【文章內(nèi)容簡介】 生能非常迅速的掌握了應用系統(tǒng)開發(fā)的能力。通過實驗，可以幫助學生不僅使用API接口函數(shù)實現(xiàn)RFID應用系統(tǒng)的設計開發(fā)，而且還培養(yǎng)學生從更底層，通過直接命令更加直接的控制讀寫器，模擬實現(xiàn)實際系統(tǒng)的功能，模擬整個系統(tǒng)的開發(fā)流程，實現(xiàn)整個應用系統(tǒng)的功能。通過本實驗系統(tǒng)的綜合學習、動手實驗操作，可實現(xiàn)以下培養(yǎng)目標：216。 通過實驗觀察RFID的內(nèi)部硬件操作，學生能更加有效的學習RFID系統(tǒng)設計技術(shù)216。 學生可以進行實驗并理解諸如防撞系統(tǒng)和ID、ISO/IEC1569ISO/IEC1444ISO/IEC180006等發(fā)送協(xié)議216。 通過所提供的應用程序接口（API）可以進行RFID應用設計，可培養(yǎng)學生在不同領域內(nèi)應用RFID系統(tǒng)的能力216。 該系統(tǒng)可以對符合125K ID、 ISO/IEC1569ISO/IEC1444900M ISO/IEC180006C的卡片進行讀寫216。 該系統(tǒng)具有無線傳輸功能，可以進行無線組網(wǎng)，能夠讓學生自行設計組網(wǎng)，理解無線傳輸和物聯(lián)網(wǎng)的定義216。 系統(tǒng)自帶溫度傳感器功能和兩個傳感接口，可以進行溫度、濕度等一系列傳感器實驗 ESPOT無線傳感網(wǎng)絡實驗設備ESPOT（Easy Programmable Object Technology）是由西普科技根據(jù)Sun公司的SunSPOT項目推出的一款新型的無線傳感器網(wǎng)絡平臺。至2008年，Java語言已經(jīng)被部署到了超過60億臺電子設備之上，ESPOT與其他WSN節(jié)點產(chǎn)品的區(qū)別在于采用了創(chuàng)新的Squawk Java虛擬機，該虛擬機與一般傳統(tǒng)的虛擬機不同的是，他無需操作系統(tǒng)的依托就可以直接運行于硬件之上，并對硬件進行控制。此外，借助高效率的Isolate特性，它能夠極大地提升Java的運行效率。借助JAVA語言進行二次開發(fā)，大大降低了WSN的研究門檻。一個ESPOT設備即是一個小型的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點，在這個節(jié)點上，它依靠電池驅(qū)動多種傳感器實時采集到環(huán)境中的信息，及時地通過無線網(wǎng)絡進行傳輸。通訊協(xié)議采用IEEE ，最高通訊速率可達250Kb/s。一個標準的ESPOT節(jié)點由電池層、處理器通訊層及傳感層組成。在傳感層上，我們可以通過輸入輸出口外接設備進行功能的擴展。（1）電池層在電池層中， 750毫安時的可充電鋰電池。在電池中，它擁有自保護機制用于防止過度充放電、電壓過載等異常情況。電池通過miniUSB口與計算機連接或外接5V電源輸入進行充電。在室溫條件下，電池會有2%的自然損失，因此在深度睡眠的情況下，它最長可以運行909天，而在全負荷運行的情況下則最大可運行7個小時。（2）處理器和通訊層在處理器和通訊層中，集成了32位的180MHz ARM 920T高性能處理器、存儲芯片、電源管理芯片、 2420芯片及天線。在處理器和通訊層上，還有電源接口、傳感器層接口與電池層和傳感器層連接。通信協(xié)議采用6LoWPAN。（3）傳感層在傳感層中，集成了一個三軸加速度傳感器、一個光源傳感器、一個溫度傳感器和八個三色LED燈、兩個按鈕、六個模擬輸入口、四個高頻輸出口和五個通用輸入輸出口等（如圖）。每個LED燈可以通過設定不同的RGB值，顯示出不同的顏色。它使得在進行開發(fā)工作時用戶能夠通過指示燈來標識出各種不同的數(shù)據(jù)和步驟。通過對兩個按鈕的操作，用戶能實時地進行軟件的控制和功能的開閉。主控制器是一款32位低功耗微處理器ARM 920T，相對于其他通用的微處理器，它有更加豐富的資源和極低的功耗。不僅支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集，擁有5級流水線和單一的32位AMBA總線接口；而且含有MMU用于支持Windows CE，Palm OS，Symbian OS，Linux等操作系統(tǒng)，以及MPU用于支持實時操作系統(tǒng)，包括Vxworks；具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)Cache和指令Cache。無線收發(fā)器采用單芯片低電壓的CC2420芯片， IEEE ，該器件包括眾多的額外功能，是第一款使用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。它基于ChipCon公司的SmartRF03技術(shù)， CMOS工藝制成，只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗低，可實現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。CC2420具有工作電壓低（～）、能耗低、體積小等非常適合于集成的特點。它采用QPSK調(diào)制方式，最大收發(fā)波特率為250Kb/s，外部采用SPI的接口，可以和微控制器直接連接。在傳感器方面，ESPOT選用了一些當今比較常見的傳感器。如溫度傳感器、光強傳感器和加速度傳感器。除了這些無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點所需的基本功能模塊外，ESPOT共有20個pin腳來完成輸入和輸出的工作，通用數(shù)據(jù)輸入輸出口（D04）可以被用于數(shù)據(jù)的輸入或輸出，D0、D1可以被用作UART的數(shù)據(jù)線Rx和Tx，D3和D4也可分別被用作I2CDATA和I2CCLOCK的引線。高電流輸出口（H03）最大可以提供125mA的電流，它的最大電壓取決于VH輸入的電壓。Sun SPOT還支持模擬信號的輸入，它通過內(nèi)置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器對（A03）口的信號進行轉(zhuǎn)換。通過Sun SPOT的輸入輸出接口，我們可以進行非常靈活和強大的功能擴展。如外接濕度傳感器、粉塵傳感器、壓力傳感器、GIS設備等。傳感器節(jié)點技術(shù)規(guī)格216。 電池層? 750毫安時鋰電池216。 處理器和無線通訊層? 基于ARM 902T處理器(32位，180MHz)?? 512 KB SRAM，4 MB Flash 216。 傳感層? 光、溫度和加速度傳感器? 按鈕兩個? 可編程LED（8 只），電源指示LED，狀態(tài)指示LED? 模擬信號接口（6 個），5個GPIO，4 個高電流輸出216。 通訊接口：216。 通過USB接口與上位機通訊（minib）216。 深層睡眠模式（36 μA）USB基站技術(shù)規(guī)格216。 處理器和無線通訊層：? 基于ARM 902T處理器(32位，180MHz)?? 512 KB SRAM，4 MB Flash 216。 通訊接口：216。 通過USB接口與上位機通訊（minib）216。 深層睡眠模式（36 μA）集成開發(fā)環(huán)境和可視化虛擬平臺是該無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)開發(fā)和建設的一個重要的工具。它是進行開發(fā)、測試和最終部署的重要工具。對于ESPOT的開發(fā)，可通過開源的NetBeans World，進行集成及可視化虛擬開發(fā)。為滿足快速實驗的需要，產(chǎn)品配套電子工業(yè)出版社正式出版實驗教材。 SimpleWSN無線傳感網(wǎng)絡實驗系統(tǒng)西普科技基于中科院軟件所近年來在傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）方面的多項國家級科研課題的支持下取得的豐富研究積累，并結(jié)合高校無線傳感器網(wǎng)絡實驗教學的實際需求，雙方聯(lián)合研制了多種無線傳感器網(wǎng)絡教學套件及針對科研的測試平臺。教學套件已廣泛應用于軟件所等單位的無線傳感器網(wǎng)絡課程教學及培訓，通過測試平臺開展的科研成果已在國內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇學術(shù)論文。針對高校開設無線傳感器網(wǎng)絡相關(guān)課程實驗的需求，西普科技推出一系列無線傳感器網(wǎng)絡的相關(guān)設備，形成一套完整的無線傳感器網(wǎng)絡教學實驗設備：SimpleWSN200系列，其包括十數(shù)種類型的無線傳感器節(jié)點（支持TinyOS操作系統(tǒng)）和網(wǎng)關(guān)等設備，如433MHz 傳感器節(jié)點、 傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)系列、語音節(jié)點、圖像節(jié)點等，提供溫度、濕度、光照、紅外、超聲波、音頻和圖像等環(huán)境量的感知采樣。類型型號描述傳感器節(jié)點ZN05Tl 主處理器MSP430，8M 主頻，超低功；l ，IEEE 16 信道，32 級功率可調(diào)； 最大通信距離100 米（室外）60 米（室內(nèi)）；l 片內(nèi)48KB flash，片外1MB flash 存儲空間；l 節(jié)點內(nèi)置溫度、濕度、光敏傳感器；l 3種供電方式選擇；編程板ZP01l 實現(xiàn)對ZN 系列節(jié)點的編程和調(diào)試；l 支持USB 虛擬串口；網(wǎng)關(guān)ZG01l IEEE 信道、無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、串口等的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)接；傳感板超聲波傳感板l 實現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收，可以基于超聲波的反射實現(xiàn)測距；；紅外線傳感板l 被動紅外探測器，可以感知人體接近； 圖像傳感板l CMOS 攝像頭，可以實現(xiàn)30萬像素靜態(tài)圖像的捕獲； 加速度傳感板l 可以測量三個維度的加速度，可以獲得位移、傾角等信息； 在上述的各種WSN相關(guān)硬件設備基礎上，為方便學校的實驗開課及二次開發(fā)需求，配套附帶各種開發(fā)及調(diào)試軟件，并提供相關(guān)的教學課件、實驗教材及代碼實例，以實現(xiàn)校方盡快開課。名稱描述偵聽軟件l 基于節(jié)點和編程板和相應PC 端軟件實現(xiàn)，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡射頻分組的捕捉。開發(fā)環(huán)境l ，可直接用于Windows系列操作系統(tǒng)；l 提供可運行于Windows的Linux虛擬機。示例程序（節(jié)點側(cè)）l 溫度采樣：獲取節(jié)點的溫度信息；l 路由：所有節(jié)點將信息傳輸?shù)絪ink節(jié)點；l 分發(fā)：任何節(jié)點的信息傳輸?shù)狡渌泄?jié)點；l 采樣數(shù)據(jù)上傳到PC：單點傳感器采樣數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳輸?shù)絇C機；l 采樣數(shù)據(jù)路由到PC：所有節(jié)點傳感器采樣數(shù)據(jù)經(jīng)路由傳輸?shù)絪ink并到達PC示例程序（PC側(cè)）l 上機位串口分組查看和下發(fā)軟件：支持Windows和Linux，實現(xiàn)串口分組的收集和發(fā)送。示例系統(tǒng)l 完整的溫度檢測傳感網(wǎng)系統(tǒng)：實現(xiàn)對多個節(jié)點的溫度采集、全網(wǎng)控制，包含節(jié)點軟件和PC機的GUI界面，形成完整的系統(tǒng)。教學課件及指導書l 全面介紹實驗的每個步驟操作，并輔助以教學動畫進行展示。 SimpleWSNTest無線傳感網(wǎng)絡測試平臺在中科院軟件所的研究成果基礎上，西普科技聯(lián)合中科院軟件所共同推出了兩類傳感器網(wǎng)絡測試平臺,它面向無線傳感網(wǎng)絡的控制測試、狀態(tài)監(jiān)視、協(xié)議驗證和性能評估需求，提供一系列用于遠程測試、調(diào)試、監(jiān)控無線傳感器網(wǎng)絡的測試床和軟硬件工具，能夠?qū)?jié)點和系統(tǒng)進行測試和分析，定位系統(tǒng)故障，分析網(wǎng)絡瓶頸，加速系統(tǒng)部署，并支持異構(gòu)的無線傳感網(wǎng)絡遠程測試功能。第一類測試平臺（WISE）通過在傳感器網(wǎng)絡節(jié)點中運行測試代理，通過軟件方式實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡的狀態(tài)監(jiān)控和測試分析。第二類為基于硬件信號測試板的傳感器網(wǎng)絡測試平臺（HINT），該測試平臺通過“節(jié)點內(nèi)部信號捕獲”機制，可以實現(xiàn)對傳感器網(wǎng)絡應用“免打擾”的測試分析，有效降低用戶的測試工作量，為用戶提供豐富而高度精確的測試數(shù)據(jù)。 WISE測試平臺WISE測試平臺包括運行于節(jié)點的軟件模塊（支持TinyOS ）、運行于PC機的客戶端和服務器軟件等模塊，測試平臺可以向無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送激勵，而無線傳感器網(wǎng)絡的響應也可以被收集起來經(jīng)過數(shù)據(jù)分析獲得測量和監(jiān)控的結(jié)果并提供給遠程用戶，其基本原理如下圖所示。WISE測試平臺可以提供豐富的測試能力，包括數(shù)據(jù)分組的分析，網(wǎng)絡拓撲分析，節(jié)點的相對定位和鏈路質(zhì)量評估，網(wǎng)絡性能測量等。 HINT測試平臺HINT 測試平臺由測試服務器和若干測試單元組成，測試服務器和測試單元之間通過以太網(wǎng)連接，形成下圖所示的網(wǎng)絡組成結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡組成 節(jié)點和測試板連接方式 實際外觀 界面截圖測試單元由傳感器網(wǎng)絡節(jié)點和測試板組成，測試板包含高速定制硬件電路（FPGA）針對傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的內(nèi)部互連信號進行偵聽，并由此獲得傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的內(nèi)部狀態(tài)信息，偵聽的內(nèi)容和可獲知的信息包括： 216。 節(jié)點微處理器和射頻芯片間的通信信號，由此獲得節(jié)點發(fā)送和接收的無線分組的內(nèi)容和時刻； 216。 節(jié)點微處理器和傳感器間的模擬或數(shù)字信號，由此獲得節(jié)點執(zhí)行感知操作的情況及感知結(jié)果； 216。 節(jié)點微處理器的外設接口，包括UART 串口、GPIO 引腳、Flash 接口等，由此獲得節(jié)點的調(diào)試信息； 216。 節(jié)點的供電情況，包含節(jié)點的供電電流、功率和能耗等。 技術(shù)特點HINT 測試平臺基于以下的技術(shù)特點： 216。 測試板支持直流電源供電、USB 供電和以太網(wǎng)供電三種供電方式，用戶可自由選擇； 216。 測試板提供1us 精度的時間測量；測試板提供對傳感器網(wǎng)絡節(jié)點每秒1 百萬次的