无线传感网课程

物联网基础实验箱

      本平台是一款综合多协议物联网基础综合教学平台的实验设备,从无线传感网专业的角度出发,采用可选Cortex-A9/A53/A72(可搭配Linux/Android/Win CE操作系统)嵌入式处理器作为智能终端,支持zigbee,ipv6,wifi、蓝牙、NRF和433协议,配合多种传感器模块,同时可扩展工业控制和射频识别模块,如北斗/GPRS、指纹识别、14443和125K。系统提供丰富的实验例程,便于物联网无线网络、传感器网络、RFID技术、嵌入式系统、下一代互联网等多种物联网课程等的学习。

     系统目标是培养基础扎实、技术过硬的具有创新精神的无线传感网专业化优秀人才。针对于无线传感网的特性,本系统立足于完整、灵活、轻便、可操作性强的基本设计原则,提供丰富的实验例程和文档资料,能够学习各种主流无线传感协议,通过构建项目案例来实现感知层(传感器技术/RFID技术/嵌入式技术)、传输层(Zigbee /WIFI /蓝牙4.0/ IPv6)、网关层(嵌入式Linux/Android技术/3G/WIFI)、应用层(Android应用)教学解决方案,全面的满足学生和教师在学习研究物联网无线传感技术方面的需求,培养物联网无线传感网方面满足社会需求的人才。

     教育部下达了高校设置物联网专业申报通知,众多高校争相申报。由于物联网涉及的领域非常广泛,从技术角度,主要涉及的现有高校院系与专业有:计算机科学与工程,电子与电气工程,电子信息与通讯,自动控制,遥感与遥测,精密仪器,电子商务等等。物联网专业可能会在上述这些院系中开设。 与物联网应用相关的专业,也可以考虑开设选修课或在研究生、博士生阶段设置相关交叉学科的学位。

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     物联网实验室建目标

      先决条件:具有较好的数学和物理基础,掌握物联网的相关理论和应用设计方法,具有较强的计算机技术和电子信息技术的能力,掌握文献检索、资料查询的基本方法,能顺利地阅读本专业的外文资料,具有听、说、读、写的能力。开设有信息与通信工程、电子科学技术、计算机科学与技术、物联网概论、电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、微机原理与接口技术、工程电磁场、通信原理、计算机网络、现代通信网、传感器原理、嵌入式系统设计、无线通信原理、无线传感器网络、近距无线传输技术、二维条码技术、数据采集与处理等相关课程。

      特点:同时注重理论学习和实践创新能力的提高两个方面,让学生在实验室这个开放的平台上尽可能多的接触更多技术和产品,激发学生的自主学习意识,利用课余时间完成实践与创新。课程内容:由验证型、提高型向综合型、设计开发型和创新型逐层递进。实验内容:由单纯的教学型向产学研相结合的方向转变;采用工程案例化教学,突出科技创新在人才培养中的作用。适应以就业为导向,以能力为本位的培养人才特点,以适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线,提高学生的知识应用能力、实践能力。突出培养“技能型、应用型、实践型”的人才。

       目标:培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。学生毕业后主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护,也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。

        嵌入式主控网关

        配备Cortex-A9/A53/A72高端嵌入式主控网关,搭配双系统一键切换。网关可选用Linux/ Android /ubuntu三种嵌入式编程开发,包括开发环境搭建、Bootloader开发、嵌入式操作系统移植、驱动程序调试与开发、应用程序的移植与开发等。

                       

         模块化设计可随意搭配

         支持多种无线通信方式,模块化设计,随意搭配系统配备,其中Zigbee(兼容TI CC2530和ST STM32W两套方案)、IPv6、蓝牙、WIFI四种无线通信节点(可根据教学需求选配NRF、433通信方式,即插即用),可以快速构成小规模Zigbee、WiFi、IPv6、蓝牙等无线传感通信网络。同时模块化的开发方式,使其完全兼容各种传感器网络,并可以在互联网上实现对各种通信节点的透明访问。

                                                                              

   异构网络联动控制

 Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本,Zigbee由于其低功耗、低成本的特性,目前是无线传感网络中的主流协议,许多厂商都推出了Zigbee芯片,比如TI的CC2530。 

                                                            

       WiFi即IEEE 802.11协议,是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网接人的无线电信号,广泛应用与互联网的无线接入,WIFI构成的无线传感节点可以很方便的与互联网连通,上层网络应用可以很好的直接对节点进行操作,所以市场前景也是一片光明。 

       Bluetooth(蓝牙)技术致力于在10~100m的空间内使所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行话音和数据通信。蓝牙4.0的推出,将三种规格集一体,包括传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术。同时蓝牙的网络拓扑结构简单,目前实际应用也比较广泛,所以基于工业级的透传蓝牙模块也占有一席之地。 

       IPV6/Loar技术不是一种无线标准,作为后移动互联网时代IP发展的一种方向,IPV6将延续以往的互联网网络通信标准,基于TCP/IP协议栈开发的互联网应用也可以很好的延续下去。。基于这些需求,物联网和IPv6相结合也被称为“下一代无线传感物联网”。

       接口采用统一标准规范

       支持多种频段的RFID及扩展多种类型的传感器,系统配备RFID无线射频识别模块扩展功能:提供低频、高频、超高频等多种不同频段供选择。可扩展北斗/GPRS、指纹识别、语音识别等工业控制模块。配备磁检测传感器、光照传感器、红外对射传感器、红外反射传感器、结露传感器、酒精传感器、人体检测传感器、三轴加速度传感器、声响检测传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、振动检测传感器等12种传感器模块及传感器扩展接口板(根据教学定制自己需要的传感器),可以通过标准接口与通信节点建立连接,实现传感器数据的快速采集和通信。

        调试工具

                                             

仿真器用于无线单片机CCxx的程序下载、调试,              仿真器用于STM32xx模块程序的下载烧写

USB口取电,能给目标板或用户板提供3.3V                 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                        提供windows系统驱动即插即用

程序的在线烧写,协议抓包分析等功能                   程序的在线烧写等功能

软件资源

1)开发环境资源

系统使用的软件比较多,包括CC25XX无线单片机软件集成开发环境、CC25XX芯片FLASH编程软件、IPv6模块STM32W108烧写软件、ZIGBEE协议分析软件、基于ANDROID的管理分析软件等。下面分别对其进行简单的介绍。

2IAR Embedded Workbench for 8051

IAR嵌入式集成开发环境,是IAR系统公司设计用于处理器软件开发的集成软件包,包含软件编辑、编译、连接、调试等功能。它包含用于ARM软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for ARM、用于ATMEL公司单片机软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for AVR,CVT-WSN-II采用用于兼容8051处理器软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for 8051。用于TI公司的CC24XX及CC25XX家族无线单片机的底层软件开发,ZIGBEE协议的移植、应用程序的开发等。

 

3SmartRF Flash Programmer

SmartRF Flash Programmer用于无线单片机CC2530的程序烧写,或用于USB接口的MCU固件编程,读写IEEE地址等。

4Zigbee协议监视分析软件(Packet Sniffer)

Packet Sniffer用于802.15.4/Zigbee协议监视和分析功能。可以对本地的Zigbee网络进行协议监视和分析。

5Cygwin

cygwin是一个在windows平台上运行的unix模拟环境,是cygnus solutions公司开发的自由软件,IPv6实验的源码需要在unix开发环境下进行编译。

6 JLinkARM_V434

J-Link-ARM安装驱动,用于支持J-Link调试器给STM32W108模块烧写程序。

7 PC端综合管理分析软件

序号 设备名称 技术参数
1 物联网基础实验箱(标准版)

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