | |
| 31 | 方口USB同步線 | 1 | |
| 32 | CC2530 Debugger調(diào)試器 | 1 | |
| 33 | TF卡讀寫器 | 1 | |
| 34 | 8G TF card | 1 | |
| 35 | USB轉(zhuǎn)串口線 | 1 | |
| 36 | J-link仿真器 | 1 | |
| 37 | 程序下載調(diào)試板V1.0 | 1 |
6.1 標(biāo)配參數(shù)
| 貨物名稱 | 型號 | 指標(biāo)參數(shù) |
| 無線傳感網(wǎng)全功能實驗箱 | LGWL-PV6B |
一、整體要求 1）能夠滿足單片機接口及應(yīng)用、傳感器接口及應(yīng)用、無線傳感網(wǎng)、嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)、Android移動應(yīng)用開發(fā)等課程要求。 2）能夠組建藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee四種無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸； 3）能夠?qū)⑺{(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)IPV6協(xié)議、Zigbee節(jié)點經(jīng)ZStack協(xié)議融合在一個拓?fù)鋱D中，在界面上顯示藍(lán)牙、WiFi、RPL802.15.4、ZigBee等節(jié)點的傳感器數(shù)據(jù)或執(zhí)行器狀態(tài)，并實時流動地顯示各個傳感器數(shù)據(jù)的上、下行走向； 4）要求藍(lán)牙、WiFi、IEEE802.15.4三種傳感器節(jié)點均具有唯一的IPv6地址，統(tǒng)一采用IPv6協(xié)議組包通信。 5）要求網(wǎng)關(guān)支持Linux、Android雙操作系統(tǒng)，支持一鍵燒寫、一鍵切換。 6）要求在保證網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)的前提下，能夠配置接入云服務(wù)平臺，并實現(xiàn)移動端傳感器數(shù)據(jù)的采集顯示和執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制。 二、硬件資源 1.Cortex-A9網(wǎng)關(guān)（1個） 1）核心板資源： （1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz； （2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速 （3）內(nèi)存: 1GB DDR3； （4）EMMC: 8GB； （5）核心板+底板設(shè)計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩(wěn)定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。 2）網(wǎng)關(guān)主板資源： （1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600； （2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG； （3）Ethernet接口：核心板內(nèi)置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口； （4） 串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth； （5）CAN總線接口：1路； （6）RS485總線接口：1路； （7）HDMI 接口：HDMI1.4a，*大支持1920*1080高清數(shù)字輸出; （8）LVDS液晶屏接口：單通道，*大支持1920*1080； （9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，*大支持800萬像素； （10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入； （11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口； （12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭； （13）按鍵：1個復(fù)位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵； （14） 藍(lán)牙WiFi：板載藍(lán)牙WiFi二合一模塊； （15）Mini PCIe接口：標(biāo)準(zhǔn)可插入4G通信模模塊； （16）24Pins應(yīng)用擴展接口：用于處理器外設(shè)接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。 2.網(wǎng)關(guān)IO基礎(chǔ)擴展板（1個） 由網(wǎng)關(guān)直接驅(qū)動。采用HC595串入并出特點，使用較少IO擴展更多功能，默認(rèn)地址0x01。1路可調(diào)電位器模擬AD采樣通道，1路PWM驅(qū)動的蜂鳴器，5個觸摸按鍵，5個LED指示燈。 3.三路繼電器擴展板（1個） 由網(wǎng)關(guān)直接驅(qū)動。采用HC595串入并出特點，使用較少IO擴展更多功能，默認(rèn)地址0x10。 可控制3路繼電器，線圈機械式觸點，1個常開，1個常閉，*大負(fù)載10A/277V AC。 4. ZigBee協(xié)調(diào)器（1個） 與網(wǎng)關(guān)的TTL UART連接。采用CC2530單片機外設(shè)接口、射頻通信與ZStack協(xié)議棧的方案，具備Zigbee建網(wǎng)功能，具有2個組網(wǎng)狀態(tài)及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵，提供傳感器模塊接口、RS232接口、調(diào)試下載接口。 5. IEEE802.15.4主機（1個） 與網(wǎng)關(guān)的TTL UART連接。采用CC2530射頻功能與802.15.4的從機組建射頻網(wǎng)絡(luò)，接收從機信息，向從機發(fā)送命令。具有2個組網(wǎng)狀態(tài)及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵，提供傳感器模塊接口、RS232接口、調(diào)試下載接口。 6.無線傳感網(wǎng)通信節(jié)點（12個） 1）微控制器主板硬件資源 （1）Cortex-M3核心主板（9個） 處理器基于ARM Cortex-M3核心的STM32F103，*高主頻72Mhz，內(nèi)部Flash 256KB，RAM 48KB。 具有1個0.96寸OLED屏，能夠顯示MAC地址、上下級關(guān)系、傳感器數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)信息等。 具有4個組網(wǎng)狀態(tài)及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵、1個JTAG調(diào)試接口、1個24PIN的無線射頻接口，1組20*2PIN傳感器接口； 標(biāo)配ARM仿真器、串口下載仿真調(diào)試轉(zhuǎn)接板。 運行IPv6協(xié)議棧實現(xiàn)無線通信的功能。 （2）CC2530核心主板（3個） 處理器基于CC2530F256，具有2個組網(wǎng)狀態(tài)及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵、1個JTAG調(diào)試接口、1個24PIN的無線射頻接口，1組20*2PIN傳感器接口； 標(biāo)配下載仿真器。 2）無線傳感網(wǎng)通信模塊 （1）藍(lán)牙通信模塊（3個）：采用UART接口的內(nèi)置協(xié)議棧方案，設(shè)置從機模式，與主機配對后，將微控制器采樣數(shù)據(jù)傳輸給主機。 （2）WiFi通信模塊（3個）：采用UART接口的內(nèi)置TCP/UDP/HTTP協(xié)議棧方案，支持設(shè)置為AP、STA的工作模式，與網(wǎng)關(guān)通信后，將微控制器采樣數(shù)據(jù)傳送給主機，或者接收主機的控制命令控制執(zhí)行器。 （3）IEEE802.15.4通信模塊（3個）：基于CC2530射頻組網(wǎng)通信方案，與邊界路由器組網(wǎng)，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的雙向交互。 （4）ZigBee通信模塊（3個）：基于CC2530+ZStack協(xié)議棧組網(wǎng)通信方案，與Zigbee協(xié)調(diào)器組網(wǎng)，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的雙向交互。 3）傳感器通信模塊（12個） 接口至少包含GPIO/IIC/SPI/PWM/電源/地等信號。 兼容紅外接近開關(guān)、可燃?xì)怏w傳感器、繼電器控制、雙位數(shù)碼管顯示、溫濕度傳感器、光敏傳感器、LEDBEEP聲光執(zhí)行器、霍爾傳感器、三軸加速度傳感器、紅外對射傳感器、數(shù)字氣壓傳感器、凝露傳感器等?？芍苯咏拥街靼鍌鞲衅鹘涌诎迳?，提供各類傳感器接口板的原理圖和技術(shù)手冊。 三、軟件資源 1.嵌入式操作系統(tǒng)： 網(wǎng)關(guān)處理器支持Linux3.4、Android4.4、QT4.8或更高版本，節(jié)點支持Contiki2.7、Z-Stack2007，提供板載所有硬件接口及應(yīng)用模塊的驅(qū)動和應(yīng)用測試，開放源碼。 2. 網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)燒寫： 提供Windows下一鍵刷機軟件，選擇需要更新的鏡像文件，可通過SD卡脫離PC機一鍵燒寫，也可通過USB線纜刷機，支持Uboot參數(shù)修改配置。系統(tǒng)支持一鍵燒寫雙系統(tǒng)Android和Linux，可一鍵切換。 3.支持嵌入式開發(fā)所必須的功能： 4G語音通話、短信、上網(wǎng)，音頻錄放音功能，WIFI（支持AP熱點）、Ethernet上網(wǎng)功能，無線藍(lán)牙功能，模擬/數(shù)字?jǐn)z像頭拍照、錄像功能，模擬攝像頭信號接入， GPS/北斗位置導(dǎo)航服務(wù)，HDMI音視頻輸出（支持1080P）。 4.無線傳感網(wǎng)多網(wǎng)融合拓?fù)湔故緫?yīng)用軟件的功能： 能夠?qū)⑺{(lán)牙、wifi、IEEE802.15.4、ZigBee不同的傳輸方式，由網(wǎng)關(guān)解析后以拓?fù)鋱D的形式在界面上展示，并為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的JSON數(shù)據(jù)格式。 網(wǎng)關(guān)界面可顯示傳感器采集的數(shù)據(jù)、執(zhí)行器的狀態(tài)，顯示傳感器節(jié)點的IPv6地址，能夠隨意拖動傳感器，而不改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 點擊網(wǎng)關(guān)上傳感器節(jié)點圖標(biāo)，可進入二級界面查看傳感器的實時曲線走勢，或手動控制執(zhí)行器的開關(guān)。 具體包括：傳感器信息采集資源驅(qū)動實現(xiàn)，控制傳感器動作資源驅(qū)動實現(xiàn)，拓?fù)渚C合應(yīng)用程序信息采集圖標(biāo)的實現(xiàn)； ★支持IPv6和ZStack2007雙協(xié)議棧數(shù)據(jù)解析。 開發(fā)環(huán)境：Android Studio 5.ZigBee無線傳感網(wǎng)綜合應(yīng)用軟件的功能： 具有傳感器采集、執(zhí)行器驅(qū)動控制、自組網(wǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?br /> 提供基于Z-STACK2007協(xié)議棧的數(shù)據(jù)采集傳輸程序源碼V2.4.2以上版本。 開發(fā)環(huán)境： IAR Embedded Workbench V7.60 for 8051 6.基于IPv6的無線傳感網(wǎng)綜合應(yīng)用軟件的功能： 具有傳感器采集、執(zhí)行器控制，內(nèi)置Contiki2.7操作系統(tǒng)，兼容IPv6協(xié)議棧實現(xiàn)無線通信的功能； 兼容藍(lán)牙、WIFI、IEEE802.15.4三種通訊模塊的驅(qū)動和傳輸。 開發(fā)環(huán)境： IAR Embedded Workbench V7.60 for ARM 四、課程實驗要求 1.STM32微控制器接口應(yīng)用基礎(chǔ)實驗不少于11個：LED燈控、外部中斷按鍵檢測、串口實驗、systick延時實驗、IIC屏顯示字符串實驗、RTC實驗、獨立看門狗實驗、定時器實驗、內(nèi)部溫度采集實驗、DMA實驗。 2.基于STM32的傳感器采集控制實驗不少于12個：光敏傳感器實驗、溫濕度傳感器實驗、三軸加速度傳感器實驗、霍爾檢測實驗、紅外對射傳感器實驗、煙霧傳感器實驗、LED蜂鳴器傳感器實驗、繼電器控制實驗、雙數(shù)碼顯示實驗、紅外接近傳感器檢測、大氣壓力傳感器檢測、結(jié)露傳感器檢測。 3.藍(lán)牙傳感網(wǎng)實驗不少于4個：環(huán)境搭建實驗、藍(lán)牙透傳實驗、藍(lán)牙無線點燈實驗、藍(lán)牙傳感器采集與控制實驗。 4.WiFi傳感網(wǎng)實驗不少于6個：環(huán)境搭建實驗、WiFi AT命令測試實驗、WiFi STA客戶端實驗、WiFi STA服務(wù)器實驗、WiFi無線通信實驗、WiFi傳感器采集與控制實驗。 5.IEEE802.15.4組網(wǎng)實驗不少于3個：802.15.4協(xié)議簡介、SLIP協(xié)議簡介、PAN ID與CHANNEL簡介、CC2530模塊單體測試實驗、CC2530模塊結(jié)合測試實驗。 6.CC2530射頻通信實驗不少于5個：點對點通信、廣播通信、RSSI信號強度、空中信道監(jiān)聽、無線遙控。 7.ZSTACK協(xié)議棧組網(wǎng)實驗不少于9個：ZSTACK協(xié)議棧簡介、ZStack協(xié)議棧工程解析、多點自組網(wǎng)、信息廣播/組播、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫切途W(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁湫途W(wǎng)、ZSTACK綁定、ZSTACK串口、ZSTACK溫濕度采集傳輸實驗、ZSTACK聲光傳輸控制實驗。 8.基于STM32的Contiki操作系統(tǒng)移植實驗不少于7個： ContikiOS系統(tǒng)移植、LED控制、Contiki多線程、Contiki進程間通信、按鍵位檢測、定時器使用、OLED顯示。 9.IPv6多網(wǎng)融合實驗不少于7個： Contiki網(wǎng)絡(luò)工程解析、IPv6網(wǎng)關(guān)實驗、WIFI 節(jié)點IPv6組網(wǎng)實驗、藍(lán)牙節(jié)點IPv6組網(wǎng)實驗、RPL802.15.4 IPv6組網(wǎng)實驗、節(jié)點間IPv6-UDP通信實驗、節(jié)點間IPv6-TCP通信實驗。 10.IPv6網(wǎng)關(guān)綜合實驗不少于5個： IPv6協(xié)議的多網(wǎng)融合框架、傳感器FTBee數(shù)據(jù)通信協(xié)議、基于UDP傳感器信息采集實驗、基于COAP傳感器數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制實驗、IPv6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚C合實驗。 |
（一）NB-IoT溫濕度控制模塊(CC2530解決方案）
1.參數(shù)
由ZigBee通信模塊、NB-IoT通信模塊、插針方式與接口底板連接，NB-IoT通訊模塊背面有SIM卡插槽。采用CC2530芯片作微控制器，運行ZStack2007協(xié)議棧，通過AT命令配置NB-IoT模塊入網(wǎng)。
板載SHX溫濕度傳感器和LED燈。
通信方式：同時支持ZigBee組網(wǎng)傳輸、NB-IoT窄帶通信兩種方式。
供電電源：DC5V
2.實驗
NB-IoT實驗要求不少于5個，包括NB-IoT模塊的AT指令配置測試實驗、NB-IoT溫濕度傳感器采集傳輸實驗、NB-IoT板載LED的遠(yuǎn)程開關(guān)控制實驗、NB-IoT云平臺后臺UDP開發(fā)實驗、Web前端用戶登錄實驗等
（二）NB-IoT無線節(jié)點(STM32方案)
（1）具備NB-IOT低功耗無線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入；
（2）射頻芯片：BC95 NB-IOT無線芯片，支持電信網(wǎng)絡(luò)，頻段：850MHz，支持3GPP Rel-13以及增強型AT指令；
（3）通信速率可達(dá)100kbps，靈敏度：-129dBm，+23dBm功率輸出；
（4）提供USB串口調(diào)試接口，標(biāo)準(zhǔn)SIM卡槽；
（5）主芯片：STM32F103，支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調(diào)試串口， ARM仿真器接口；
（9）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網(wǎng)接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網(wǎng)線直接與實際工業(yè)傳感器或外設(shè)連接，進行傳感器采集與執(zhí)行器控制。
（三）LoRa傳感器節(jié)點
（1）具備LoRa低功耗無線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入；
（2）采用嵌入式無線數(shù)傳模塊，LoRa擴頻調(diào)制技術(shù)，工作頻率為 410-510MHz，高靈敏度：-144.1dBm，+20dBm功率輸出；
（3）支持FSK、GFSK、LoRa調(diào)制方式；
（4）傳輸距離:可視、開闊，超遠(yuǎn)通信距離5km傳輸；
（5）主芯片：STM32F103，支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調(diào)試串口， ARM仿真器接口；
（8）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網(wǎng)接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網(wǎng)線直接與實際工業(yè)傳感器或外設(shè)連接，進行傳感器采集與執(zhí)行器控制。