【正文】 ..................................................... 76 GPRS 無(wú)線傳感數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)驗(yàn) ..................................................... 79 GPRS 無(wú)線實(shí)驗(yàn)環(huán)境 ....................................................................... 79 GPRS 配置命令 .............................................................................. 80 組建 GPRS 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 ...................................................................... 81 GPRS 無(wú)線數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)驗(yàn) ..................................................... 84 第 6 章 RFID 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) ............................................................... 87 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 III RFID 基礎(chǔ)知識(shí) ...................................................................................... 87 RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 ........................................................................ 87 射頻識(shí)別（ RFID）技術(shù) .................................................................. 87 RFID 讀寫(xiě)器設(shè)備介紹 ........................................................................... 88 RFID 讀寫(xiě)器底板 ........................................................................... 88 RFID 讀寫(xiě)模塊和標(biāo)簽 .................................................................... 89 RFID 讀寫(xiě)器 .................................................................................. 90 WiFi模塊與 RJ45以太網(wǎng)模塊設(shè)置 ......................................................... 92 WiFi模塊設(shè)置 ................................................................................ 92 RJ45 以太網(wǎng)模塊設(shè)置 ..................................................................... 94 低頻 LF 讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)演示 ........................................................................... 95 串口讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn) ................................................................................. 95 WiFi與 RJ45 以太網(wǎng)口讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn) ..................................................... 96 高頻 HF 讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)演示 .......................................................................... 98 串口讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn) ................................................................................. 98 WiFi與以太口讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn) .................................................................. 99 超高頻 UHF 讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn) ......................................................................... 100 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 基礎(chǔ)知識(shí)與組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 1 第 1章 ZigBee 基礎(chǔ)知識(shí)與組網(wǎng) 實(shí)驗(yàn) ZigBee 基礎(chǔ)知識(shí) ZigBee 信道 定義了兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別是 物理層和 868/915MHz 物理層。兩者均基于直接序列擴(kuò)頻（ DirectSequenceSpread Spectrum， DSSS）技術(shù)。 ZigBee 使用了 3 個(gè)頻段，定義了 27 個(gè)物理信道，其中 868MHz 頻段定義了一個(gè)信道；915MHz 頻段附近定義了 10 個(gè)信道，信道間隔為 2MHz； 頻段定義了 16 個(gè)信道，信道間隔為 5MHz。 具體信道分配如下表： 信道編號(hào) 中心頻率 /MHz 信道間隔 /MHz 頻率上限 /MHz 頻率下限 /MHz k=0 k=1,2,3?10 906+2(k1) 2 928. 0 902. 0 k=11,12,13?26 2401+5(k11) 5 其中在 的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kb/s；在 915MHz 的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 40kb/s；在 868MHz 的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 20kb/s。 ZigBee 的 PANID PANID 其全稱是 Personal Area Network ID，網(wǎng)絡(luò)的 ID（ 即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符 ） ，是針對(duì)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，用于區(qū)分不同的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)， 所有節(jié)點(diǎn)的 PANID 唯一，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè) PANID，它是由協(xié)調(diào)器生成的， PANID 是可選配置項(xiàng)，用來(lái)控制 ZigBee 路由器和終端節(jié)點(diǎn)要加入那個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 PANID 是一個(gè) 32 位標(biāo)識(shí)，范圍為 0x0000～ 0xFFFF。 ZigBee 物理地址 ZigBee 設(shè) 備有兩種類型的地址 ：物理地址和網(wǎng)絡(luò)地址 。 物理地址 是 一個(gè) 64 位 IEEE 地址，即 MAC 地址 ，通常也稱為長(zhǎng)地址 。 64 位地址 是全球唯一的地址，設(shè)備將在它的生命周期中一直擁有它。它通常由制造商或者被安裝時(shí)設(shè)置。這些地址由 IEEE 來(lái)維護(hù)和分配。 16 位 網(wǎng)絡(luò)地址是當(dāng)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后分 配的 ，通常也稱為短地址 。它在網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)中鑒別設(shè)備和發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)然 不同的網(wǎng)絡(luò) 16 位短地址可能相同的。 ZigBee 設(shè)備類型 ZigBee 設(shè)備類型有三種：協(xié)調(diào)器、路由器和終端 節(jié)點(diǎn) 。 上海企想信息技術(shù)有限公司 2 ZigBee 協(xié)調(diào)器 （ Coordinator） 它 是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心， 是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)開(kāi)始的設(shè)備，它選擇一個(gè)信道和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（ PANID）， 建立網(wǎng)絡(luò)，并且對(duì)加入的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和訪問(wèn)，對(duì)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。在同一個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中，只允許一個(gè)協(xié)調(diào)器工作，當(dāng)然它也是不可缺的設(shè)備。 如 圖 所示為 ZigBee 協(xié)調(diào)器。 圖 ZigBee協(xié)調(diào)器 ZigBee 路由器（ Router） ZigBee 路由 節(jié)點(diǎn)，它的作用是提供路由信息。 如所示為一路由節(jié)點(diǎn)。 圖 ZigBee路由器 ZigBee 終端節(jié)點(diǎn)（ EndDevice） ZigBee 終端節(jié)點(diǎn)， 它有沒(méi)有路由功能，完成的是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的終端任務(wù)。 如 圖 所示 為一 ZigBee 終端節(jié)點(diǎn)。 圖 ZigBee傳感控制節(jié)點(diǎn) 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 基礎(chǔ)知識(shí)與組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 3 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的形成 首先，由 Zigbee 協(xié)調(diào)器建立一個(gè)新的 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)。一開(kāi)始， Zigbee 協(xié)調(diào)器會(huì)在允許的通道內(nèi)搜索其它的 Zigbee 協(xié)調(diào)器。并基于每個(gè)允許通道中所檢測(cè)到的通道能量及網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇唯一的 16 位 PAN ID，建立自己的網(wǎng)絡(luò)。一旦一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)被建立， Zigbee 路由器與終端設(shè)備就可以加入到網(wǎng)絡(luò)中了。 網(wǎng)絡(luò)形成后，可能會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重疊及 PAN ID 沖突的現(xiàn)象。協(xié)調(diào)器可以初始化 PAN ID沖突解決程序，改變一個(gè)協(xié)調(diào)器的 PAN ID 與信道，同時(shí)相應(yīng)修改其所有的子設(shè)備。 通常， Zigbee 設(shè)備會(huì)將網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性的存儲(chǔ)空間 鄰居表中。加電后，若 子節(jié)點(diǎn) 曾加入過(guò)網(wǎng)絡(luò)，則該設(shè)備會(huì)執(zhí)行孤兒通知程序來(lái)鎖定先前加入的網(wǎng)絡(luò)。接收到孤兒通知的設(shè)備檢查它的鄰居表，并確定設(shè)備是否是它的子 節(jié)點(diǎn) ，若是，設(shè)備會(huì)通知 子節(jié)點(diǎn) 它在網(wǎng)絡(luò)中的位置，否則 子節(jié)點(diǎn) 將作為一個(gè)新設(shè)備來(lái)加入網(wǎng)絡(luò)。而后， 子節(jié)點(diǎn) 將產(chǎn)生一個(gè)潛在雙親表，并盡量以合適的深度加入到現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)中。 通常，設(shè)備檢測(cè)通道能量所花費(fèi)的時(shí)間與每個(gè)通道可利用的網(wǎng)絡(luò)可通過(guò) ScanDuration掃描持續(xù)參數(shù)來(lái)確定，一般設(shè)備要花費(fèi) 1 分鐘的時(shí)間來(lái)執(zhí)行 一個(gè)掃描請(qǐng)求，對(duì)于 Zigbee 路由器與終端設(shè)備來(lái)說(shuō)，只需要執(zhí)行一次掃描即可確定加入的網(wǎng)絡(luò)。而協(xié)調(diào)器則需要掃描兩次，一次采樣通道能量，另一次則用于確定存在的網(wǎng)絡(luò)。 PC 端數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口協(xié)議 串口通信設(shè)置： 波特率： 38400 校驗(yàn)位：無(wú)校驗(yàn) 數(shù)據(jù)位： 8 位 停止位： 1 位 PC 端接收數(shù)據(jù)格式 PC端接收數(shù)據(jù)格式 如下： SOP D_LEN DATA CHECK SOP： 0x02，操作系統(tǒng)值，定義數(shù)據(jù)發(fā)送開(kāi)始。 D_LEN：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。如果數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于 7，則表示該幀數(shù)據(jù)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的 ACK 幀， DATA表示純數(shù)據(jù)。如果數(shù) 據(jù)長(zhǎng)度大于 7，則 DATA段表示如下： ENDP LO_ADDR HI_ADDR EP LO_ID HI_ID LEN DAT ? ENDP：終端節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)。 ? LO_ADDRHI_ADDR：短地址。 ? EP：終端節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)。 ? LO_IDHI_ID：簇 ID 標(biāo)號(hào)，具體定義如下： ? LOCATION_ENDDEVICE_DEFAULT 0x0020 預(yù)留簇 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_TEMPRATURE 0x0030 溫度 ID 上海企想信息技術(shù)有限公司 4 ? LOCATION_ENDDEVICE_HUMIDITY 0x0031 溫濕度 濕度 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_LUMINOSITY 0x0032 板載 光照度 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_PIRSENSOR 0x0033 紅外人體感應(yīng) ID ? LOCATION_ENDDEVICE_GASSENSOR 0x0034 氣體傳感器 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_GHGBUTTON 0x0035 干簧管 按鍵 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_HUMTEMP 0x0036 溫濕度 濕度 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_LED 0x0041 LED 控制 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_BUZZER 0x0042 蜂鳴器控制 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_DCMOTOR 0x0043 直流 電機(jī)控制 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_STEPMOTOR 0x0046 步進(jìn) 電機(jī)控制 ID ? LOCATION_ENDDEVICE_ADDRMAP 0x0050 長(zhǎng)短地址匹配 ID ? LOCATION_COORDINATOR_PANID 0x0051 獲取 PANIDID ? LOCATION_COORDINATOR_NODENUM 0x0052 獲取節(jié)點(diǎn)數(shù) ID ? LOCATION_COORDINATOR_CHANNEL 0x0053 獲取信道 ID ? LOCATION_COORDINATOR_LOCADDR 0x0054 獲取協(xié)調(diào)器 MAC 地址 ID ? LEN：數(shù)據(jù)負(fù)荷長(zhǎng)度。 ? DAT：數(shù)據(jù)負(fù)荷。 ? CHECK：校驗(yàn)和。校驗(yàn)和計(jì)算方法：去除 操作系統(tǒng)值 SOP，然后進(jìn)行異或計(jì)算。 PC 端發(fā)送數(shù)據(jù)格式 PC端發(fā)送數(shù)據(jù)格式類同于接收數(shù)據(jù)格式 ，如下： SOP D_LEN DATA CHECK SOP： 0x02，