【正文】 物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)（推薦）方案方案說明：本方案是根據(jù)以往給天津大學、天津師范大學、大連大學、大連民族大學、山東大學、石家莊職業(yè)大學等院校院校組建“物聯(lián)網(wǎng)工程”系實驗室的經(jīng)驗編寫完成經(jīng)驗。僅供參考，如需建設(shè)請根據(jù)自身需求。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括加速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、RFID 標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端，感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體、采集信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。l 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)l 物聯(lián)網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)l 無線通信技術(shù)l 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)處理l 數(shù)據(jù)存儲、處理、檢索l 數(shù)據(jù)挖掘l 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)信息安全 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)l 網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議l 網(wǎng)絡(luò)安全與驗證技術(shù)l IPV6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1 編程技術(shù)l C、C++編程l 單片機編程l JAVA語言及程序設(shè)計l J2EE程序設(shè)計l Linux高級應(yīng)用編程1 物聯(lián)網(wǎng)綜合運用技術(shù)l 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計及實施。l 運動與健康，智慧醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)典型運用。任何實驗室建設(shè)方案都需用從這些知識點的教學、實驗、實踐，以及教師項目課題攻關(guān)的角度出發(fā)，結(jié)合學校實際情況而設(shè)計。實驗室的物聯(lián)網(wǎng)教學設(shè)備構(gòu)成主要有三部分：物聯(lián)網(wǎng)教學實驗箱，物聯(lián)網(wǎng)分析測量儀器，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用實訓產(chǎn)品。省去了實驗箱重復配置和重復采購，大幅度降低了實驗室建設(shè)成本。n 本方案的大量先進設(shè)備，儀器，軟件等，不僅僅可以為學院建立完備的物聯(lián)網(wǎng)教學體系，更可以為學院建立高水平的物聯(lián)網(wǎng)科研實驗室和高水平物聯(lián)網(wǎng)/嵌入式研發(fā)中心，有利于學院完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)項目開發(fā)。2. 教師教學區(qū)有多媒體教學臺、電子白板、實驗臺等設(shè)備。4. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實訓區(qū)用于展示物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用，用于實訓教學，主要有智慧能源、智能家居、通用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用操作臺三部分。6. 儀器區(qū)用于存放實驗儀器和物聯(lián)網(wǎng)儀器設(shè)備，包括頻譜儀，數(shù)字示波器等，方便實驗室實現(xiàn)儀器化教學管理。用于張貼物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系圖、實驗室介紹、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備介紹、學生作品介紹等。如果沒有這樣大的空場地，可以實訓系統(tǒng)和實驗平臺分為兩部分，分兩屋進行設(shè)備擺放。無線龍感知A1全功能實驗箱（圖片經(jīng)供參考，不同配置，不同版本和選項圖片有很大區(qū)別，請以具體產(chǎn)品為準）感知A1是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)和標準平臺，兼顧《物聯(lián)網(wǎng)傳感器/執(zhí)行器綜合教學實驗箱》《RFID技術(shù)教學實驗箱》主要功能，A1平臺綜合了ARM嵌入式M2M網(wǎng)關(guān)、SAMSUNG S5PV210處理器主頻1G。ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)部分包括Linux/WinCE網(wǎng)關(guān)，多個ZigBee模塊，讓學生熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念，熟悉多種傳感器的采集和控制，動手測試和編程ZigBee協(xié)議棧，熟悉QT編程技巧等。協(xié)議包括ISO14443 type A/B、ISO156932/3等多種標準，操作簡單，適合于學生學習和理解各種不同協(xié)議內(nèi)容，了解RFID讀寫器的組成、工作原理。無線龍A1平臺物聯(lián)網(wǎng)傳感器、執(zhí)行器綜合教學系統(tǒng)集成了物聯(lián)網(wǎng)常用的多種傳感器（可以選配20多種傳感器），將其原理、信息采集方式、控制方式充分的鋪展開來，讓學生可以充分了解這些傳感器和執(zhí)行器的原理和使用方式。感知A1系列繼承這個高度可靠平臺，進行了全新創(chuàng)新和全面升級；B. 物聯(lián)網(wǎng)與RFID綜合運用本教學平臺集成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、RFID教學系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)感知層的技術(shù)進行了綜合的教學平臺。D. 源碼開放本教學平臺采用的開源TinyOS操作系統(tǒng)，不僅路由協(xié)議提供給用戶，上層軟件源碼也同樣公開，用戶可以根據(jù)各種應(yīng)用的需求對系統(tǒng)進行修改，在傳感器設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫存儲、數(shù)據(jù)訪問等各個部分均提供了合理易用的二次開發(fā)接口，用戶可以將注意力集中在自己所關(guān)注的部分，進行合理的改造，就可以實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工作。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)教材和教學資源目前由無線龍公司出版的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)教材有《感知RF物聯(lián)網(wǎng)教學實驗平臺實驗指導教材》WINCE/LINUX兩套、《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》、《現(xiàn)代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概論》等。lcd） （lcdamp。uartamp。lcd） 6協(xié)議棧中hal層實驗（lcdamp。uartamp。實驗118 Android數(shù)據(jù)存儲Content Provider深入 SharedPreferences和Files的使用 SQLite數(shù)據(jù)庫在Android中的使用實驗119 Android網(wǎng)絡(luò)編程藍牙和WiFi的基本使用 藍牙和WiFi模塊在Android系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)和原理 Android 4中的近場通信（NFC）功能Beam TDSCDMA/WCDMA/CDMA2000等主流3G技術(shù)的介紹 TDDLTE/FDDLTE等4G前瞻技術(shù)的介紹實驗120 Android傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)1/常用的感應(yīng)器，如加速度傳感器、光線感應(yīng)器,溫度,濕度,壓力,紅外線等應(yīng)用2/ ZIGBEE , 嵌入式WIFI,藍牙等 應(yīng)用3/RFID ,EPC 條碼等實驗121 Android設(shè)備相關(guān)編程編寫代碼實現(xiàn)撥打電話、發(fā)送短信、查詢聯(lián)系人、查詢網(wǎng)絡(luò)、查詢硬件信息、軟件信息、電池信息等設(shè)備操作實驗122 Android NDK開發(fā)NDK可以直接用C語言開發(fā)Android應(yīng)用程序，尤其是在對運行效率要求非常高的應(yīng)用如游戲開發(fā)中，更接近系統(tǒng)底層的程序有著重要的作用。將采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)ZigBee芯片CC2530以無線網(wǎng)絡(luò)（比如星狀結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等）的方式匯集到中心節(jié)點，然后中心節(jié)點通過USB傳送到功能強大的結(jié)點工作監(jiān)視終端實現(xiàn)全網(wǎng)拓撲的展示以及對于全網(wǎng)信息處理。通過學習，進一步進行自主創(chuàng)新活動，知識體系完整，過渡流暢。該系統(tǒng)除了提供構(gòu)建多種ZigBee網(wǎng)絡(luò)所需的全部硬件、軟件專業(yè)開發(fā)工具、文檔和各種展示、表演軟件。提供最多的資料、最豐富的實驗、最完善的技術(shù)支持，助你早日掌握ZigBee并完成自己的項目開發(fā)。目 錄第1章 使用環(huán)境和硬件基礎(chǔ) 6 6 6（或者U盤）使用 7第2章 ZigBee硬件介紹 8 9 9 10 10 24 25 25第3章 ZigBee軟件及驅(qū)動安裝 27 27 27 29 31 36 36 39 41 42 Framework 44第4章 ZigBee 技術(shù) 48 什么是ZigBee 48 ZigBee 信道 48 信道實驗 49 ZigBee 的 PAN ID (網(wǎng)絡(luò)號) 52 物理地址和其配置實驗 52 設(shè)備類型及其選擇實驗 53 網(wǎng)絡(luò)地址分配 53 路由參數(shù)設(shè)置 55 綁定方式協(xié)議棧中應(yīng)用 58 ZStack 協(xié)議棧 62 ZigBee 網(wǎng)絡(luò) 65 ZigBee 所涉及無線通信技術(shù) 66 CCA 66 DSSS 66 CSMA/CA 69第5章 ZigBee開發(fā)基礎(chǔ)：軟件使用實驗 73 73 73 73 74第6章 無線單片機基礎(chǔ)開發(fā) 83 83基礎(chǔ)實驗1：輸入輸出I/O控制實驗 83 86：T1使用 86：T2使用 87：T3使用 89：T4使用 94 98基礎(chǔ)實驗6：定時器中斷 98 101：片內(nèi)溫度 101：1/3AVDD 108：AVDD 110 111：單片機串口發(fā)數(shù) 111：在PC用串口控制LED 113：PC串口收數(shù)并發(fā)數(shù) 116：串口時鐘PC顯示 118 123：系統(tǒng)睡眠工作狀態(tài) 123：睡眠定時器使用 125：定時喚醒 127 129：看門狗模式 129第7章 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗 132 OLED顯示 132 134 135 138（adcamp。uart） 142（keyamp。lcd） 144 146 154 160第8章 ZigBee無傳感網(wǎng)實驗 163 163 164 165 169 169 176 179 180 181 183ZigBee 模塊（如圖）：1. 采用 TI 最新一代ZIGBEE 芯片CC25302. 支持 WXL 標準的AT 命令集3. 支持基于 的ZIGBEE2007/PRO 協(xié)議4. 采用 WXL 標準的20 芯雙排直插模式接入網(wǎng)關(guān)主板和感知節(jié)點5. 傳輸距離空曠無遮擋情況下大于 100MCC2530 特點：??1. 低功耗??2. 主動模式 RX（CPU 空閑）：24 mA??3. 主動模式 TX 在1dBm（CPU 空閑）：29mA??4. 供電模式1（4 μs 喚醒）： mA??5. 供電模式2（睡眠定時器運行）：1 μA??6. 供電模式3（外部中斷）： μA??7. 寬電源電壓范圍（2 V　 V）??8. 微控制器??9. 優(yōu)良的性能和具有代碼預取功能的低功耗 8051 微控制器內(nèi)核??10. 32KB、64KB或128KB 的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存??11. 8KB RAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力??12. 支持硬件調(diào)試??13. 外設(shè)強大的5 通道DMA??14. IEEE MAC 定時器，通用定時器（一個16 位定時器，一個8 位定時器）??15. IR 發(fā)生電路??16. 具有捕獲功能的 32kHz 睡眠定時器??17. 硬件支持 CSMA/CA??18. 支持精確的數(shù)字化 RSSI/LQI??19. 電池監(jiān)視器和溫度傳感器??20. 具有8 路輸入和可配置分辨率的12 位ADC??21. AES 安全協(xié)處理器??22. 2個支持多種串行通信協(xié)議的強大USART??23. 21個通用I/O 引腳（ 19 4 mA，220 mA）??24. 看門狗定時器1. 節(jié)點底板?? 支持 4 節(jié)電池供電?? 96*16 液晶顯示?? 1 個多功能按鍵?? 一個 miniUSB 串口，可通過伸縮USB 線纜供電?? 標準 WXL20 針高頻模塊接口以及標準的傳感器模塊接口。標配為：溫度/光敏/蜂鳴器一體傳感器模塊、高精度溫濕度傳感器模塊、兩路繼電器模塊、可調(diào)LED 燈光模塊、振動傳感器/蜂鳴器一體模塊。仿真器C51RF 無線ZigBee 開發(fā)技術(shù)核心C51RF3 仿真器，如下圖所示。從下圖可以看C51RF3 仿真器外形非常簡潔，具有一個USB 接口，一個復位按鍵以及一根仿真線。C51RF3仿真器通過此接口與計算機進行通信，要在CC2430/CC2431 的ZigBee 模塊的開發(fā)上實現(xiàn)下載、調(diào)試(DEBUG)、仿真等的通信都由此接口來實現(xiàn)。仿真線：這是一根10 芯的下載、調(diào)試(DEBUG)、仿真線，通過它與感知節(jié)點的ZigBee 模塊進行連接。本方案如圖所示，由尺寸60*60*55CM（可定制）的別墅模型作為依托，外觀精美、檔次高檔，模型內(nèi)嵌入了現(xiàn)在家庭中都會用到的電視、電燈、空調(diào)、窗簾、安防、報警、車庫、門等，保留所有實際功能，即縮小版的家庭別墅。廢除了在學校耗費十幾萬裝修，主要智能家居東西也就萬元。：60*60*55CM（可定制）：電視、空調(diào)、室內(nèi)燈、電動窗簾、電動車庫門、紅外、報警等。（直觀體驗快速響應(yīng)，零延時）；、門、紅外、可燃氣體與報警器的聯(lián)動，有RS2348開關(guān)量、模擬量、紅外等，可以自己動手加入監(jiān)控、門鈴、背景音樂、安防設(shè)備等6.（需要電腦）拓展模塊zigbee區(qū)域開發(fā)，方便于教學，采用可拆卸式zigbee區(qū)域，zigbee采用最新的德州儀器CC2530方案，此芯片的優(yōu)點就不必說了吧。拓展Zigbee區(qū)域功能：監(jiān)控室內(nèi)外溫濕度值、光照值；廚房可燃氣體監(jiān)控、排風，人體紅外報警等。穩(wěn)定性：硬件高可靠性設(shè)計，通訊模塊使用專業(yè)儀器測試，軟件程序性能優(yōu)化和運行可靠。美觀性：沙盤設(shè)計有專業(yè)設(shè)計師設(shè)計，美觀大方，軟件代碼優(yōu)化。良好的用戶體驗：沙盤套件和組裝而成的各種沙盤可以幫助學生了解物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)組成和實景觀察各種應(yīng)用，學生通過該沙盤來學習物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)使用和設(shè)置、多種傳感器的使用、無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)等將會獲得完美的用戶體驗。解決了采購單項功能儀器高額費用的困擾，是助力物聯(lián)網(wǎng)實訓室設(shè)備的必備儀器。 我們知道,物聯(lián)網(wǎng)使用的無線技術(shù)涉及到非常高的通訊頻率和比較寬闊的頻譜范圍,(、ZigBeePRO、WiFi) ,這個頻率幾乎可以方便的用于世界上任何地方。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中,除了涉及比較高的頻率和比較寬闊的頻譜范圍,還涉及到各種不同的通訊協(xié)議棧，(包括ZIGBEE 、藍牙、WIFI等等不同通訊協(xié)議)這些協(xié)議棧根據(jù)不同的通訊標準,由軟件實現(xiàn),最終實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，路由器,網(wǎng)關(guān)之間的通訊。 還有就是作為物聯(lián)網(wǎng)的電池節(jié)點等，都需要在很小的電池下，能夠長時間工作，測量和監(jiān)視這些微功耗狀態(tài)也是很重要的一項工作，因為為了節(jié)省耗電，這些節(jié)點通常都是處于瞬間工作狀態(tài)，于是測量這些節(jié)點的長周期，瞬間功耗和自動化記錄分析，也成為一項復雜的工作，需要有專門的儀器來承擔。一 、空中協(xié)議分析儀功能 空中協(xié)議分析儀是一種先進的數(shù)字化分析檢測設(shè)備，可以采集和分