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多功能物联网教研平台A型
来源: 本站   发布时间: 2014-5-13  浏览次数: 238890
    

多功能物联网教研平台A型     型号:AWL-TSZ

 

物联网教研平台A型,是基于物联网多功能、全方位教学科研需求,推出的一款集无线ZigBeeIPv6BluetoothWiFiRFID和智能传感器等通信模块于一体的全功能物联网教学科研平台,以强大的Cortex-A8(可支持Linux/Android/WinCE操作系统)嵌入式处理器作为核心智能终端,结合自主开发的通用型IPv6物联网网关,支持多种无线传感器通讯模块组网方式。系统由浅入深,提供丰富的实验例程和文档资料,支持物联网无线网络、传感器网络、RFID技术、嵌入式系统及下一代互联网等多种物联网课程的教学和实践。

全功能物联网教学科研平台的应用结构拓朴图如下所示:

 

图1  全功能物联网教学科研平台拓朴结构

产品特点

n 丰富快捷的无线组网功能

系统配备ZigBee(兼容TI CC2530ST STM32W两套方案)、IPv6、蓝牙、WIFI 四种无线通 信节点及RFID/写卡器,可以快速构成小规模ZigBeeIPv6、蓝牙、WIFI以及RFID射频识 别等无线传感器通信网络。主板板载16个通讯模块接口,可任意配置类型和数量。

n 全面支持TinyOS2操作系统

TinyOS系统被誉为“专为物联网而生的操作系统”,是无线传感网络中最为流行的操作系统,目 前已经成为该领域事实的标准平台。实验系统全新升级支持TinyOS2实验体系,可满足更多用户 的不同的教学科研需求。

n 丰富的传感器数据采集和扩展功能

传感器采用模块化设计,单独配有MCU,可独立编程开发和实验,支持温湿度、光敏、震动、 三轴加速计、红外热释、烟雾等20多种类,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。

n 多种RFID模块支持

支持低频、高频、超高频、2.4G等多种RFID模块,且上述RFID模块皆可直接插接到上述ZigBeeIPv6、蓝牙、WiFi无线通讯模块上组建无线RFID网络应用。

n 供电方式灵活多样

支持实验平台主板统一供电,支持USB供电、支持锂电池供电,方便应用部署。

 

硬件资源

全功能物联网科研教学平台硬件由Cortex-A8嵌入式智能终端、IPv6/IPv4智能网关(选配)、无线通讯模块和智能传感器模块四部分构成。

Cortex-A8智能终端

CPU处理器

处理器Samsung S5PV210,基于CortexM-A8,运行主频1GHz

内置PowerVR SGX540高性能图形引擎

支持流畅的2D/3D图形加速

最高可支持1080p@30fps硬件解码视频流畅播放,格式可为MPEG4,H.263,H.264等

最高可支持1080p@30fps硬件编码(Mpeg-2/VC1)视频输入

RAM内存

512MB DDR2

32bit数据总线

运行频率: 200MHz

FLASH存储

SLC NAND Flash 1GB

显示

7寸LCD液晶电阻触摸屏

接口

1路HDMI输出、TVIN接口

4路串口,RS232 *2、TTL电平 *4

USB Host 2.0、mini USB Slave 2.0接口

3.5mm立体声音频(WM8960专业音频芯片)输出接口、板载麦克风

1路标准SD 卡座

10/100M自适应DM9000AEP以太网RJ45接口

SDIO接口(支持WiFi)

支持MiNi PCIe 3G上网卡

CMOS摄像头接口

AD接口 *6,其中AIN0外接可调电阻,用于测试

I2C-EEPROM芯片(256byte) ,主要用于测试I2C总线

用户按键(中断式资源引脚) *8

板载实时时钟备份电池

电源

电源适配器 5V(支持睡眠唤醒)

IPv6智能网关(选配)

CPU处理器

Broadcom 5354 基于MIPS32架构,主频240MHz

内存及FLASH

32MB内存,16MB FLASH

网络接口

5端****换机(2.4GHz 802.11b/g芯片,支持最高125Mbps)

无线/网络通信

ZigBee/IPv6 802.15.4无线射频芯片

电源:

电源适配器 12V

无线通信节点

ZigBee节点

(ST方案)

处理器 STM32W108,基于ARM Cortex-M3高性能的32位微处理器,集成了2.4GHz IEEE 802.15.4射频收发器,板载PCB天线

存储器:128KB闪存和8KB RAM

射频数据速率:250kbps,RX灵敏度:-99dBm(1%收包错误率)

用户自定制:按键*2,LED*2

供电电压:3.7V  收发电流: 27mA/40mA,支持电池供电

扩展ST-Link调试接口

 

 

 

ZigBee节点

(TI方案-标配)

处理器CC2530,内置增强型8位51单片机和RF收发器,符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范,频段范围2045M-2483.5M,板载PCB天线

存储器:256KB闪存和8KB RAM

射频数据速率:250kbps,可编程的输出功率高达4.5 dB

用户自定制:按键*2,LED*2

供电电压:2V-3.6V,支持电池供电

扩展调试接口

IPv6节点

处理器 STM32W108,基于ARM Cortex-M3高性能的微处理器,集成了2.4GHz IEEE 802.15.4射频收发器,板载PCB天线

存储器:128KB闪存和8KB RAM

用户自定制:按键*1,LED*2

供电电压:3.7V  收发电流: 27mA/40mA,支持电池供电

扩展J-Link调试接口

蓝牙节点

BF-10蓝牙模块,BlueCore4-Ext芯片,板载PCB天线

处理器 STM32F103 基于ARM Cortex-M3内核,主频72MHz

完全兼容蓝牙2.0规范,硬件支持数据和语音传输,最高可支持3M调制模式

用户自定制:按键*1,LED*2

支持UART 透传,IO配置

扩展J-Link接口,外设主从开关,支持一键主从模式转换

支持电池供电

WIFI节点

型号:嵌入式wifi模块(支持802.11b/g/n无线标准)板载PCB天线

处理器 STM32F103 基于ARM Cortex-M3内核,主频72MHz

支持多种网络协议:TCP/IP/UD,支持UART/以太网数据通讯接口

支持无线工作在STA/AP模式,支持路由/桥接模式网络架构

支持透明协议数据传输模式,支持串口AT指令

用户自定制:按键*1,LED*2

扩展J-Link接口

支持电池供电

高频RFID读写器

可直接插接上述无线通讯模块组网开发,多模块无线组网通讯

MF RC531(高集成非接触读写卡芯片)支持ISO/IEC 14443A/B和MIFARE经典协议

工作频率:13.56MHz

处理器 STM8S105高性能8位架构的微控制器,主频24MHz

支持mifare1 S50等多种卡类型

用户自定制:按键 *1,LED *1

最大工作距离:100mm,最高波特率:424kb/s

Crypto1加密算法并含有安全的非易失性内部密匙存储器

扩展ST-Link接口

低频RFID阅读器        (选配)

可直接插接上述无线通讯模块组网开发,多模块无线组网通讯

工作频率:125KHz

支持EM\TEMID\TK及其兼容卡

UART串口通讯、操作简单支持串口协议操作

超低功耗,支持低功耗模式,停机模式<3μA

超高频RFID读写器      (选配)

可直接插接上述无线通讯模块组网开发,多模块无线组网通讯

工作频率:840~930MHz

支持协议:EPC C1 GEN2/ISO 18000-6C

输出功率:5~20dBm 支持省电模式

支持UART串行接口通讯

工作距离:>50cm 视天线型号而定

 提供API函数库和演示程序,极大简化用户二次开发

可同时识别多卡,支持在线升级

2.4G有源RFID读写器(选配)

可直接插接上述无线通讯模块组网开发,多模块无线组网通讯

工作频率:2.402GHz ~ 2.4853 GHZ 

信道数:125个

空中速率:250kbps,1Mbps,2Mbps

发射功率:-82dBm~0dBm可调

调制方式:GFSK

支持UART串行接口通讯

工作距离:>20m 

天线:PCB板内天线

传感器模块

处理器

STM8S103高性能8位框架结构的微控制器,主频24MHz

外设

LED灯、UART串口、ST-Link接口及电源接口

传感器种类

(标配12种)

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

陀螺仪传感器

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

火焰传感器

电压检测传感器

电流检测传感器

语音合成传感器

超声波传感器

OLED液晶屏

数码管显示器

步进电机

CO传感器

声光报警器

甲醛传感器

继电器开关

调速风扇

可调亮度LED

点阵LED

外扩辅助模块

USB-UART

扩展板

核心芯片: FT232RL

功能:连接PC机与网络节点串口调试功能

接口:VCC GND TXD GND RXD

电池模块

功能:锂电池供电,提供低电压报警,提示用户充电

接口:3.7V

电池充电板

5V电源适配器,双路锂电池充电

调试工具

ST-Link仿真调试工具、J-Link仿真调试工具、ZigBee DeBugger仿真器

 

软件资源

Cortex-A8

智能终端平台

操作系统: Linux-3.0.5 + Qt4.7/Qtopia2/Qtopia4Android 4.0/Android 2.3.1WinCE6.0

实验内容:可进行Linux/ Android /WinCE三种嵌入式系统编程开发,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。

IPv6智能网关

操作系统:Openwrt,实现IPv6网络的全部功能、IPv4IPv6的自动转换

开发工具:linux(RHEL6)openwrt源码包

实验内容:可进行Linux编程开发,包括Linux内核移植与裁剪、文件系统定制、驱动程序调试与开发、应用程序的移植与开发、交叉编译、shell编程、网络通信、防火墙技术、路由技术、WEB配置系统、数据库技术等。

ZigBee通信节点      (ST方案

开发环境:IAR for STM32W108 

协议:ZigBee pro协议(EmberZNet 4.30协议栈)

功能:自动组网、无线数据传输等

ZigBee通信节点      (TI方案)

开发环境:基于IAR for 8051

协议ZigBee pro协议(Z-Stack2007协议栈)TinyOS2无线传感网专业操作系统

功能:自动组网、自动路由、无线数据传输等

IPv6通信节点

操作系统:Contiki 2.5

协议:基于Contiki OS802.15.4平台上实现完整的IPv6协议(Contiki OS uIPv6协议栈)

功能:自动组网、自动路由、无线数据传输等

蓝牙通信节点

协议:完整的蓝牙通信2.0协议

功能:蓝牙模块组网、SPP蓝牙串行服务、无线数据传输等。

WIFI通信节点

网络类型:Station/AP模式

安全机制:WEP/WAP-PSK/WAP2-PSK/WAPI

加密类型:WEP64/WEP128/TKIP/AES

工作模式:透明传输模式,协议传输模式

串口命令:AT+命令结构

网络协议:TCP/UDP/ARP/ICMP/DHCP/DNS/HTTP

最大TCP连接数:32

功能:自动组网、支持AP模式/AT命令、无线数据传输等

RFID阅读器

开发环境:基于IAR for STM8

功能:支持与节点通信、组网,支持快速 CRYPTO1 加密算法、IC卡识别、IC卡读写

传感器模块

功能:基于IAR for STM8的开发环境,实现传感器数据采集与串口协议通讯

 

物联网综合实验体系目录

第一章实验环境与软件工具

1.1开发平台简介

1.2 Windows系统开发环境

1.3 Linux系统开发环境

第二章智能传感器模块部分

实验一磁检测传感器

实验二光照传感器

实验三红外对射传感器

实验四红外反射传感器

实验五结露传感器

实验六酒精传感器

实验七人体检测传感器

实验八三轴加速度传感器

实验九声音检测传感器

实验十温湿度传感器

实验十一烟雾传感器

实验十二震动检测传感器

第三章无线通讯模块部分

实验一. STM32 LED灯的控制实验

实验二. STM32 定时器实验

实验三. STM32 A/D转换实验

实验四. ZigBee开发入门

实验五. ZigBee组网实验

实验六. PC机串口控制ZigBee实验

实验七基于ZigBee的无线传感器网络实验

实验八基于ZigBee的无线透传实验

实验九基于ZigBee的温湿度无线采样实验

实验十基于ZigBeeSensorDemo图形显示实验

实验十一基于ZigBeeHomeAutomation实验

实验十二基于ZigBeeZ-Tools使用实验

实验十三. Bluetooth组网配置实验

实验十四基于Bluetooth的传感器网络实验

实验十五基于WiFi的配置组网实验

实验十六基于WiFi的传感网实验

实验十七. RFID自动读卡实验

实验十八基于RFID的电子钱包应用实验

实验十九基于RFID的密钥修改实验

实验二十. IPv6智能网关入门实验

实验二十一. IPv6智能网关socket编程实验

实验二十二. IPv6智能网关IPv6网络编程实验

实验二十三. IPv6智能网关CGI编程实验

实验二十四基于IPv6模块的入门实验

实验二十五基于IPv6模块的UDP编程实验

实验二十六基于IPv6模块的传感网实验

实验二十七基于IPv6模块传感网的WEB访问实验

第四章基础应用实验

实验一实验环境使用入门

实验二多线程程序设计

实验三串口程序设计

实验四. SOCKET 网络编程

实验五嵌入式SQLite应用

实验六嵌入式WebServer移植

第五章基于QtGUI实验

实验一搭建本机Qt开发环境

实验二基于QtDesigner的程序设计

实验三搭建Qt/Embedded ARM环境

第六章底层系统构建实验

实验一. Linux内核裁剪与编译

实验二构建根文件系统

第七章设备底层驱动实验

实验一内核驱动入门

实验二按键中断驱动及控制

实验三. PWM蜂鸣器驱动及控制

实验四. ADC驱动及采样

实验五. LCD设备驱动及控制

实验六. SD卡接口实验

实验七. U盘接口使用

综合项目实验部分

物联网综合应用实验(一)基于ZigBee无线传感器网络应用实例

物联网综合应用实验(二)基于IPv6无线传感器网络应用实例

物联网综合应用实验(三)基于WiFi无线传感器网络应用实例

物联网综合应用实验(四)基于蓝牙无线传感器网络应用实例

物联网综合应用实验(五)基于RFID射频识别的电子钱包系统应用实例

物联网综合应用实验(六)基于无线传感网的智能空调系统应用实例

物联网综合应用实验(七)基于无线传感网的智能家居系统应用实例

物联网综合应用实验(八)基于无线传感网的智慧农业系统应用实例

物联网综合应用实验(九)基于无线传感网的智能物流系统应用实例

 

TinyOS2无线传感网实验体系目录

 

第一章 环境的搭建

1.IAR软件的安装

2.Cygwin软件的安装

3.soureceInsight安装

4.Notepad++软件的安装

5.Eclipse软件安装

6.Crimson Editor软件安装

第二章 CC2530基本的外设实验

实验一 基于CC2530TinyOS控制LED灯亮灭

实验二 基于CC2530TinyOS中断控制LED翻转

实验三 基于CC2530TinyOS使用串口控制LED翻转

实验四 基于CC2530TinyOS控制定时器

实验五 基于CC2530TinyOS控制ADC输出温度

实验六 基于CC2530TinyOS产生随机数

实验七 CC2530TinyOS控制看门狗定时器使系统复位

实验八 基于CC2530TinyOS控制DMA数据的传送

实验九 基于CC2530TinyOS下控制AES协处理器

实验十 基于CC2530TinyOS控制flash的读写

第三章 CC2530的无线电

实验十一 基于CC2530板级的点对点通信

实验十二 CC2530点对多点的通信

实验十三 无线电信道及发送功率的静态设置和动态设置

实验十四 无线电RSSI(信号强度指示器)的采集

实验十五 基于TinyOS网络协议中的分发协议

实验十六 TinyOS网络协议中的汇聚协议

实验十七 网络协议中的多跳路由协议应用实验

第四章 附录(接口和底层实现的组件)

Android4.0系统实验体系目录

第一章实验环境与软件工具

    1.1开发平台简介

第二章. Android开发环境搭建

    实验一. Android Ubuntu开发环境建立

    实验二. Android xp开发环境建立

第三章. Android SDK 开发

    实验一. Android ADB调试实验

    实验二. LED灯控制实验

    实验三. PWM蜂鸣器控制实验

  实验四. ADC控制实验

  实验五网络服务连接实验

第四章. Android 系统架构实验

    实验一. Android 内核移植与编译实验

    实验二. Android 文件系统实验

第五章. Android中间层实验

    实验一. LED实验

    实验二. Beep实验

  实验三. ADC实验

  实验四. UART串口实验

第六章. Android综合应用

  实验一. GPRS拨号实验

  实验二. GPS定位实验

  实验三. 3G上网实验

  实验四. WIFI联网实验

    实验五. U盘使用实验

    实验六游戏移植实验

    实验七开源游戏移植实验

第七章. Android综合实训应用

    实验一. RFID 读卡实验

    实验二. RFID 电子钱包应用实验

    实验三基于无线网的智能家居实训案例

  实验四基于无线网的智慧农业实训案例

  实验五智能仓储环境监测系统实训案例

    实验六无线传感网信息综合监测实训案例

 

实验室设备清单

序号

名称

单位

数量

备注

1

实验箱底板

1

 

2

Cortex-A8智能终端

1

 

3

ZigBee协调器(STTI标配)

1

可根据教学内容任意选取其中一种或者几种无线通讯节点模块(配置12个节点模块) 

4

ZigBee节点(STTI标配)

3

5

IPv6根节点

1

6

IPv6子节点

3

7

蓝牙主模块

1

8

蓝牙从模块

3

9

wifi模块

3

10

高频RFID读写器

1

可选配低频、超高频、2.4G RFID读写器

11

声光报警模块

1

可根据用户需求灵活配置

12

光照传感器

1

13

振动检测传感器

1

14

红外对射传感器

1

15

继电器执行器

1

16

结露传感器

1

17

酒精传感器

1

18

人体检测传感器

1

19

三轴加速度传感器

1

20

声响检测传感器

1

21

温湿度传感器

1

22

烟雾传感器

1

23

电源适配器(5V5A主板)

1

 

24

USB2UART调试板

1

 

25

MiNiUSB线

2

 

26

网线

1

 

27

J-Link仿真器

1

 

28

ZigBee DeBugger

1

 

29

ST-Link仿真器

1

 

30

双母交叉串口线

1

 

31

B型公接口USB线

1

 

32

Mini USB线 

1

 

33

配套光盘

1

 

34

实验指导书

1

1本纸质打印,3本电子版

 

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