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1、物聯網綜合實驗箱應用方案 廣州飛瑞敖電子科技有限公司 網址： 地址：廣州市番禺區(qū)番禺大道北555號節(jié)能科技園天安科技創(chuàng)業(yè)大廈101室 辦公電話：020-22883738 /22883231/22883198 郵編：511400目 錄1產品簡介12產品優(yōu)勢及特點13產品實物圖24產品功能介紹35、實驗內容66、實驗例程77、招標參數131產品簡介廣州飛瑞敖電子科技有限公司IOT-L01-05型物聯網綜合實驗箱不僅可以滿足物聯網工程導論、物聯網通信技術、傳感器原理及應用、傳感網原理及應用等物聯網工程專業(yè)的基礎課程實驗開設，同時也可滿足非物聯網工程專業(yè)對物聯網相關技術實驗設備的需求。該實驗箱包括種類2、豐富的感知層設備和網絡層接入設備，以及采用Cortex-A8體系處理器的嵌入式開發(fā)板為數據網關，配合廣州飛瑞敖電子科技有限公司物聯網信息平臺所搭建的無線WiFi網絡平臺以及配套的應用軟件學生可以直觀的感受和學習到物聯網所涉及的知識，為接下來的專業(yè)知識學習打下良好的基礎。2產品優(yōu)勢及特點 實驗箱采用純模塊設計，單個傳感器節(jié)點分為節(jié)點底板、射頻模塊和傳感器模塊三部分，其中射頻模塊和傳感器模塊采取可插拔方式，易維護升級。 傳感器種類豐富涵蓋了電容式傳感器、電阻式傳感器、光敏傳感器、氣敏傳感器等十余種不同種類的傳感器。 實驗箱搭配高效能Cortex-A8開發(fā)板搭載Android操作系統(tǒng)，學生可在本地對3、采集數據進行處理。 在一個實驗箱內完整的體現了物聯網的三層結構-感知層、網絡層和應用層。從硬件應用到軟件設計，一步步引導學生了解整個物聯網體系結構。針對不同專業(yè)的學生設計了不同的實驗題目，包含內容豐富多彩。 實驗箱提供了物聯網中間件技術相關章節(jié)，提供了完整的設備指導學生動手做出串口WiFi中間件，了解中間件在物聯網中所起到的承上啟下的作用。 完整詳盡的實驗指導書，并提供Linux和Windows兩種平臺下的應用程序源碼供學生學習和二次開發(fā)。3產品實物圖 IOT-L01-05型物聯網綜合實驗箱實物圖IOT-L01-05型物聯網綜合實驗箱標示圖4產品功能介紹51單片機應用開發(fā)：實驗箱上的傳感器節(jié)點4、采用通用的STC12C5A16S2型51單片機做為主控MCU，支持標準的C51應用開發(fā)。實驗設計安排為在完成了對51單片機基礎功能的學習后（實驗內容如表5.1所示），開始進行通過51單片機的GPIO管腳進行傳感器數據采集、模數轉換、協議指令包裝以及數據無線發(fā)送等進階實驗的開展。高達36種組合的傳感器數據無線采集方式：實驗箱標配有十二種常用傳感器模塊（超聲波傳感器模塊、結露傳感器模塊、酒精傳感器模塊、紅外對射傳感器模塊、紅外反射傳感器模塊、磁控傳感器模塊、煙霧氣體傳感器模塊、聲音傳感器模塊、光敏傳感器模塊、溫濕度傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K、振動傳感器模塊）以及三種無線傳輸節(jié)點（WiFi節(jié)點、Zi5、gbee節(jié)點、433MHz無線數傳節(jié)點）。每種傳感器模塊采用相同的接口設計以可插拔的方式固定在任意一種無線傳輸節(jié)點上，因此總共可以形成十二乘以三共三十六種傳感器數據無線采集方式也就是三十六種無線傳感器。數據網關對傳感器的統(tǒng)一管理功能：運行實驗箱Cortex-A8數據網關上的FRO綜合實驗箱管理軟件可以對實驗箱上的各個傳感器節(jié)點進行統(tǒng)一的管理。對各個傳感器節(jié)點進行配置如上圖所示，首先需要對各個傳感器節(jié)點進行配置，配置的主要內容包括傳輸類型、傳感器類型等。完成配置后，點擊開始按鍵，程序將發(fā)送指令獲取各個傳感器節(jié)點的數據并顯示、與此同時，雙擊節(jié)點，可進入坐標軸界面，更直接的觀察傳感器數據的變化。 所6、有傳感器節(jié)點的數據顯示 實時曲線圖模擬公交車收費系統(tǒng)：利用實驗箱上的高頻RFID模塊和配套的IC卡，在Cortex-A8數據網關上實現了模擬公交車收費系統(tǒng)功能，和日常用到的公交卡，該系統(tǒng)有辦理新卡、刷卡消費、充值、注銷等功能。 開戶余額查詢5、實驗內容5.1 STC12C5A16S2單片機基礎實驗實驗1、IO口準雙向輸出實驗實驗實驗2、定時器實驗實驗3、串口通信實驗實驗4、掉電保存實驗實驗5、ADC轉換實驗5.2 物聯網通信實驗實驗1、433MHz無線通信實驗實驗2、WiFi模塊的使用實驗3、三種通信方式接入組網及自愈性對比實驗實驗4、三種通信方式速率吞吐量對比實驗5.3 傳感器技術及原理實驗7、實驗1、結露傳感器實驗實驗2、酒精傳感器實驗實驗3、紅外對射傳感器實驗實驗4、紅外反射傳感器實驗實驗5、磁控傳感器實驗實驗6、煙霧氣體傳感器實驗實驗7、聲音傳感器實驗實驗8、光敏傳感器實驗實驗9、溫濕度傳感器實驗實驗10、火焰?zhèn)鞲衅鲗嶒瀸嶒?1、振動傳感器實驗實驗12、超聲波測距傳感器實驗5.4 Android開發(fā)相關實驗實驗1、Android開發(fā)環(huán)境搭建實驗2、GPS實驗實驗3、SD卡讀寫實驗實驗4、Wi-Fi通信實驗實驗5、攝像頭實驗實驗6、串口通信實驗實驗7、藍牙通信實驗6、實驗例程6.1物聯網通信實驗-實驗2 WiFi模塊的使用實驗目的學習和了解WiFi模塊的配置和使用方法實驗步驟St8、ep 1、通過串口配置WiFi模塊。出廠默認情況下，位于節(jié)點3上的WiFi模塊工作在AP模式下，位于節(jié)點1,2上的模塊工作在Client模式下。此步就是學習如何通過串口對WiFi模塊進行配置和使用。將PC機的串口與節(jié)點3旁的UART4 DB9串口相連，將S4撥動開關打至靠近DB9串口一端（之后稱此位置為 “上”，與之對應的原理串口一端的為“下”，另一個為“中”）。將節(jié)點3上的撥動開關撥至靠近WiFi模塊一端（之后稱此位置為“左”，其它分別為“中”“右”）。在PC機上打開配套光盤“物聯網綜合實驗箱應用程序”目錄下的“HLK-RM04_CONFIG_V1.2”程序，選擇正確的端口號，為節(jié)點3上電，9、點擊節(jié)點3底板上的S1按鍵，在應用程序上點擊“搜索模塊”，如果正確連接并搜索到了WiFi模塊，會出現如下圖所示提示信息，點擊“查詢配置”按鍵，將會顯示此時WiFi模塊的各個配置信息。WiFi模塊（工作在AP模式下）的配置信息工作模式選擇：該WiFi模塊一共有三種工作模式可供選擇。A、 串口轉以太網：數據在在串口和有線以太網口之間互傳，本實驗箱不會用到該功能。B、 串口轉WiFi并工作在無線網卡模式下：數據在串口和WiFi間互傳既3.1節(jié)所描述的工作方式，于此同時它以無線網卡模式工作，也就是說它必須連入某個指定的WiFi網絡才可以正常工作。C、 串口轉WiFi并工作在無線AP模式下：數據在串口和10、WiFi間互傳既3.1節(jié)所描述的工作方式，于此同時它以無線AP模式工作，也就是說它會自己創(chuàng)建一個WiFi網絡。網絡協議選擇：該WiFi模塊在TCP/IP協議棧中傳輸層的工作模式，一個分為四種工作模式既TCP服務器、TCP客戶端、UDP服務器和UDP客戶端。遠端IP：當選擇了網絡協議為TCP客戶端或者UDP客戶端時，這里的IP地址就是相對應的遠端服務器的IP地址。端口：對于選擇了TCP服務器和UDP服務器的WiFi模塊，端口就是該服務所對應的端口。當選擇了TCP客戶端或者UDP客戶端時，端口號就是相對應的遠端服務器該服務的端口號。無線參數：對于一個在工作模式選擇“無線AP模式”下的WiFi模塊來11、說，網絡名稱、加密方式和密鑰就是它所創(chuàng)建的WiFi網絡的名稱(SSID),加密方式和密鑰。對于一個在工作模式選擇“無線網卡模式”下的WiFi模塊來說，網絡名稱、加密方式和密鑰就是它想要加入的WiFi網絡的名稱(SSID),加密方式和密鑰。串口參數：既該模塊UART串口的各個參數。啟用DHCP：是否啟用DHCP，請不要開啟該選項。網絡參數：既該模塊的各個網絡參數。在對以上參數有了初步的認識后，請自行連接檢測節(jié)點2和節(jié)點1上的WiFi模塊的配置信息。注意調整S4波動開關和兩個節(jié)點底板上的撥動開關的位置調整，具體方法請參考配套光盤內的“物聯網綜合實驗箱產品說明書”文檔。Step 2、由于所有實驗箱出12、廠時相同位置節(jié)點上的WiFi模塊配置是相同的，在實驗時可能會造成很大的干擾問題。所以此步請再次通過串口打開節(jié)點3上的WiFi模塊的配置串口，并且修改無線參數里面的網絡名稱，建議以自己名字的英文名來命名網絡名稱。點擊“提交配置”，完成配置修改，并且重啟節(jié)點3，在PC機上或者智能終端上進行無線搜索，是否能夠搜索到自己的創(chuàng)建的WiFi網絡。將試驗線配套的USB無線網卡插在A8開發(fā)板的USB插槽上，打開A8開發(fā)板，在“配置”欄中設置Wi-Fi選項將其接入創(chuàng)建的WiFi網絡并點擊網絡名稱查看此時的A8開發(fā)板的IP地址，如下圖所示。A8開發(fā)板正確連入了WiFi模塊創(chuàng)建的網絡打開A8開發(fā)板上的“有人網絡助手13、”程序。選擇“tcp client”，點擊“增加”，在彈出的“增加鏈接”窗口中填入此時節(jié)點3上WiFi模塊的IP地址和端口號，以圖2為例，將填入192.168.0.100和4001，點擊“增加”，如果它可以正確的和節(jié)點3 WiFi模塊建立TCP連接，將會有“連接成功”的提示，并且在“增加”按鍵下方出現一個新的電腦圖標如下圖所示。A8開發(fā)板上的網絡調試助手在PC機（此時PC機的串口應該還和節(jié)點3的WiFi模塊相連）上打開配套光盤“物聯網綜合實驗箱應用程序”目錄下的“ComAssistance”串口助手軟件，選擇正確的端口號，配置正確的端口信息（既圖2中“串口參數”一欄中的對應項）。在A8開發(fā)板上14、的網絡調試助手的發(fā)送欄中發(fā)送信息，如果整個鏈路連接正常，PC機的串口助手的接收欄中會接受到相對應的消息，如下圖所示。PC機上的串口助手接收到了A8開發(fā)板發(fā)來的消息在A8開發(fā)板網絡調試助手選擇tcp server,點擊“配置”按鍵，設置一個端口號（注意要設置1000以上的端口號）。 再次打開節(jié)點3上WiFi模塊的配置界面，配置成TCP客戶端，并且填寫服務器端的IP地址和端口號（也就A8開發(fā)板的IP地址和剛剛配置過的端口號），如下圖所示，筆者的A8開發(fā)板的無線IP是192.168.0.1，并且在網絡助手中開啟了端口號為4001的服務器。提交配置，WiFi模塊重新啟動，等待A8開發(fā)板再次連入WiFi15、網絡后，網絡調試助手上的TCP server會與WiFi模塊的Client建立連接，并且顯示一些初始化信息，如圖下所示。將WiFi模塊設置為TCP客戶端TCP server建立連接后WiFi模塊發(fā)來初始化信息依照之前的方法，打開PC機上的串口調試助手，從A8端網絡調試助手發(fā)送數據，觀察PC機上是否能夠收到數據。請同學自行嘗試UDP server和UDP Client的使用方法。Step 3、配置節(jié)點2和節(jié)點1上的WiFi模塊，將其設置為“無線網卡模式”，并且連入節(jié)點1上WiFi模塊創(chuàng)建的WiFi網絡，并且利用Step 2中的方式建立A8開發(fā)板WiFi和PC機串口間的通信通道。7、招標參數設備清16、單及技術參數序號系統(tǒng)名稱設備 名稱數量單位主要技術參數及備注1物聯網綜合實驗箱硬件資源1套1、物聯網綜合實驗箱網關CPU：基于CortexTM-A8的Samsung S5PV210；運行主頻：1GMHz；RAM內存：512M DDR2 RAM； FLASH存儲 512M SLC NAND Flash；LCD：配7寸電容觸屏LCD，分辨率800x480； 串口：TTL*4，RS232通信DB9接口*2；USB接口：USB HOST*3，USB Device*1；以太網口：DM9000AEP以太網卡，帶RJ45接口；其他板載資源：音頻輸出、音頻輸入、RCA電視輸出、用戶按鍵*8個、用戶LED*4個17、ADC輸入*1、PWM蜂鳴器*1、CMOS攝像頭接口:*1、SDIO20pin接口、 miniPCIe接口*1、 SPI*2路、PWM*2路、I2C*1路、AD輸入引腳*8路；用途描述：A8嵌入式網關在本實驗項內的作用主要有兩個：A、數據處理：嵌入式網關可以通過有線（串口）、WiFi等方式獲取數據采集模塊產生的各種數據，并在本地（網關）做出第一時間的處理。B、數據轉發(fā)：對于采集到的數據，網關可以通過2G，3G，WiFi等多種方式上傳至更上層的上位機、服務器、互聯網云平臺等數據存儲處理單元。2、WiFi節(jié)點數量：3個；板載MCU：STC12C5A16S2型51單片機；無線標準：IEEE 80218、.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n；無線傳輸速率：最高 11Mbps11b、54Mbps11g、150Mbps11n；頻率范圍：2.4-2.4835GHz；發(fā)射功率：最大15dBm；天線類型：板載天線以及ufl接口柔性天線；工作模式：Client/Router/AP；無線安全：WEP/WPA/WPA2；串口波特率：50230400pbs ；TCP連接數：可同時支持多達20個連接；UDP連接數：可同時支持多達20個連接；3、433MHz無線數傳節(jié)點數量：3個；板載MCU ：STC12C5A16S2型51單片機；射頻芯片：CC1101或同等級無線射頻芯片；工作頻率：43119、MHz478MHz （1KHz步進）；通信協議：無線ModBus通信協議；調制方式：GFSK；發(fā)生功率：20mw（10級可調）；無線傳輸速率：12009600bps；傳輸距離：最遠可達200米；4、Zigbee協調器節(jié)點以及Zigbee終端節(jié)點數量：Zigbee協調器1個、Zigbee終端節(jié)點3個；主芯片：CC2530；工作頻率：2.4GHz；工作協議：IEEE 802.15.4；工作協議棧：Zigbee PRO/2007；天線類型：板載天線；5、高頻RFID節(jié)點芯片類型：MRC522；工作頻率：13.56MHz；支持協議：ISO/IEC 14443 TYPE A；讀卡距離：0-5cm；6、U20、SB無線網卡無線標準：IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n；無線傳輸速率：最高 11Mbps11b、54Mbps11g、150Mbps11n；頻率范圍：2.4-2.4835GHz；無線安全：WEP/WPA/WPA2；用途描述：A8網關外接用USB無線網卡，增加網關的WiFi通信功能；7、磁檢測傳感器模塊芯片/模塊型號：進口常開型2*14干簧管；測量輸出：開關量；8、光敏傳感器模塊芯片/模塊型號:GM5516；測量輸出:數字量；9、紅外對射傳感器模塊芯片/模塊型號:ITR9608；測量輸出:開關量；10、紅外反射傳感器模塊芯片/模塊型號:TCRT5000；21、測量輸出:開關量；11、結露傳感器模塊芯片/模塊型號:HDS10；測量輸出:數字量；結露測試范圍:94100%RH；12、酒精傳感器模塊芯片/模塊型號:MQ-3；測量輸出:數字量；測量范圍:0.044mg/L酒精；13、振動傳感器模塊芯片/模塊型號:SW-18010P；測量輸出:開關量；14、聲音傳感器模塊芯片/模塊型號:電容式6*5咪頭；測量輸出:數字量；15、溫濕度傳感器模塊芯片/模塊型號:AM2321；測量輸出:數字量；測量范圍:溫度 -4080 濕度 599.9%RH；16、煙霧傳感器模塊芯片/模塊型號：MQ-2；測量輸出：數字量；測量范圍：30010000ppm；17、火焰?zhèn)鞲衅髂K22、芯片/模塊型號：PD333-3B測量輸出:開關量18、超聲波傳感器最遠測量距離：4m；最近測量距離：2cm；測量角度： 15；軟件資源1套Android 4.01、交叉編譯器: arm-linux-gcc-v6-vfp；2、Bootloader Superboot & U-Boot-1.1.6；3、內核:Linux-3.0.8；4、文件系統(tǒng):YAFFS2/CRAFS/NFS/UBIFS/；5、驅動程序看門狗驅動、RTC驅動、4個LED驅動、8個用戶按鍵驅動、SPI驅動、I2C-EEPROM驅動、PWM控制蜂鳴器驅動、ADC驅動(通道: AIN0)、CPU本身所帶觸摸屏控制器驅動、一線精準觸摸驅23、動、LCD背光驅動, 支持127級可調、LCD驅動(4.3, 7等): 支持旋轉、USB Host驅動:（支持優(yōu)盤，藍牙等）、USB Device驅動（支持USB ADB）、SD卡驅動、4個串口驅動、SD WiFi驅動、USB WiFi驅動（內核自帶、可支持更多型號USB無線網卡，更加完善）、音頻驅動(WM9714:支持錄音和放音，ALSA接口）、以太網絡(DM9000)、多媒體驅動:（含視頻硬解碼，硬編碼，CMOS攝像頭,TV-OUT）、USB轉串口驅動、3G驅動、2D/3D加速；實驗內容1組1、 STC12C5A16S2單片機基礎實驗實驗1、IO口準雙向輸出實驗實驗實驗2、定時器實驗實驗324、串口通信實驗實驗4、掉電保存實驗實驗5、ADC轉換實驗2、 物聯網通信實驗實驗1、433MHz無線通信實驗實驗2、WiFi模塊的使用實驗3、三種通信方式接入組網及自愈性對比實驗實驗4、三種通信方式速率吞吐量對比實驗3、 傳感器技術及原理實驗實驗1、結露傳感器實驗實驗2、酒精傳感器實驗實驗3、紅外對射傳感器實驗實驗4、紅外反射傳感器實驗實驗5、磁控傳感器實驗實驗6、煙霧氣體傳感器實驗實驗7、聲音傳感器實驗實驗8、光敏傳感器實驗實驗9、溫濕度傳感器實驗實驗10、火焰?zhèn)鞲衅鲗嶒瀸嶒?1、振動傳感器實驗實驗12、超聲波測距傳感器實驗4、 Android開發(fā)相關實驗實驗1、Android開發(fā)環(huán)境搭建實驗2、GPS實驗實驗3、SD卡讀寫實驗實驗4、Wi-Fi通信實驗實驗5、攝像頭實驗實驗6、串口通信實驗實驗7、藍牙通信實驗