一、系統(tǒng)介紹
OURS-IOTV2-EP物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要應(yīng)用于“無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)”和“物聯(lián)網(wǎng)工程”等系列課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。系統(tǒng)包含多種傳感器模型和無(wú)線組網(wǎng)模式，硬件資源由8個(gè)無(wú)線通信模塊、8個(gè)傳感器模塊、8個(gè)電源板模塊、Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)和其他配套設(shè)備組成。軟件資源包含無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件、sniffer軟件、嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件與PCServer端軟件等。實(shí)驗(yàn)資源則采用由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的設(shè)計(jì)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)要領(lǐng)，為物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實(shí)際應(yīng)用。
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)完整性：
★包括無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊和Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)，完整實(shí)現(xiàn)采集和控制。
★實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及嵌入式、無(wú)線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)原理及應(yīng)用。
性：
★將復(fù)雜的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的打散開(kāi)，讓用戶直觀的了解到無(wú)線節(jié)點(diǎn)的組成單元。
★電源底板模塊接口兼容目前市場(chǎng)上常用的無(wú)線芯片，包括CC2430、CC2431、CC2530、C30、CEL工業(yè)模塊以及國(guó)內(nèi)常用的TinyOS的ATMEL128處理器。
★傳感器及控制模塊采用ID自動(dòng)識(shí)別，可自由互換，在更換傳感器模塊后無(wú)需對(duì)節(jié)點(diǎn)重新編程或燒寫(xiě)，無(wú)需人為干預(yù)，無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊會(huì)自動(dòng)識(shí)別新接入的傳感器。
開(kāi)放性：
系統(tǒng)開(kāi)放軟硬件設(shè)計(jì)資源
三、系統(tǒng)組成
OURS-IOTV2-EP物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了基本的傳感器模塊、無(wú)線傳感網(wǎng)通信模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)、計(jì)算機(jī)服務(wù)器參考軟件等。用戶可自由選擇在PC端或嵌入式網(wǎng)關(guān)提供的軟件中操作。
1.無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)
無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊可自由組合形成針對(duì)不同應(yīng)用的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)包含多個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊及一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊。
無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（1套設(shè)備8個(gè)節(jié)點(diǎn)） | |
無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊 | TI CC 無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊引腳兼容芯片系列： 1. C30， 2. CC2430, 2.4GHz，陶瓷天線/棒狀天線 3. CC2431, 2.4GHz，陶瓷天線/棒狀天線 4. CEL模塊，工業(yè)模塊，可以接小功率或大功率模塊 5. Tiny OS 模塊，CROSOW的CC2420+ATMEG128 |
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(biāo)配： 1、溫度傳感器：量程： 2、濕度傳感器：量程：0～100%，分度：0.1%（標(biāo)配）； 3、光照度傳感器：量程：0～10000lx，分度：1 lx（標(biāo)配）； 4、電壓采集：雙通道 量程：-20V～+20V；分度：0.01V（標(biāo)配）； 5、加速度傳感器：三軸加速度 測(cè)量值：X軸：-2–+ 6、酒精濃度傳感器：量程：1~100；分度：1（標(biāo)配）； 7、煙霧傳感器：模擬信號(hào)輸出，感應(yīng)靈敏度可調(diào)，測(cè)量范圍1-10ppm的定性檢測(cè)，靈敏度0.6-RS，響應(yīng)時(shí)間小于90S（標(biāo)配）； 8、電機(jī)控制模塊：通過(guò)IO擴(kuò)展芯片PCA9554擴(kuò)展出來(lái)的八個(gè)IO口（標(biāo)配） 9、電機(jī)模塊：模塊通過(guò)外部的兩個(gè)IO口來(lái)控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，模塊通過(guò)外部的四個(gè)IO口來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)（標(biāo)配）; 10、Cortex M3嵌入式模塊：TI LM3S9B96 附帶 J-Link V8器（標(biāo)配） 11、串轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊：嵌入式以太網(wǎng)串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將TCP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或UDP數(shù)據(jù)包與RS232接口數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)透明傳輸，32 位 ARM CPU，集成 10/ 選配： 12、電流傳感器：量程： 13、觸力傳感器：量程值： 14、磁阻傳感器：采用單軸磁場(chǎng)變化傳感器來(lái)感應(yīng)單一方向的磁變化量.量程：-2 – 2 gauss；分度： 15、GPIN模塊：通過(guò)IO擴(kuò)展芯片PCA9554擴(kuò)展出來(lái)的IO口為用戶提供通過(guò)程序來(lái)控制，選擇，使用的IO口（選配） 16、IO擴(kuò)展模塊：IO擴(kuò)展模塊是為了方便二次開(kāi)發(fā)，把2530的19個(gè)IO口引出（選配） 17、電壓輸出模塊：1組，0V～+10V；分度：0.1V；（選配） 18、繼電器模塊：4組24V AC/DC@ 19、RFID模塊：RFID模塊采用北京易火眼科技的YHY502G模塊，使用ISO 20、Packet Sniffer：2.4GHz Sniffer可對(duì)空氣中的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行、過(guò)濾和數(shù)據(jù)解碼，并將其按照的數(shù)據(jù)包格式顯示在GUI界面，也可將這些數(shù)據(jù)以二進(jìn)制文件格式存儲(chǔ)。配合Packet Sniffer軟件可以對(duì)PHY、 MAC、 NETWORK/SECURITY、 APPLICATION、 FRAMEWORK和APPLICATION PROFOC等各層協(xié)議上的信息包進(jìn)行分析和解碼；顯示出錯(cuò)的包以及接入的錯(cuò)誤；指示觸發(fā)包；在接收和注冊(cè)過(guò)程中可連續(xù)顯示包。可以利用Packet Sniffer分析Zigbee建立網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的過(guò)程。（選配） 21、串口模塊：1組，DB9 ，1200 至 115K 波特率，支持雙向RS-232通信，支持 RTS/S 硬件握手及奇偶校驗(yàn)（選配） 22、空氣清潔度傳感器模塊：H2進(jìn)行等級(jí)劃分處理空氣質(zhì)量,測(cè)量范圍 1~30 PPM（選配） 23、甲烷傳感器模塊：進(jìn)行等級(jí)的劃分來(lái)處理甲烷。（選配） 24、一氧化碳傳感器模塊：進(jìn)行等級(jí)劃分處理CO，測(cè)量范圍30?1000 PPM（選配） 25、聲波傳感器：量程值： 26、人體紅外傳感器：人體熱釋電紅外檢測(cè)傳感器模塊，觸發(fā)方式可重復(fù)，感應(yīng)距離小于120度，1米距離；（選配） 27、震動(dòng)傳感器：TTL信號(hào)輸出，靈敏度可調(diào)，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，震動(dòng)檢測(cè)無(wú)方向性；（選配） 28、火焰?zhèn)鞲衅鳎?span lang="EN-US">TTL信號(hào)輸出，靈敏度可調(diào)，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間小于2uS，檢測(cè)760納米～1100納米范圍內(nèi)的熱源；（選配） 29、雨滴傳感器：TTL信號(hào)輸出，靈敏度可調(diào)，電阻式傳感器，監(jiān)測(cè)范圍60%-99%濕度。（選配）
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CORTEX-M3 嵌入式模塊（標(biāo)配） | |
M3 CPU | 80 MHz LM3S9B96 ，256 K Flash, 96 K SRAM, and integrated EthernetMAC+PHY, U OTG, and CAN communications |
FLASH | 1 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(wǎng) | 10/100 BaseT Ethernet |
U 口 | U On-The-Go (OTG) Conneor：Device, Host, and OTG mod |
2.Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)
嵌入式網(wǎng)關(guān)，CPU采用美國(guó)TI(德州儀器)OMAP3530雙核CPU，600MHz ARM Cortex-A8主處理器 430MHz TMS
高端嵌入式網(wǎng)關(guān)（標(biāo)配） | ||
CPU | OMAP3530(ARM Cortex-A8 POWERVR SG? 2D/3D加速引擎 TPS65930電源管理 | |
DDR RAM | ||
FLASH | ||
以太網(wǎng) | 10/ | |
SD/MMC | SD/MMC 接口一路 | |
SDIO | 預(yù)留SDIO接口可以外接WIFI和藍(lán)牙 | |
U HOST | 4路 U2.0 HOST接口 | |
U OTG | 1路U OTG接口 | |
RS232接口 | 3路RS232 | |
液晶屏 | 7寸 TFT LCD（包含觸摸屏和玻璃外殼） 16：9 顯示，分辨率：800 × 480 | |
音頻 | 一組AC97標(biāo)準(zhǔn)音頻接口 | |
觸摸屏 | 四線電阻式觸摸屏 | |
LED顯示 | 4個(gè)LED工作狀態(tài)指示 | |
按鍵 | 4個(gè)功能按鍵 | |
無(wú)線接入模塊 | ||
無(wú)線接入模塊 | BT/GPRS/ | |
3.物聯(lián)網(wǎng)綜合演示系統(tǒng)
采用物聯(lián)網(wǎng)中間件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢。開(kāi)放PC應(yīng)用層調(diào)用接口，讓學(xué)生可以自己編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的效果。
嵌入式網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集
嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件包括WINCE6.0系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)采集控制軟件實(shí)現(xiàn)傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢，同事也開(kāi)放應(yīng)用層調(diào)用接口，讓學(xué)生可以自己編程設(shè)計(jì)。
四、軟件資源
軟件包 | 備注 |
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 | 遵循Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的基于TI Z-Stack協(xié)議棧開(kāi)發(fā)的OURS-Stack Zigbee協(xié)議棧，遵循Zigbee 2007/PRO，可實(shí)現(xiàn)Zigbee星狀、樹(shù)狀、MH網(wǎng)拓?fù)洹?/span> |
Packet Sniffer軟件 | Packet Sniffer是一款專門(mén)的協(xié)議分析軟件，可以對(duì)PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、APPLICATION、FRAMEWORK和APPLICATION PROFOC等各層協(xié)議上的信息包進(jìn)行分析和解碼；顯示出錯(cuò)的包以及接入的錯(cuò)誤；指示觸發(fā)包；在接收和注冊(cè)過(guò)程中可連續(xù)顯示包?？梢岳?span lang="EN-US">Packet Sniffer分析Zigbee建立網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的過(guò)程 |
嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件 | 嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件包括WINCE6.0系統(tǒng)軟件、嵌入式網(wǎng)關(guān)WinCE6.0 BSP包、WinCE6.0內(nèi)核裁剪工程、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)SDK包、網(wǎng)絡(luò)采集顯示控制DEMO |
PC Server端軟件 | 采用物聯(lián)網(wǎng)中間件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程通過(guò)Internet訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)等 |
