无线传感网全功能实验箱

一、平台简介
ZRWL-PV6B型 无线传感网全功能实训箱包括WiFi、Bluetooth、IEEE802.15.4、ZigBee等多种短距离无线通讯模型块，*大亮点是将6LowPAN(IPv6)互联网协议移植到传感网应用层中，与ZigBee传感网使用的ZStack协议栈并存，一起合作支持双协议栈，完成传感器节点可唯一寻址。应用三星Cortex-A9 S5P4418四核处置整理器作为智能网关，支持6LowPAN和ZStack双协议解析，设定有1GB内部存储、8GB大容量（KV）存储空间、7寸电容触摸显露屏、丰富的外围连接口，可板载GPS定位、WIFI/BT二合一通讯、4G位移通讯等多种模型块，内嵌Android、Linux双系统，可一键变换。便利学校开展各种传感器及通讯知识的教授、嵌入式系统研发和Android应用研发。系统提供丰富的实训例程和实训手册，能够适用无线传感器互联网、微控制器原理、嵌入式系统研发、Android位移应用研发等课程的教学与实践。
二、平台功能
各个传感器节点设定有监测环境功能数值或设备驱动控制的功能；
传感器节点可组建WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4三种无线互联网，经过Contiki实操系统和IPv6协议，完成采样数值的无线传输；
传感器节点可组建ZigBee无线互联网，完成数值的无线传输；
网关与节点设定有CoAP应用协议通信的功能；
网关应用系统经过CoAP服务和串行口服务，将WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee感控节点数值解析处置整理，在网关的Mesh拓扑图中就地实时流动地显露传感器数值的上、下行走向；

多网融合MeshTop图

ZigBee组网拓扑图

网关应用系统展示的传感器节点，可随意拖动，不会影响互联网的拓扑构造和数值流向。
可在拓扑图中点击任一种传感器节点，进入下一级界面，查看当前传感器节点的采样数值、弯曲线形式展示，或控制设备开关状态。
温湿度节点采样弯曲线展示
红外对射传感器的状态监测 三、平台特别点
适合多种物联网课程：可适用智能传感器、无线传感器互联网、嵌入式系统、物联网位移应用研发等课程实训。
多网融合：引入蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4多种组网方法，多网融合，统一应用IPv6协议标准，COAP应用通信协议；同时提供ZigBee组网。
身份唯一：WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4传感器节点统一应用IPv6协议组网通信，设定有唯一的互联网地址。
构造统一：蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4等节点统一应用Cortex-M3嵌入式处置整理器、Contiki实操系统和6Lowpan IPv6协议完成无线数值传输。ZigBee节点应用CC2530同时担当传感器收集与无线通信。全部节点应用处置整理器模型块、无线通信模型块、传感器模型块与底层基板统一插拔连接的形式，每个节点自带OLED屏显露互联网信息、组网状态、以及传感器采样数值。构造如图所示。 实训箱的构成构造示意图 类型丰富：支持温湿度检验测试、光强检验测试、三轴加快速度度、烟雾检验测试、热释红外检验测试、霍尔检验测试、气压检验测试、接近检验测试、结露、超声波、酒精检验测试、继电器控制、声光控制、数码管显露等多种感控节点。
一键变换：网关支持Android和Linux双系统，一次烧写，一键变换，默认运行Android系统。减少烧写系统消耗的时间，便利不一样兴趣的用户快速进入研发状态。
拓扑展示：以拓扑图形式展示节点与网关服务的连接关系，就地实时流动地显露传感器数值的上行、下行走向。
四、课程实训
4.1 单片机与传感器

实训类型	经典型实训名称
CC2530连接口外设	实训一、CC2530简介及研发环境的搭建 实训二、通用IO端口应用——控制LED灯点亮实训 实训三、通用IO端口应用——按键控制LED灯点亮实训 实训四、外部中断应用——按键控制LED灯点亮实训	实训五、定时计数器T1应用——定时控制LED闪烁 实训六、定时计数器T3应用——中断控制LED闪烁实训实训七、串行口的接收和发送实训 实训八、睡眠定时器的实训 实训九、看门狗实训
CC2530传感器	实训一、光敏传感器实训 实训二、结露传感器实训 实训三、可燃气体传感器实训 实训四、温湿度实训 实训五、光线实训	实训六、数字气压实训 实训七、三轴加快速度度传感器实训 实训八、继电器控制实训 实训九、LED蜂鸣器实训 实训十、火焰传感器检验测试
STM32微控制器连接口外设	实训一、Led闪烁控制实训 实训二、按键检验测试实训 实训三、串行口通信实训 实训四、systick延时实训 实训五、IIC OLED实训 实训六、RTC实训	实训七、IWDG单独看门狗实训 实训八、WWDG窗口看门狗实训 实训九、定时器实训 实训十、STM32内部温度（℃）传感器实训 实训十一、STM32的DMA的实训
STM32传感器收集控制	实训一、光敏传感器实训 实训二、温湿度传感器实训 实训三、三轴加快速度度传感器实训 实训四、霍尔检验测试实训 实训五、红外对射传感器实训 实训六、烟雾传感器实训	实训七、LED蜂鸣器传感器实训 实训八、继电器控制实训 实训九、双数码显露实训 实训十、红外接近传感器检验测试 实训十一、大气压力传感器检验测试 实训十二、结露传感器检验测试

4.2 无线传感网实训

实训类型	经典型实训名称
CC2530无线射频通讯	实训一、点对点通信实训 实训二、广播通信实训 实训三、RSSI信号强度实训	实训四、空中信道监听实训 实训五、无线遥控实训
ZStack协议栈	实训一、ZStack协议栈工程解析 实训二、多点自组网 实训三、信息广播/组播 实训四、互联网拓扑实训-星型网	实训五、互联网拓扑实训-网状网 实训六、ZStack绑定实训 实训七、ZStack串行口应用 实训八、温湿度传感器收集传输
Wifi组网	实训一、WiFi AT命令配备实训 实训二、WiFi AT命令配备STA实训 实训三、WiFi AT命令配备AP实训 实训四、WiFi AT命令配备STA+AP实训	实训五、WiFi RSSI强度实训 实训六、WiFi STA客户端模式实训 实训七、WiFi STA服务器模式实训 实训八、WiFi Socket编程通信实训
蓝牙组网	实训一、蓝牙技术简介 实训二、蓝牙作业原理 实训三、蓝牙AT 指令简介	实训四、蓝牙模型块配备 实训五、STM32配备蓝牙透传实训
RPL802.15.4组网	实训一、CC2530模型块简介 实训二、802.15.4协议简介 实训三、SLIP协议简介	实训四、PAN ID、CHANNEL简介 实训五、CC2530模型块单体测量试验实训 实训六、CC2530模型块集合测量试验实训

4.3 基于IPV6的Contiki多网融合实训

基于STM32的Contiki-IPv6移植实训	实训一、ContikiOS系统移植 实训二、LED控制 实训三、Contiki多线程 实训四、Contiki进程间通信	实训五、按键位检验测试 实训六、定时器使用 实训七、OLED显露
基于IPv6的组网实训	实训一、Contiki互联网工程解析 实训二、IPv6网关实训 实训三、WIFI 节点IPv6组网实训 实训四、蓝牙节点IPv6组网实训	实训五、RPL802.15.4 IPv6组网实训 实训六、节点间IPv6-UDP通信实训 实训七、节点间IPv6-TCP通信实训

4.4 IPv6网关综合实训

IPv6网关综合实训

实训一、IPv6协议的多网融合框体结构 实训二、传感器FTBee数值通信协议 实训三、基于UDP传感器信息收集实训

实训四、基于COAP传感器数值收集和设备控制实训 实训五、IPv6互联网拓扑综合实训

五、配备表单

序号	名称	数量	备注
1	Cortex-A9网关	1
2	网关IO基础拓展板	1
3	三路继电器模型块	1
4	ZigBee协调器	1
5	IEEE802.15.4主机	1
6	Cortex-M3核心板(IPv6协议)	9
7	CC2530主控底层基板	3
8	蓝牙通信模型块	3
9	WiFi通信模型块	3
10	IEEE802.15.4通信模型块	3
11	ZigBee通信模型块	3
12	继电器控制模型块	1
13	红外对射传感器模型块	1
14	烟雾传感器模型块	1
15	双数码管显露控制模型块	1
16	温湿度传感器模型块	1
17	光敏传感器模型块	1
18	LED蜂鸣器控制模型块	1
19	霍尔传感器模型块	1
20	三轴加快速度度传感器模型块	1
21	红外接近传感器模型块	1
22	大气压力传感器模型块	1
23	结露传感器模型块	1
24	智能网关Android互联网拓扑综合系统	1
25	基于IPv6的无线传感网综合应用系统	1
26	ZigBee无线传输应用系统	1
27	DC5V3A开关电源	1
28	交叉串行口线	1
29	交叉网线	1
30	Mini USB数值线	1
31	方口USB同步线	1
32	CC2530 Debugger调节测试器	1
33	TF卡读写器	1
34	8G TF card	1
35	USB转串行口线	1
36	J-link拟真器	1
37	程序下载调节测试板V1.0	1

六、技术功能数值参考规格
6.1 标配功能数值

货物名称	型号	指标功能数值
无线传感网全功能实训箱	ZRWL-PV6B	一、整体要求 1）能够适用单片机连接口及应用、传感器连接口及应用、无线传感网、嵌入式实操系统研发、嵌入式Linux应用研发、Android位移应用研发等课程要求。 2）能够组建蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee四种无线互联网，完成数值的无线传输； 3）能够将蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4无线互联网经IPV6协议、Zigbee节点经ZStack协议融合在一个拓扑图中，在界面上显露蓝牙、WiFi、RPL802.15.4、ZigBee等节点的传感器数值或执行器状态，并就地实时流动地显露各个传感器数值的上、下行走向； 4）要求蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4三种传感器节点均设定有唯一的IPv6地址，统一应用IPv6协议组包通信。 5）要求网关支持Linux、Android双实操系统，支持一键烧写、一键变换。 6）要求在保证网关接入互联网的前提下，能够配备接入云服务平台，并完成位移端传感器数值的收集显露和执行器的远程控制。 二、硬件资源 1.Cortex-A9网关（1个） 1）核心板资源： （1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主频1.4GHz； （2）GPU：M*L-400，3D图形加快速度 （3）内部存储: 1GB DDR3； （4）EMMC: 8GB； （5）核心板+底层基板设计：核心板加装屏蔽罩，邮票孔方法与底层基板连接，抗干扰能力更强，比插针式更平稳可靠。要求引出核心板信号线，不少于188PIN。 2）网关主板资源： （1）LCD连接口：7寸IPS电容屏（16:9），分辨率1024×600； （2）USB连接口：2路USB_HOST 2.0输出，1路USB OTG； （3）Ethernet连接口：核心板内置千兆IP，外加不超过3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45连接口； （4） 串行口：2路3线RS232，1路TTL连接口，1路RS485，1路Bluetooth； （5）CAN总线连接口：1路； （6）RS485总线连接口：1路； （7）HDMI 连接口：HDMI1.4a，*大支持1920*1080高清数字输出; （8）LVDS液晶屏连接口：单通道，*大支持1920*1080； （9）摄像头连接口：1路CMOS并行连接口，*大支持800万像素； （10）AV连接口：1路模仿视频母口写入； （11）外部存储拓展连接口：SD卡、TF卡连接口； （12）音频连接口： 1路MIC写入，1路1. 8w喇叭； （13）按键：1个复位按键、1个休眠唤醒按键，2个音量键； （14） 蓝牙WiFi：板载蓝牙WiFi二合一模型块； （15）Mini PCIe连接口：标准可插入4G通信模模型块； （16）24Pins应用拓展连接口：用来处置整理器外设连接口拓展功能，含有3路串行口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8个GPIO，5V电源。 2.网关IO基础拓展板（1个） 由网关直接驱动。应用HC595串入并出特别点，使用较少IO拓展更多功能，默认地址0x01。1路可调电位器模仿AD采样通道，1路PWM驱动的蜂鸣器，5个触摸按键，5个LED指示灯。 3.三路继电器拓展板（1个） 由网关直接驱动。应用HC595串入并出特别点，使用较少IO拓展更多功能，默认地址0x10。 可控制3路继电器，线圈机械式触点，1个常开，1个常闭，*大负载10A/277V AC。 4. ZigBee协调器（1个） 与网关的TTL UART连接。应用CC2530单片机外设连接口、射频通信与ZStack协议栈的方案，具备Zigbee建网功能，设定有2个组网状态及无线传输指示灯，2个功能按键，提供传感器模型块连接口、RS232连接口、调节测试下载连接口。 5. IEEE802.15.4主机（1个） 与网关的TTL UART连接。应用CC2530射频功能与802.15.4的从机组建射频互联网，接收从机信息，向从机发送命令。设定有2个组网状态及无线传输指示灯，2个功能按键，提供传感器模型块连接口、RS232连接口、调节测试下载连接口。 6.无线传感网通信节点（12个） 1）微控制器主板硬件资源 （1）Cortex-M3核心主板（9个） 处置整理器基于ARM Cortex-M3核心的STM32F103，*高主频72Mhz，内部Flash 256KB，RAM 48KB。 设定有1个0.96寸OLED屏，能够显露MAC地址、上下级关系、传感器数值、互联网信息等。 设定有4个组网状态及无线传输指示灯，2个功能按键、1个JTAG调节测试连接口、1个24PIN的无线射频连接口，1组20*2PIN传感器连接口； 标配ARM拟真器、串行口下载拟真调节测试转接板。 运行IPv6协议栈完成无线通信的功能。 （2）CC2530核心主板（3个） 处置整理器基于CC2530F256，设定有2个组网状态及无线传输指示灯，2个功能按键、1个JTAG调节测试连接口、1个24PIN的无线射频连接口，1组20*2PIN传感器连接口； 标配下载拟真器。 2）无线传感网通信模型块 （1）蓝牙通信模型块（3个）：应用UART连接口的内置协议栈方案，设定从机模式，与主机配对后，将微控制器采样数值传输给主机。 （2）WiFi通信模型块（3个）：应用UART连接口的内置TCP/UDP/HTTP协议栈方案，支持设定为AP、STA的作业模式，与网关通信后，将微控制器采样数值传送给主机，或者接收主机的控制命令控制执行器。 （3）IEEE802.15.4通信模型块（3个）：基于CC2530射频组网通信方案，与边界路由器组网，完成传感器数值的双向交互。 （4）ZigBee通信模型块（3个）：基于CC2530+ZStack协议栈组网通信方案，与Zigbee协调器组网，完成传感器数值的双向交互。 3）传感器通信模型块（12个） 连接口至少含有GPIO/IIC/SPI/PWM/电源/地等信号。 兼容红外接近开关、可燃气体传感器、继电器控制、双位数码管显露、温湿度传感器、光敏传感器、LEDBEEP声光执行器、霍尔传感器、三轴加快速度度传感器、红外对射传感器、数字气压传感器、凝露传感器等。可直接接到主板传感器连接口板上，提供各类传感器连接口板的原理图和技术手册。 三、系统资源 1.嵌入式实操系统： 网关处置整理器支持Linux3.4、Android4.4、QT4.8或更高版本，节点支持Contiki2.7、Z-Stack2007，提供板载全部硬件连接口及应用模型块的驱动和应用测量试验，开放源码。 2. 网关实操系统烧写： 提供Windows下一键刷机系统，选用需要更新的镜像文件，可经过SD卡脱离PC机一键烧写，也可经过USB线缆刷机，支持Uboot功能数值修改配备。系统支持一键烧写双系统Android和Linux，可一键变换。 3.支持嵌入式研发所必须的功能： 4G语音通话、短信、上网，音频录放音功能，WIFI（支持AP热点）、Ethernet上网功能，无线蓝牙功能，模仿/数字摄像头拍照、影像功能，模仿摄像头信号接入， GPS/北斗位置导航服务，HDMI音视频输出（支持1080P）。 4.无线传感网多网融合拓扑展示应用系统的功能： 能够将蓝牙、wifi、IEEE802.15.4、ZigBee不一样的传输方法，由网关解析后以拓扑图的形式在界面上展示，并为上层应用提供统一的JSON数值格式。 网关界面可显露传感器收集的数值、执行器的状态，显露传感器节点的IPv6地址，能够随意拖动传感器，而不改变互联网的拓扑构造； 点击网关上传感器节点图标，可进入二级界面查看传感器的就地实时弯曲线走势，或手动控制执行器的开关。 具体含有概括：传感器信息收集资源驱动完成，控制传感器动作资源驱动完成，拓扑综合应用程序信息收集图标的完成； ★支持IPv6和ZStack2007双协议栈数值解析。 研发环境：Android Studio 5.ZigBee无线传感网综合应用系统的功能： 设定有传感器收集、执行器驱动控制、自组网无线数值传输等功能。 提供基于Z-STACK2007协议栈的数值收集传输程序源码V2.4.2以上版本。 研发环境： IAR Embedded Workbench V7.60 for 8051 6.基于IPv6的无线传感网综合应用系统的功能： 设定有传感器收集、执行器控制，内置Contiki2.7实操系统，兼容IPv6协议栈完成无线通信的功能； 兼容蓝牙、WIFI、IEEE802.15.4三种通讯模型块的驱动和传输。 研发环境： IAR Embedded Workbench V7.60 for ARM 四、课程实训要求 1.STM32微控制器连接口应用基础实训不少于11个：LED灯控、外部中断按键检验测试、串行口实训、systick延时实训、IIC屏显露字符串实训、RTC实训、单独看门狗实训、定时器实训、内部温度（℃）收集实训、DMA实训。 2.基于STM32的传感器收集控制实训不少于12个：光敏传感器实训、温湿度传感器实训、三轴加快速度度传感器实训、霍尔检验测试实训、红外对射传感器实训、烟雾传感器实训、LED蜂鸣器传感器实训、继电器控制实训、双数码显露实训、红外接近传感器检验测试、大气压力传感器检验测试、结露传感器检验测试。 3.蓝牙传感网实训不少于4个：环境搭建实训、蓝牙透传实训、蓝牙无线点灯实训、蓝牙传感器收集与控制实训。 4.WiFi传感网实训不少于6个：环境搭建实训、WiFi AT命令测量试验实训、WiFi STA客户端实训、WiFi STA服务器实训、WiFi无线通信实训、WiFi传感器收集与控制实训。 5.IEEE802.15.4组网实训不少于3个：802.15.4协议简介、SLIP协议简介、PAN ID与CHANNEL简介、CC2530模型块单体测量试验实训、CC2530模型块集合测量试验实训。 6.CC2530射频通信实训不少于5个：点对点通信、广播通信、RSSI信号强度、空中信道监听、无线遥控。 7.ZSTACK协议栈组网实训不少于9个：ZSTACK协议栈简介、ZStack协议栈工程解析、多点自组网、信息广播/组播、互联网拓扑星型网、互联网拓扑树型网、ZSTACK绑定、ZSTACK串行口、ZSTACK温湿度收集传输实训、ZSTACK声光传输控制实训。 8.基于STM32的Contiki实操系统移植实训不少于7个： ContikiOS系统移植、LED控制、Contiki多线程、Contiki进程间通信、按键位检验测试、定时器使用、OLED显露。 9.IPv6多网融合实训不少于7个： Contiki互联网工程解析、IPv6网关实训、WIFI 节点IPv6组网实训、蓝牙节点IPv6组网实训、RPL802.15.4 IPv6组网实训、节点间IPv6-UDP通信实训、节点间IPv6-TCP通信实训。 10.IPv6网关综合实训不少于5个： IPv6协议的多网融合框体结构、传感器FTBee数值通信协议、基于UDP传感器信息收集实训、基于COAP传感器数值收集和设备控制实训、IPv6互联网拓扑综合实训。

七、选配模型块的功能数值
（一）NB-IoT温湿度控制模型块(CC2530解决方案）
1.功能数值
由ZigBee通信模型块、NB-IoT通信模型块、插针方法与连接口底层基板连接，NB-IoT通讯模型块背面有SIM卡插槽。应用CC2530芯片作微控制器，运行ZStack2007协议栈，经过AT命令配备NB-IoT模型块入网。
板载SHX温湿度传感器和LED灯。
通信方法：同时支持ZigBee组网传输、NB-IoT窄带通信两种方法。
供电电源：DC5V
2.实训
NB-IoT实训要求不少于5个，含有概括NB-IoT模型块的AT指令配备测量试验实训、NB-IoT温湿度传感器收集传输实训、NB-IoT板载LED的远程开关控制实训、NB-IoT云平台后台UDP研发实训、Web前端用户登录实训等
（二）NB-IoT无线节点(STM32方案)
（1）具备NB-IOT低功耗无线通信协议的数值接入；
（2）射频芯片：BC95 NB-IOT无线芯片，支持电信互联网，频段：850MHz，支持3GPP Rel-13以及增强型AT指令；
（3）通信速率可达100kbps，感知度：-129dBm，+23dBm功率（W）输出；
（4）提供USB串行口调节测试连接口，标准SIM卡槽；
（5）主芯片：STM32F103，支持标准AT指令集；
（6）板载信号指示灯：电源、互联网、数值，两路功能按键，两路串行口；
（7）板载USB调节测试串行口， ARM拟真器连接口；
（9）5组RJ12电话线连接口、4组RJ45以太网连接口，含有RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模仿量、I/O写入输出等多种有线信号，可经过扁平电话线、扁平网线直接与实际工业传感器或外设连接，实行传感器收集与执行器控制。
（三）LoRa传感器节点
（1）具备LoRa低功耗无线通信协议的数值接入；
（2）应用嵌入式无线数传模型块，LoRa扩频调制技术，作业频率为 410-510MHz，高感知度：-144.1dBm，+20dBm功率（W）输出；
（3）支持FSK、GFSK、LoRa调制方法；
（4）传输距离:可视、开阔，超远通信距离5km传输；
（5）主芯片：STM32F103，支持标准AT指令集；
（6）板载信号指示灯：电源、互联网、数值，两路功能按键，两路串行口；
（7）板载USB调节测试串行口， ARM拟真器连接口；
（8）5组RJ12电话线连接口、4组RJ45以太网连接口，含有RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模仿量、I/O写入输出等多种有线信号，可经过扁平电话线、扁平网线直接与实际工业传感器或外设连接，实行传感器收集与执行器控制。