无线传感网课程

物联网/嵌入式综合

 物联网&嵌入式综合教学实验平台是针对高校推出的移动互联网开发、物联网技术应用与开发的科研型综合教学平台。该平台国内首创全积木式搭建方法,各种开发平台模块、无线传感模块、RFID模块、传感器模块可随意搭配,灵活多样,为各类开发人员提供强大的硬件支撑。

 嵌入式中控网关采用Samsung ARM Cortex-A9 S5P4418四核处理器与Cortex-A53 S5P6818 八核处理器兼容方案,搭载嵌入式Linux-3.4/Android-4.4/ Android5.1操作系统,10.1寸高清多点电容触摸液晶屏,板载WIFI、蓝牙、4G、音频、温湿度传感器、光照传感器等丰富外设支持Linux/Android双操作系统一键切换。

       无线模块包含ZIGBEE、WIFI、BLE、LORA等多种最主流无线传感网模块,各类模块接口完全统一,支持任意更换。为了达到教学目的,更直观的显示相关系统信息,全部标配0.96寸OLED显示屏。统一传感器模块尺寸封装和接口定义,可支持温湿度、人体感应、RGB调光灯等几十种传感器模块。

 RFID模块涵盖全部主流的频段,包括低频、高频、超高频和微波,支持125K读写卡、125K只读卡、IC TYPEA卡、身份证TYPEB卡、UHF 6C卡、2.4G有源标签卡。实验平台支持选配各种应用扩展模块,包括GPRS/GSM、GPS/北斗、指纹识别、NBIOT等嵌入式/移动互联通信模块,能够满足嵌入式、移动互联、物联网应用等学科技术的学习。

1、嵌入式网关单元技术参数要求:

1.1、嵌入式网关平台

核心板芯片:Cortex-A9 S5P4418四核;处理器主频1.4GHz及以上;采用28nm制作工艺,内置高性能4核A9 ARM架构,配备Mali-400 GPU;支持 2D/3D图形加速;内部MFC支持 MPEG2/4、H.263、H.264等的编解码和VC1的解码;

DDR3内存:≥2GB DDR3;  

海量存储:≥16GB EMMC 存储;

▲LCD液晶:10.1寸 分辨率1024×800。(截图证明)

▲中断按键:一键切换双系统(Android/Linux)功能

触摸屏:多点触控电容屏接口;

视频输出:HDMI1.4视频输出接口;

无线模块:标准双排防反插接口,处理器CC2530

无线模块协议:符合IEEE802.15.4 ZigBee标准规范;

标准音频单元,音频输入输出接口;

1路TF卡插座(含32G卡,读卡器);

1路千兆以太网RJ45网口;

≥3路USB Host2.0接口;≥1路USB OTG接口;

≥2路RS232接口;≥1路RS485接口;

WiFi/蓝牙4.0二合一;用户按键:4个独立按键

1.2、A94418 裸机调试仿真器

▲支持仿真Cortex-A9内核芯片;

支持Eclipse等集成开发环境;

USB口取电,能给目标板或用户板提供3.3V;

提供Windows系统驱动即插即用;

▲实现单步、断点、寄存器查看等功能;

不同实验之间切换,无需重启设备,即可继续进行实验。

▲实验平台在无需USB/SD卡等方式刷写系统,按键选择一键可任意切换双系统(Linux/Android)自启动,当选择Linux系统的时候通过Qt应用软件查询传感器数据、当选择Android系统通过APP应用软件查询传感器数据(视频演示)

▲实验平台用ARM仿真器通过USB接口与电脑相连,另一端通过排线与实验平台JTAG接口相连,采用Eclipse集成开发环境通过GDB调试工具,通过程序实现单步、断点、寄存器查看等功能调试实验平台蜂鸣器、LED流水灯(视频演示)

 

2、物联网无线传感单元区技术参数要求:

2.1、M3内核+底板×每套8个

CORTEX-M3内核,最高主频72MHz;底板配备双排20P防反插插座,支持ZIGBEE、WIFI、BLE、LORA无线模块;提供统一的传感器接口,支持兼容温湿度、光照等多种传感器;硬件支持一键切换传感器连接通路,选择无线模块或STM32来操作传感器,根据实际需求构建不同的课程体系;

▲标配0.96寸OLED液晶显示屏;(截图证明)

下载接口:支持CORTEX-M3内核程序的烧写和调试;SWD下载接口,与无线模块CC Debug调试共用下载接口;可以通过选择调试对象CORTEX-M3或无线模块;

外接电源、底板、板载USB转串口、电池等多种供电方式可供选择。板载电源开关,复位按键,功能按键等交互单元。提供防反插接口,用于无线模块与传感器模块接入。

2.2、多网络协议异构处理单元×每套1个

板载支持1*Zigbee、1*WiFi、1*蓝牙、1*LoRa等四种网关协调器功能:

通过CORTEX-M3支持串口数据透传传输等功能;

支持多平台开发,可切换信号至ARM平台或PC平台;

2.3、Zigbee无线节点模块×每套2个

微处理器CC2530,标准双排防反插20pin接口

符合IEEE802.15.4 ZigBee标准规范;

频段范围2045M-2483.5M,

传送速率最大250Kbps,通道16个可选频段;

扩展CC Debug调试JTAG接口;

LED灯:电源、连接、数据传输等状态指示;

信号滤波器采用进口非平衡巴伦滤波器;

2.4、Bluetooth无线节点模块×每套2个

CC2541处理器,标准双排防反插20pin接口;

板载闪存:≥256KB片内Flash、≥8KB片内SRAM;

工作电压:2.0V~3.6V 低功耗蓝牙;

射频频率:2.4GHz 传输速率:≥1Mbps;

协议:LowPower Bluetooth 4.0;

扩展CC Debug调试JTAG接口;

LED灯:电源、连接、数据传输等状态指示;

信号滤波器采用进口非平衡巴伦滤波器;

2.5、WIFI无线节点模块×每套2个

ESP8266模组,标准双排防反插20pin接口

WIFI模块采用最小的 802.11b/g/n Wi-Fi SOC模;

频率范围:2.4~2.4835GHz;

传输速率11n:最高可达150Mbps;

支持多种网络协议:TCP/IP/UDP/MQTT;

支持无线工作在STA/AP/STA+AP 工作模式;

支持透明协议数据传输模式;

2.6、LoRa无线节点模块×每套2个

模块嵌入高速低功耗单片机和高性能LoRa扩频芯片SX1278,支持LoRa扩频调制技术;

标准双排防反插20pin接口;

+20dBm-100mW电压变化时恒定的射频功率输出

高灵敏度:低至-148 dBm

半双工SPI通讯

可编程比特率高达300kbps

支持FSK、GFSK、MSK、GMSK、LoRa™及OOK调制方式

自动射频信号检测,CAD模式和超高速AFC

带有CRC、高达256字节的数据包引擎

2.7、传感器/控制器模块

①、光照传感器;

②、RGB灯执行单元;

③、数码管执行器;

④、震动感应传感器;

⑤、温湿度传感器;

⑥、磁感应传感器;

⑦、人体感应传感器;

⑧、雨滴传感器;

⑨、气压传感器

⑩、燃气传感器

⑪、舵机控制器

⑫、风扇控制器

⑬、电磁锁控制器

 

3、RFID射频识别单元区技术参数要求

3.1、13.56M高频RFID模块

采用高频NFC芯片;

工作频率为13.56MHz;板载天线;

读卡性能支持:支持ISO14443A/B协议,

支持标准非接触s50卡 、s70卡、身份证读取;

模块功能:完成对 ISO14443 标签的寻卡、防冲突、

选择卡、密码下载和校验、修改密码和读写操作等;

通讯与供电: 防反插标准插座或USB;

3.2、低频125KHz模块

EM4095方案支持读、写卡操作

通讯与供电: 防反插标准插座或USB;

电感耦合 ISO/IEC14223

3.3、有源标签卡识别模块

NRF24L01/NRF24LE1+芯片方案

通讯与供电: 防反插标准插座或USB;

支持读卡操作

有源电子标签(ETC标签、电池2-3年)

3.4、超高频900MHz 模块

UHF读卡器模块集成射频芯片IC;

通讯与供电: 防反插标准插座或USB;

支持多卡读、写卡操作

读写距离3-8m

支持标准ISO/IEC 18000-6

 

4、无线联动模块单元

包含门禁电机、ETC 闸机、门禁锁头、继电器

既可独立使用也可板载在实验箱上与RFID模块联动使用;

采用Cortex-M3嵌入式32位核心处理器;

通信接口:RS232\RJ45\ZIGBEE;

无线通信模块:CC2530标准双列直插24pin接口;

JTAG口引出,方便程序调试;

通过嵌入式主控网关采集RFID读卡数据匹配,

然后使用ZigBee无线通信控制舵机、电子锁等

控制电路接口:继电器开关三路

门禁电机:电压:5V,转速:5500RPM

出轴长度:10.7MM,配合RFID模块模拟电力拖动控制;

门禁闸机:操作速度:0.12秒/6 0度,扭矩:1.6KG/CM

工作电压:4.8V,死区设定:5微秒转动角度:最大180度

电动闸门的抬杆、放杆操作功等功能

门禁锁头:工作电压:12v,插销长度:10mm

开锁时间:1S,可以模拟门禁开启、关闭。

1、使用手册与实验指导书

提供一本使用手册、7本实验指导书,包括:

嵌入式网关应用开发实验指导书;

CC2530/2541实验指导书;

射频识别RFID实验指导书;

STM32 WiFi/LoRa实验指导书;

综合实训实验指导书。

 

2、教学实验综合案例

提供八个综合案例,包括:

环境监测系统综合案例;

智能窗帘控制系统综合案例;

智能超市综合案例;

智能门禁-RFID综合案例;

智能门禁-指纹解锁综合案例;

智能家居综合案例;

智能农业综合案例;