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;