一、系統(tǒng)介紹
OURS-IOTV2-EP物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)主要應(yīng)用于“無線傳感網(wǎng)絡(luò)”和“物聯(lián)網(wǎng)工程”等系列課程的實驗教學。系統(tǒng)包含多種傳感器模型和無線組網(wǎng)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(wǎng)關(guān)和其他配套設(shè)備組成。軟件資源包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件、sniffer軟件、嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件與PCServer端軟件等。實驗資源則采用由簡單到復(fù)雜的設(shè)計模式，引導學生掌握物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)要領(lǐng)，為物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。學生通過學習相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)實驗，實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實際應(yīng)用。
二、系統(tǒng)特點
系統(tǒng)完整性：
★包括無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊和Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)，完整實現(xiàn)采集和控制。
★實驗內(nèi)容涉及嵌入式、無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)原理及應(yīng)用。
性：
★將復(fù)雜的無線傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)的打散開，讓用戶直觀的了解到無線節(jié)點的組成單元。
★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、C30、CEL工業(yè)模塊以及國內(nèi)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(jié)點重新編程或燒寫，無需人為干預(yù)，無線節(jié)點模塊會自動識別新接入的傳感器。
開放性：
系統(tǒng)開放軟硬件設(shè)計資源
三、系統(tǒng)組成
OURS-IOTV2-EP物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)提供了基本的傳感器模塊、無線傳感網(wǎng)通信模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)、計算機服務(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.無線傳感網(wǎng)節(jié)點
無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊采用模塊化設(shè)計，各個模塊可自由組合形成針對不同應(yīng)用的無線節(jié)點。系統(tǒng)包含多個無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊及一個無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊。
無線傳感網(wǎng)節(jié)點（1套設(shè)備8個節(jié)點） | |
無線節(jié)點模塊 | TI CC 無線節(jié)點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： 標配： 1、溫度傳感器：量程： 2、濕度傳感器：量程：0～100%，分度：0.1%（標配）； 3、光照度傳感器：量程：0～10000lx，分度：1 lx（標配）； 4、電壓采集：雙通道 量程：-20V～+20V；分度：0.01V（標配）； 5、加速度傳感器：三軸加速度 測量值：X軸：-2–+ 6、酒精濃度傳感器：量程：1~100；分度：1（標配）； 7、煙霧傳感器：模擬信號輸出，感應(yīng)靈敏度可調(diào)，測量范圍1-10ppm的定性檢測，靈敏度0.6-RS，響應(yīng)時間小于90S（標配）； 8、電機控制模塊：通過IO擴展芯片PCA9554擴展出來的八個IO口（標配） 9、電機模塊：模塊通過外部的兩個IO口來控制直流電機的正反轉(zhuǎn)，模塊通過外部的四個IO口來控制步進電機的正反轉(zhuǎn)（標配）; 10、Cortex M3嵌入式模塊：TI LM3S9B96 附帶 J-Link V8器（標配） 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：采用單軸磁場變化傳感器來感應(yīng)單一方向的磁變化量.量程：-2 – 2 gauss；分度： 15、GPIN模塊：通過IO擴展芯片PCA9554擴展出來的IO口為用戶提供通過程序來控制，選擇，使用的IO口（選配） 16、IO擴展模塊：IO擴展模塊是為了方便二次開發(fā)，把2530的19個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可對空氣中的無線信號進行、過濾和數(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)以二進制文件格式存儲。配合Packet Sniffer軟件可以對PHY、 MAC、 NETWORK/SECURITY、 APPLICATION、 FRAMEWORK和APPLICATION PROFOC等各層協(xié)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(fā)包；在接收和注冊過程中可連續(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（選配） 22、空氣清潔度傳感器模塊：H2進行等級劃分處理空氣質(zhì)量,測量范圍 1~30 PPM（選配） 23、甲烷傳感器模塊：進行等級的劃分來處理甲烷。（選配） 24、一氧化碳傳感器模塊：進行等級劃分處理CO，測量范圍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、震動傳感器：TTL信號輸出，靈敏度可調(diào)，輸出開關(guān)量信號，震動檢測無方向性；（選配） 28、火焰?zhèn)鞲衅鳎?span lang="EN-US">TTL信號輸出，靈敏度可調(diào)，輸出開關(guān)量信號，檢測響應(yīng)時間小于2uS，檢測760納米～1100納米范圍內(nèi)的熱源；（選配） 29、雨滴傳感器：TTL信號輸出，靈敏度可調(diào)，電阻式傳感器，監(jiān)測范圍60%-99%濕度。（選配）
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CORTEX-M3 嵌入式模塊（標配） | |
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(tài)指示 | |
按鍵 | 4個功能按鍵 | |
無線接入模塊 | ||
無線接入模塊 | 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)，實現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢。開放PC應(yīng)用層調(diào)用接口，讓學生可以自己編程設(shè)計，實現(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，同事也開放應(yīng)用層調(diào)用接口，讓學生可以自己編程設(shè)計。
四、軟件資源
軟件包 | 備注 |
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 | 遵循Zigbee標準的基于TI Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)的OURS-Stack Zigbee協(xié)議棧，遵循Zigbee 2007/PRO，可實現(xiàn)Zigbee星狀、樹狀、MH網(wǎng)拓撲。 |
Packet Sniffer軟件 | Packet Sniffer是一款專門的協(xié)議分析軟件，可以對PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、APPLICATION、FRAMEWORK和APPLICATION PROFOC等各層協(xié)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(fā)包；在接收和注冊過程中可連續(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)，實現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢、遠程通過Internet訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)等 |
