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教學實訓設備Teaching Equipment
一、產品介紹
物聯網創新套件實驗系統增強版適合于支持無線傳感網絡、物聯網工程、嵌入式系統原理與應用、單片機技術和物聯網中間件技術等系列課程的實驗教學。系統包含多種傳感器模型和無線組網模式，硬件資源由8個無線通信模塊、8個傳感器模塊、8個電源板模塊、Cortex A8雙核多功能嵌入式網關和其他配套設備組成。軟件資源包含無線傳感器網絡軟件、sniffer軟件、嵌入式網關軟件與PC Server端軟件等。實驗資源則采用由簡單到復雜的設計模式，引導學生掌握物聯網開發要領，為物聯網工程應用打下堅實的基礎。學生通過學習相關的物聯網實驗，實現多種物聯網構架，熟悉和掌握物聯網的構成及實際應用。
二、系統特點
1、系統完整性：
包括無線傳感網節點模塊和Cortex A8雙核多功能嵌入式網關，完整實現采集和控制。實驗內容涉及嵌入式、無線傳感網和物聯網原理及應用。
2、先進性：
將復雜的無線傳感節點結構有機的打散開，讓用戶直觀的了解到無線節點的組成單元。方便老師教學時有針對性的講解每個單元的功能及實現，讓學生更好的理解。
電源底板模塊接口兼容目前市場上常用的無線芯片，包括CC2430、CC2431、CC2530、CC430、CEL工業模塊以及國內常用的TinyOS的ATMEL128處理器。
傳感器及控制模塊采用ID自動識別，可自由互換，在更換傳感器模塊后無需對節點重新編程或燒寫，無需人為干預，無線節點模塊會自動識別新接入的傳感器。
3、開放性：
系統開放所有軟硬件設計資源。
三、系統組成
物聯網創新實驗系統提供了基本的傳感器模塊、無線傳感網通信模塊、嵌入式網關、計算機服務器參考軟件等。用戶可自由選擇在PC端或嵌入式網關提供的軟件中操作。
1.無線傳感網節點
無線傳感網節點模塊采用模塊化設計，各個模塊可自由組合形成針對不同應用的無線節點。系統包含多個無線傳感網節點模塊及一個無線網絡協調器模塊。
| 無線傳感網節點（1套設備8個節點） | |
|---|---|
| 無線節點模塊 | TI CC2530F256，2.4GHz，6層郵票孔設計PCB板，預留外接天線底座，默認使用Antenova板載天線（標配） 無線節點模塊引腳兼容芯片系列：
|
| 傳感控制模塊 | 可以連接系列傳感模塊，引腳兼容。 傳感采集以及反饋控制模塊： 標配：
|
| CORTEX-M3 嵌入式模塊（標配） | |
| M3 CPU | 80 MHz LM3S9B96 ，256 K Flash, 96 K SRAM, and integrated EthernetMAC+PHY, USB OTG, and CAN communications |
| FLASH | 1 MB serial Flash memory |
| 電壓參考 | Precision 3.00 V voltage reference |
| ROM 程序 | SAFERTOS™ operating system in microcontroller ROM |
| 音頻 | I2S stereo audio codec，Line In/Out、Headphone Out、Microphone In |
| 以太網 | 10/100 BaseT Ethernet |
| USB 口 | USB On-The-Go (OTG) Connector：Device, Host, and OTG modes |
2.Cortex A8雙核多功能嵌入式網關
Cortex A8嵌入式網關的核心CPU采用美國TI(德州儀器)OMAP3530雙核CPU，600MHz ARM Cortex-A8主處理器430MHz TMS 320C 64x+ DSP協處理器，POWERVR SG™ 2D/3D加速引擎。獨立的電源管理模塊，采用集成度極高的TI公司TPS65930芯片，實現核心板電源管理的智能化和低功耗，核心板可以與網關母板分離，直接插拔，并可以獨立工作。
 |
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|---|---|---|
| CPU | OMAP3530(ARM Cortex-A8 600M + 430MHz TMS 320C 64x+ DSP) POWERVR SG™ 2D/3D加速引擎 TPS65930電源管理 | |
| DDR RAM | 256M DDR RAM | |
| FLASH | 256M NAND FLASH | |
| 以太網 | 10/100M 自適應以太網控制器 DM9000 | |
| SD/MMC | 高速SD/MMC 接口一路 | |
| SDIO | 預留SDIO接口可以外接WIFI和藍牙 | |
| USB HOST | 4路 USB2.0 HOST接口 | |
| USB OTG | 1路USB OTG接口 | |
| RS232接口 | 3路RS232 | |
| 液晶屏 | 7寸 TFT LCD（包含觸摸屏和有機玻璃外殼） 16：9 顯示，分辨率：800 × 480 | |
| 音頻 | 一組AC97標準音頻接口 | |
| 觸摸屏 | 四線電阻式觸摸屏 | |
| LED顯示 | 4個LED工作狀態指示 | |
| 按鍵 | 4個功能按鍵 | |
| 無線接入模塊 | ||
| 無線接入模塊 | BT/GPRS/3G(選配) | |
3.物聯網綜合演示系統
采用物聯網中間件架構，實現Zigbee網絡拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數據保存及歷史數據查詢。開放PC應用層調用接口，讓學生可以自己編程設計，實現相應的效果。
PC端上位機拓撲顯示
PC端上位機無線節點資源控制
PC端上位機無線節點數據采集數據視圖
PC端上位機無線節點數據采集波形視圖
PC端上位機智能家居控制
PC端上位機智能農業控制
4、嵌入式網關數據采集
嵌入式網關軟件包括WINCE6.0系統軟件，數據采集控制軟件實現傳感器采集、資源控制、數據保存及歷史數據查詢，同時也開放應用層調用接口，讓學生可以自己編程設計。
四、軟件資源和實驗資源
1、軟件資源
| 軟件包 | 備注 |
|---|---|
| 無線傳感器網絡協議棧 | 遵循Zigbee標準的基于TI Z-Stack協議棧開發的OURS-Stack Zigbee協議棧，遵循Zigbee 2007/PRO，可完全實現Zigbee星狀、樹狀、MESH網拓撲 |
| Packet Sniffer軟件 | Packet Sniffer是一款專門的協議分析軟件，可以對PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、APPLICATION、FRAMEWORK和APPLICATION PROFOCES等各層協議上的信息包進行分析和解碼；顯示出錯的包以及接入的錯誤；指示觸發包；在接收和注冊過程中可連續顯示包。可以利用Packet Sniffer分析Zigbee建立網絡、加入網絡、發送數據、接收數據的過程 |
| 嵌入式網關軟件 | 嵌入式網關軟件包括WINCE6.0系統軟件、嵌入式網關WinCE6.0 BSP包、WinCE6.0內核裁剪工程、應用程序開發SDK包、網絡采集顯示控制DEMO |
| PC Server端軟件 | 采用物聯網中間件架構，實現Zigbee網絡拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數據保存及歷史數據查詢、遠程通過Internet訪問內部數據等 |
2、實驗資源
實驗從無線網絡處理器的基本實驗，逐步進階到無線數據采集通信的高級實驗，再到嵌入式網關及PC上位機實驗，既能滿足基礎的教學要求，又能加強學生的實際應用能力。
| 實驗列表（提供實驗指導書及實驗源碼） | |
| 無線傳感網實驗 | 實驗一：建立CC2530開發環境 實驗二：GPIO控制實驗 實驗三：LCD控制試驗 實驗四：CC2530外部中斷實驗 實驗五：CC2530時鐘源選擇實驗 實驗六：CC2530功耗模式選擇實驗 實驗七：CC2530睡眠定時器使用實驗 實驗八：CC2530串口通信實驗 實驗九：CC2530 ADC實驗 實驗十：溫濕度及光照采集實驗 實驗十一：簡單無線通信實驗 實驗十二：CC2530無線通信丟包率測試實驗 實驗十三：802.15.4-2.4GHz各信道信號強度測試實驗 實驗十四：Z-Stack點到點通信實驗（無線串口） 實驗十五：Z-Stack點到點通信實驗（最大吞吐量測試） 實驗十六：Z-Stack點到點通信實驗（兩終端數據包間隔互發） 實驗十七：Z-Stack星狀網通訊實驗 實驗十八：Z-Stack MESH網通訊實驗 實驗十九：Z-Stack Zigbee PRO通訊實驗 |
| 嵌入式網關實驗 （WinCE 6.0） | 實驗一：搭建WinCE6.0開發環境 實驗二：建立WinCE 6.0平臺并導出SDK 實驗三：HelloWorld實驗 實驗四：SD卡實驗 實驗五：液晶屏壞點測試實驗 實驗六：簡單聊天室實驗（CE版） 實驗七：串口實驗 實驗八：Web Server實驗 實驗九：數據采集實驗 實驗十：網關多點數據采集實驗 |
| PC Server實驗 | 實驗一：C/S架構建立通訊實驗 實驗二：C/S架構節點組網實驗 實驗三：C/S架構實時數據采集實驗 實驗四：C/S架構節點資源控制實驗 實驗五：B/S架構Web服務系統搭建實驗 實驗六：B/S架構節點拓撲結構顯示實驗 實驗七：B/S架構節點信息顯示及控制實驗 |
| 綜合實訓 | 車位管理系統 機械零部件質量檢測分揀系統 基于三軸加速度振動感應和GIS/GPS的列車路軌狀態無線監控系統 老年人室內監控系統 溫室環境遠程監控系統 輸液監控系統 橋梁健康檢測系統 智能泊車導航與管理系統 旅游景區監控管理體統 智能嬰兒監護系統 移動健康監護系統 智能教室系統 多維警戒-重點裝備智能監控系統 衛星場站天線及前端機房環境綜合監控系統 機場電磁衛士系統 云南野生菌培育系統 硒砂瓜灌溉系統 農業種植環境監控系統 開放實驗室管理系統 山體滑坡、泥石流實時監測系統 軌道節能控制技術研究系統 智能垃圾處理系統 室內物品管理系統 冷庫環境監測與預警系統 遠程抄表繳費系統 公交車進站預報系統 溺水自動報警系統 基于ZigBee的不良駕駛行為監測報警系統 基于ZigBee的汽車胎壓無線監測系統的設計與實現 電網電塔監控系統 實驗室管理系統 輸液室智能選座及監測管理系統 智能嬰兒車 基于物聯網的活動范圍受限人員監管系統的設計與實現 智能幼兒園 基于物聯網的智能限電控制系統 智能公交系統 基于物聯網的糧庫糧情遠程監控系統 基于ZigBee的智能圖書館監控系統 智能偏心傘 農業溫室大棚溫度自動調控系統 基于物聯網茶園精準灌溉控制系統設計與制作 基于無線傳感網的高壓輸電線路在線監測系統 基于物聯網的建筑結構健康監測系統 基于物聯網的市政路燈在線監測系統 停車場智能燈控系統 基于zigbee技術的森林防火預警系統 基于ZigBee網絡的公交電子站牌及監控系統 開放型實驗室靈動助理 小天使——幼兒英語助學系統 陪護寶——門診醫療輸液管理系統 護花使者——幼兒園智能監護系統 打車精靈 星夜護航——室內盲人導航創意系統 健身伴侶——健身房環境監測與健身指導系統 物聯網——智能社區 花卉種植環境監控系統 基于物聯網技術的車間產品存放監控系統 物聯網在智能家居老人小孩監護中的應用 汽車行駛記錄儀 基于物聯網的智能道路系統 基于物聯網技術的智能導盲犬構建 基于物聯網的教室燈光智能控制 基于Zigbee的小區環境監測 基于Zigbee的智能溫室系統 遠程道路智能管理系統 智能教室管理系統 泳池溺水報警定位系統 基于zigbee的奶牛場監測控制系統 基于物聯網的棒材自動計數系統 基于無線傳感器網絡的滑坡聲發射信號監測系統設計 |
