課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告北郵

1、 課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 -物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 學(xué)院：電子工程學(xué)院 班級(jí)：2011211204指導(dǎo)老師：趙同剛 1 物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物體的智能化識(shí)別

2、、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。2 物聯(lián)網(wǎng)作用現(xiàn)有成熟的主要應(yīng)用包括：檢測、捕捉和識(shí)別人臉，感知人的身份；分析運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（人和物）的行為，防范周界入侵；感知人的流動(dòng)，用于客流統(tǒng)計(jì)和分析、娛樂場所等公共場合逗留人數(shù)預(yù)警；感知人或者物的消失、出現(xiàn)，用于財(cái)產(chǎn)保全、可疑遺留物識(shí)別等；感知和捕捉運(yùn)動(dòng)中的車牌，用于非法占用公交車道的車輛車牌捕捉；感知人群聚集狀態(tài)、駕駛疲勞狀態(tài)、煙霧現(xiàn)象等各類信息。3 物聯(lián)網(wǎng)無線傳感（ZigBee）感知系統(tǒng)ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee在整個(gè)協(xié)議棧中處于網(wǎng)絡(luò)層的位置，其下是由IEEE 802.15.4規(guī)范實(shí)

3、現(xiàn)PHY（物理層）和MAC（媒體訪問控制層），對上ZigBee提供了應(yīng)用層接口。ZigBee可以組成星形、網(wǎng)狀、樹形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的組網(wǎng)以及其他無線應(yīng)用。ZigBee工作于2.4 GHz的免執(zhí)照頻段，可以容納高達(dá)65 000個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)的功耗很低，單靠2節(jié)5號(hào)電池就可以維持工作624個(gè)月。除此之外，它還具有很高的可靠性和安全性。這些優(yōu)點(diǎn)使基于ZigBee的WSN廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制等。ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4，這是IEEE無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE802.15.4(

4、ZigBee)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層。4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成（一）硬件平臺(tái)1、硬件組成從硬件角度看，系統(tǒng)由4大部分組成：位于最底層的傳感器采集節(jié)點(diǎn)、中間的路由節(jié)點(diǎn)、將數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)以及PC機(jī)幾個(gè)平臺(tái)。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)框圖從上圖可以看到，除協(xié)調(diào)器與PC機(jī)的通訊可采用以太網(wǎng)或USB外，其他各個(gè)部分之間都采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)系統(tǒng)除了PC機(jī)外的其他部分都采用當(dāng)前最流行的低功耗、小封裝的Cortex-M3芯片做

5、主控芯片。其中的終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)采用LM3S811，匯聚節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)部集成以太網(wǎng)和USB控制器的LM3S6952或LM3S9B96，終端節(jié)點(diǎn)除ZigBee部分進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸外，還有不同的傳感器信號(hào)處理部分。具體見下面介紹。2、主要器件介紹l LM3S6952：支持最大主頻為50MHz的ARM Cortex-M3內(nèi)核，256 Kbyte FLASH,64 KByte SRAM，LQFP-100封裝。集成10/100MHz以太網(wǎng)、睡眠模塊、正交編碼器、3路10位ADC、帶死區(qū)PWM、模擬比較器、3路UART、SSI、通用定時(shí)器，I2C、CCP等外設(shè)。l LM3S9B96：支持最大主頻為80 MHz的

6、ARM Cortex-M3內(nèi)核，256 KByte FLASH,96 KByte SRAM，LQFP-100封裝。集成10/100MHz以太網(wǎng)、2路CAN控制器、USB OTG、外部總線EPI、ROM片上StellarisWare軟件、睡眠模塊、正交編碼器、16路ADC、帶死區(qū)PWM、模擬比較器、UART、SSI、通用定時(shí)器、I2S、I2C、CCP、高精度振蕩器、DMA等外設(shè)。l LM3S811：支持最大主頻為50 MHz的ARM Cortex-M3內(nèi)核，64 KByte FLASH,8 KByte SRAM，LQFP-48封裝。集成正交編碼器、4路10位ADC、帶死區(qū)PWM、模擬比較器、2路

7、UART、SSI、3個(gè)通用定時(shí)器，I2C、CCP等外設(shè)。l CC2420：CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF 03技術(shù)，以0.18um CMOS工藝制成 只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbps可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。CC2420的主要性能參數(shù)如

8、下： 工作頻帶范圍：2.4002.4835GHz； 采用IEEE 802.15.4規(guī)范要求的直接序列擴(kuò)頻方式； 數(shù)據(jù)速率達(dá)250kbps，碼片速率達(dá)2MChip/s； 采用O-QPSK調(diào)制方式； 超低電流消耗（RX:18.8mA,TX:17.4mA）高接收靈敏度（-95dBm）； 抗鄰頻道干擾能力強(qiáng)(39dB)； 內(nèi)部集成有VCO、LNA、PA以及電源整流器，采用低電壓供電(2.13.6V)； 輸出功率編程可控； IEEE 802.15.4的層硬件可支持自動(dòng)幀格式生成、同步插入與檢測、16bitCRC校驗(yàn)、電源檢測、完全自動(dòng)MAC層安全保護(hù)(CTR,CBCMAC,CCM)； 與控制微處理器的接

9、口配置容易(4總線SPI接口)； 開發(fā)工具齊全，提供有開發(fā)套件和演示套件； 采用QLP-48封裝，外形尺寸只有×。（二）、協(xié)調(diào)器介紹（一）、協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)將路由器或采集節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，因此采用集成USB控制器的LM3S9B96芯片，LM3S9B96芯片資源如下：支持最大主頻為80 MHz的ARM Cortex-M3內(nèi)核，256 KByte FLASH,96 KByte SRAM，LQFP-100封裝。集成10/100MHz以太網(wǎng)、2路CAN控制器、USB OTG、外部總線EPI、ROM片上StellarisWare軟件、睡眠模塊、正交編碼器、16路ADC、帶死區(qū)PWM、模

10、擬比較器、UART、SSI、通用定時(shí)器、I2S、I2C、CCP、高精度振蕩器、DMA等外設(shè)。（二）、協(xié)調(diào)器為EL-IOT-II實(shí)驗(yàn)箱，結(jié)構(gòu)框圖如圖2-4所示：圖2-4 EL-IOT-II實(shí)驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)框圖（三）、EL-IOT-II實(shí)驗(yàn)箱由三部分：左邊的為協(xié)調(diào)器，所采用的CPU芯片為LM3S9B96，右邊的為兩個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，所采用的CPU芯片為LM3S811。各模塊介紹如下所示：1、POWER單元POWER主要為整個(gè)實(shí)驗(yàn)箱提供+5V和+3.3V電源，分別由相應(yīng)的指示燈指示。實(shí)驗(yàn)箱后面的開關(guān)可以控制電源通斷。所采用的+3.3V電源轉(zhuǎn)換芯片為AS2830-3.3，最大可以提供2A的電流。電路圖如圖2-5所

11、示：圖2-5 電源部分電路2、UART1單元該部分主要完成LM3S9B96與PC機(jī)通信或者控制實(shí)驗(yàn)箱上的外擴(kuò)WIFI 模塊，所用芯片為MAX3232。電路圖如圖2-6所示：圖2-6 232電平轉(zhuǎn)換電路5、USB單元該部分主要實(shí)現(xiàn)USB通信實(shí)驗(yàn)，包括USB作為從設(shè)備與PC機(jī)通信和USB作為主設(shè)備去控制USB外設(shè)（如USB鼠標(biāo)），由于LM3S9B96芯片集成了USB控制器，因此只需外接電平轉(zhuǎn)換芯片，電路比較簡單，電路圖如圖2-9所示：圖2-9 USB部分電路6、JTAG1&REST1單元JTAG1是LM3S9B96的下載口，采用標(biāo)準(zhǔn)20針的JTAG下載口，通過J-LINK或M3-LINK仿

12、真器對程序下載或仿真，電路圖如圖2-10所示：圖2-10 JTAG下載口電路REST1是LM3S9B96的復(fù)位按鍵，低電平復(fù)位，電路圖如圖2-11所示：圖2-11 復(fù)位電路9、8M SDRAM單元該部分通過LM3S9B96的EPI總線外擴(kuò)了一個(gè)8M的SDRAM存儲(chǔ)器，主要用于存儲(chǔ)圖片的二進(jìn)制文件。電路如圖2-14所示：圖2-14 8M SDRAM單元電路10、時(shí)鐘1單元該部分主要給LM3S9B96提供系統(tǒng)時(shí)鐘跟網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，系統(tǒng)時(shí)鐘外接晶振為16MHz可以通過芯片內(nèi)部的PLL倍頻，最大支持80MHz，網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘為25MHz。電路圖如圖2-15所示：圖2-15 時(shí)鐘電路11、320x240 TFT L

13、CD單元實(shí)驗(yàn)箱上包含了一個(gè)3.5寸的TFT LCD液晶，320X240像素，26萬色，(四線電阻屏)支持觸摸功能。作為LM3S9B96的顯示設(shè)備，實(shí)時(shí)得顯示信息。電路如圖2-16所示：圖2-16 液晶接口電路12、ZigBee RF1接口單元該部分主要是外擴(kuò)ZigBee模塊，通過LM3S9B96控制，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)的接收與ZigBee的組網(wǎng)，通信方式為SPI，接口電路如圖2-17所示：圖2-17 協(xié)調(diào)器的ZigBee接口電路（三）EL-IOTM板卡資源總覽 CPU單元： Cortex-M3內(nèi)核， LM3S811芯片，工作頻率最高50MHz； 時(shí)鐘：6MHz，通過芯片內(nèi)部的鎖相環(huán)可以達(dá)到50

14、MHz； SENSOR INTERFACE：該部分主要支持的傳感器包括：溫濕度、光照度、加速度、濕度、可燃?xì)怏w、紅外溫度、二氧化碳、氧氣等； ZIGBEE INTERFACE：該部分主要是安裝CC2420模塊，然后通過ZIGBEE進(jìn)行無線傳輸； 按鍵：一個(gè)JTAG_LOCK鍵防止芯片鎖死和兩個(gè)用戶按鍵； LED燈：3個(gè)LED燈供用戶使用； 復(fù)位鍵：芯片復(fù)位使用，低電平復(fù)位； 蜂鳴器：可以完成蜂鳴器實(shí)驗(yàn)，也可以作為電池電量低報(bào)警使用。 20PIN JTAG：20針ARM標(biāo)準(zhǔn)JTAG下載口，支持公司的J-LINK和M3-LINK仿真器； UART：直連串口，可以輸出一些調(diào)試信息； 電源：電源有3種

15、方式可供選擇：外部電源、USB供電以及鋰電池供電； 撥碼開關(guān)：撥碼開關(guān)是整個(gè)板子的電源開關(guān)。EL-IOTM板卡模塊電路：時(shí)鐘模塊：時(shí)鐘模塊采用外接的6MHz晶振作為主時(shí)鐘，通過內(nèi)部的鎖相環(huán)可以倍頻到50MHz。模塊電路如圖2-31所示：圖2-31 EL-IOTM板卡時(shí)鐘電路SENSOR INTERFACE和ZIGBEE INTERFACE模塊：這兩個(gè)模塊主要是外接傳感器和ZIGBEE模塊，然后進(jìn)行傳感器采集量的無線傳輸。電路圖如圖2-32所示：圖2-32 EL-IOTM板卡ZigBee與傳感器電路20PIN JTAG模塊：該模塊主要是與仿真器接口，支持公司的J-LINK和M3-LINK兩種仿真

16、器。電路圖如圖2-33所示：圖2-33 EL-IOTM板卡JTAG下載口電路UART模塊：該部分主要是通過串口可以顯示一些調(diào)試信息，方便調(diào)試，采用直連的方式與PC機(jī)連接。電路圖如圖2-34所示：圖2-34 EL-IOTM板卡串口電路電源模塊：電源可以由三種方式提供：USB、外部電源或鋰電池供電，其中默認(rèn)使用鋰電池，板子上已經(jīng)做了充電電路，可以使用USB或外部電源進(jìn)行充電。芯片所使用的3.3V電壓和傳感器使用的+5V電壓均由鋰電池升壓或降壓之后提供。電路圖如圖2-35所示：圖2-35 EL-IOTM板卡電源電路按鍵和LED模塊：一個(gè)JTAG_LOCK、兩個(gè)用戶按鍵和3個(gè)用戶LED燈供用戶使用，電

17、路圖如圖2-36所示：圖2-36 EL-IOTM板卡按鍵與LED燈電路復(fù)位部分：復(fù)位部分采用RC復(fù)位，低電平復(fù)位。電路圖如圖2-37所示：圖2-37 EL-IOTM板卡復(fù)位電路蜂鳴器模塊：蜂鳴器既可以用戶測試IO實(shí)驗(yàn)也可以電池電量較低的時(shí)候報(bào)警。采用9012驅(qū)動(dòng)，低電平鳴叫。電路圖如圖2-38所示：圖2-38 EL-IOTM板卡蜂鳴器電路5 LM3S811硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 LM3S811板卡 串口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)UART的使用及其相關(guān)的API函數(shù)。2、掌握UART的接收與發(fā)送。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)用UART的API函數(shù)使能UART外設(shè)并設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等信息，然后串口返回接收到的PC

18、機(jī)數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、EL-IOTM板卡、仿真器、USB線（一頭方一頭扁）、串口線。四、實(shí)驗(yàn)原理首先，使能串口外設(shè)，并配置相應(yīng)的GPIO引腳；然后，設(shè)置串口的通信波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等；最后，調(diào)用發(fā)送與接收函數(shù)實(shí)現(xiàn)UART的發(fā)送與接收。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、用串口線連接PC機(jī)的DB9串口和EL-IOTM板卡的串口UART；2、將M3-LINK仿真器連接到EL-IOTM板卡的JTAG接口，給板卡上電；3、在PC機(jī)上打開Keil uVision4環(huán)境，并打開實(shí)驗(yàn)程序EL-IOTM板卡程序UARTUART. Uvproj，編譯、下載程序；4、在PC機(jī)上打開串口調(diào)試助手，設(shè)置波特率9600、校驗(yàn)位N

19、ONE、數(shù)據(jù)位8、停止位1。按下復(fù)位鍵REST，在串口調(diào)試助手上可顯示一串字符；輸入字符將回顯輸入的字符；斷開連接的串口線，再輸入字符，觀察顯示有什么不同。6 LM3S9B96硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二十七 SCRIBBLE實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握觸摸控制的流程。 2、掌握消息傳遞的方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫一個(gè)程序，通過觸摸屏在液晶上畫線。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、EL-IOT-II實(shí)驗(yàn)箱、仿真器、USB線1根（一頭方的一頭扁的）。四、實(shí)驗(yàn)原理在本試驗(yàn)中通過用戶觸摸觸摸屏觸發(fā)了觸摸屏事件，Touchcreen call back set 函數(shù)把此事件通過 TSHandler 傳送到 TSmainHandler。

20、TSmainHandler 根據(jù)不同的事件做出不同的響應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上畫線。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、將仿真器連接到實(shí)驗(yàn)箱的JTAG1接口上，給實(shí)驗(yàn)箱上電；2、在計(jì)算機(jī)上打開Keil uVision4環(huán)境，并打開實(shí)驗(yàn)程序EL-IOT-II實(shí)驗(yàn)箱程序LM3S9B96程序boardsdk-lm3s9b96scribble下的工程文件scribble.uvproj，編譯、下載程序；3、按下復(fù)位鍵（REST1），觀察液晶上的顯示，然后用手指按住液晶拖動(dòng)將得到一條線，下次再拖的時(shí)候線條的顏色將改變，之前的線條會(huì)消失。6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果7 ZigBee組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)用UCOS-II控制LED實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

21、、掌握創(chuàng)建UCOS-II任務(wù)的方法；2、掌握基于Keil的LM3S UCOS-II移植模板的使用方法；3、學(xué)會(huì)使用移植模板提供的LED API函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)使用已經(jīng)移植好的UCOS-II模板，在其中創(chuàng)建啟動(dòng)任務(wù)taskStart()和LED控制任務(wù)taskLed()。在taskLed()任務(wù)中，直接調(diào)用Target.c文件提供的API函數(shù)，控制開發(fā)板上的LED閃爍。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、EL-IOT-II物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)、仿真器、USB線（一頭方的一頭扁的）。四、實(shí)驗(yàn)原理在taskLed()任務(wù)中，調(diào)用模板提供的API函數(shù)，把LED1點(diǎn)亮或關(guān)閉。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、短接J24上LED1的兩個(gè)

22、引腳；2、復(fù)制一份基于Keil的移植模板到某個(gè)硬盤目錄下，把目錄的名稱改為Led，把工程文件的名稱改為Led.uvproj；3、將UCOS-II Source的所有c文件和h文件復(fù)制到UCOS-II/Source目錄下；4、將User目錄下OS_CONFIG_V252.h文件的內(nèi)容復(fù)制到此目錄下的os_cfg.h文件中；5、雙擊Led.uvproj文件進(jìn)入Keil集成開發(fā)環(huán)境，把除UCOS-II.c的所有c文件和h文件添加到UCOS-II Sourse目錄下；6、進(jìn)入Target.h文件設(shè)置EXT_CLK、PLLEN、CCLK_DIV為SYSCTL_XTAL_6MHZ、0、SYSCTL_SYS

23、DIV_1，使單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘為6MHz，設(shè)置TARGET_LED1_EN為1，其它LED、蜂鳴器、按鍵、定時(shí)器0為0，將LED1的IO口設(shè)置為PF3，如下圖所示；7、修改Target.c文件中的targetInit()函數(shù)，在最后的位置加入API函數(shù)ledInit()，如下圖所示；8、創(chuàng)建taskStart()和taskLed()兩個(gè)任務(wù)，打開User目錄下的Main.h文件，將taskStart()的任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0，將taskLed()的任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1，兩個(gè)任務(wù)堆棧大小都設(shè)置為50，如下圖所示；9、在Main.c文件中寫任務(wù)代碼，此代碼完全按照UCOS-II規(guī)范編寫。首先定義Led

24、任務(wù)堆棧，聲明Led任務(wù)函數(shù)。主函數(shù)首先調(diào)用Target.c文件中的API函數(shù)關(guān)閉所有中斷，然后初始化UCOS-II內(nèi)核和taskStart啟動(dòng)任務(wù)，最后調(diào)用OSStart()啟動(dòng)UCOS-II。在taskStart任務(wù)中首先調(diào)用Target.c文件中的API函數(shù)targetInit()函數(shù)，初始化單片機(jī)硬件資源，接著初始化taskLed任務(wù)，最后把自己掛起。在taskLed任務(wù)中調(diào)用Target.c文件中的API函數(shù)，使LED亮半秒滅半秒閃爍，如下圖所示；10、編譯程序，將仿真器連接到JTAG1接口，下載程序；11、按下復(fù)位鍵（REST1），觀察LED1是否閃爍。經(jīng)過觀察，可以發(fā)現(xiàn)按下復(fù)位鍵

25、后，LED燈開始閃爍。8 上位機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 界面編寫實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解MFC的界面編程技術(shù)。2、熟悉TeeChart Prc V5的使用方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、利用MFC編寫窗口程序。2、利用TeeChart Prc V5 Active控件繪制實(shí)時(shí)監(jiān)控圖。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、機(jī)。2、實(shí)驗(yàn)箱或掛箱及串口線纜。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、首先確定協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與PC通信的串口編號(hào)。如果是用USB轉(zhuǎn)串口電纜連接，按以下方法設(shè)置串口編號(hào)，如果用串口線連接，可跳到下一步。Ø 右鍵“我的電腦”，選擇“管理-G”，出現(xiàn)下圖。 圖1 設(shè)備管理器窗口截圖Ø 左鍵點(diǎn)擊左側(cè)”設(shè)備管理器”，出現(xiàn)出現(xiàn)”端口

26、(COM和LPT)”屬性條，并雙擊或點(diǎn)擊其左側(cè)”+”來顯示擴(kuò)展信息。如下圖2所示，表示協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與PC通過COM1進(jìn)行通信。圖2 虛擬串口信息圖2、在主界面選擇串口號(hào)，點(diǎn)擊下來菜單選擇(如COM1)，然后點(diǎn)擊“打開串口”。此時(shí)軟件系統(tǒng)將接受串口數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)。如圖3所示。路由節(jié)點(diǎn)一、二，終端節(jié)點(diǎn)1、2、3、4、5等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成功加入網(wǎng)絡(luò)（其設(shè)備名稱本文后的組網(wǎng)標(biāo)志為綠色）。而路由器三和終端節(jié)點(diǎn)6（其設(shè)備名稱本文后的組網(wǎng)標(biāo)志為紅色）。圖三 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)圖3、如果想查看整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和擴(kuò)展圖，點(diǎn)擊協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的文本名稱“ZC”觸發(fā)新窗口，并點(diǎn)擊“啟動(dòng)任務(wù)”，得到圖4。其表示終端節(jié)點(diǎn)1和2的

27、掛載在（或父節(jié)點(diǎn)）路由器一下；終端節(jié)點(diǎn)3、4、5的父節(jié)點(diǎn)為路由器二；路由器三和終端節(jié)點(diǎn)6未組網(wǎng)成功。 圖4 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)示意圖4、若想查看終端節(jié)點(diǎn)1的控制信息。在主界面窗口內(nèi)點(diǎn)擊終端節(jié)點(diǎn)1相對應(yīng)文本名稱“ZE_1”，此時(shí)彈出新的對話框，并點(diǎn)擊“啟動(dòng)任務(wù)”，得到圖5。. 圖5 終端節(jié)點(diǎn)控制信息圖5、若想查看路由節(jié)點(diǎn)一的控制信息。在主界面窗口內(nèi)點(diǎn)擊路由節(jié)點(diǎn)一相對應(yīng)文本名稱“ZR_1”，此時(shí)彈出新的窗口，如圖6所示。顯示掛載在該路由節(jié)點(diǎn)下（或其子節(jié)點(diǎn)）的終端節(jié)點(diǎn)控制信息，此時(shí)，共有兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)（終端節(jié)點(diǎn)1和2）掛載在路由器一下。 圖6 路由節(jié)點(diǎn)控制信息圖五、 程序分析1、首先對系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行

28、大致規(guī)劃。這些功能包括如下方面。 (1)上位機(jī)軟件通過串口收集數(shù)據(jù)。 (2)分析解析數(shù)據(jù)包。(3)動(dòng)態(tài)繪制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)圖及擴(kuò)展圖。(4)查看特定終端（用戶可選擇）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制與采集信息。 (5)查看路由節(jié)點(diǎn)的控制信息與子節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息。 確定監(jiān)控軟件有三個(gè)不同窗口組成；并在不同的窗口內(nèi)完成不同的功能。2、關(guān)鍵技術(shù)對數(shù)據(jù)包格式定義：格式內(nèi)容具體解析：Ø #(協(xié)議包起始符)；Ø 路由器位：字符變化范圍00-99，表示此數(shù)據(jù)幀最多可以擴(kuò)展99個(gè)路由節(jié)點(diǎn)。若路由器位信息為“00”，則表示沒有通過路由，直接與協(xié)調(diào)器連接；Ø 源端點(diǎn)物理編號(hào)位：終端節(jié)點(diǎn)的物理編號(hào)字符變化范圍

29、000-999，表示此數(shù)據(jù)幀可以擴(kuò)展1000個(gè)終端節(jié)點(diǎn)；Ø 傳感器類型位：前兩位字符代表采集點(diǎn)傳感器類型，后一位字符代表傳感器的工作方式。此數(shù)據(jù)幀可擴(kuò)展99種不同類型傳感器，并且每種傳感器最多有10種工作方式；Ø $(靜態(tài)短地址起始符)；Ø 短地址：表示終端節(jié)點(diǎn)的16位2進(jìn)制短地址，并轉(zhuǎn)化為4位16進(jìn)制，然后以字符形式進(jìn)行表示；Ø *(采集信息開始位)；Ø 采集信息位：8位數(shù)據(jù)內(nèi)容可以帶小數(shù)點(diǎn)（此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為字符）；Ø %(協(xié)議包結(jié)束符)解析代碼如下：void CIOTMonitoringDlg:AnalysisPacket(char

30、 *ptrData) int Dataflag=0; ptrData= RecvDataPacket; char *ptrSAddr=SAddrTmp; char *ptrSenType=SenTypeTmp; char *ptrSenData=SenDataTmp; char *ptrEndNum=EnddNumTmp; while(*ptrData!='0') switch(*ptrData) case '#': Dataflag=1; ptrData+;break; case '&': Dataflag=2; ptrData+;br

31、eak; case '$': Dataflag=3; ptrData+;break; case '*': Dataflag=4; ptrData+;break; case '%': Dataflag=5; break; switch(Dataflag) case 1: *ptrEndNum=*ptrData; ptrEndNum+; break; case 2: *ptrSenType=*ptrData; ptrSenType+; break; case 3: *ptrSAddr=*ptrData; ptrSAddr+; break; case

32、4: *ptrSenData=*ptrData; ptrSenData+; break; ptrData+; 9 ZigBee組網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：本實(shí)驗(yàn)使用USB接口的監(jiān)控軟件。注：USB接口的監(jiān)控軟件已在第四章LM3S9B96硬件實(shí)驗(yàn)的USBDEVBULK實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了安裝，此處略過。本小組主要負(fù)責(zé)了對本章實(shí)驗(yàn)的講解。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)工程師的指導(dǎo)，將加了看門狗的協(xié)調(diào)器程序燒入了協(xié)調(diào)器開發(fā)板，所用監(jiān)控軟件為IOTMLocal，所用程序?yàn)閷ｉT的數(shù)據(jù)采集程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：該章實(shí)驗(yàn)總共有16個(gè)，分別為：實(shí)驗(yàn)一 溫濕度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 濕敏電阻采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 可燃?xì)怏w濃度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 煙霧濃度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

33、五 二氧化碳濃度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 氧氣濃度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 光照濃度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 熱釋電人體紅外測溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 紅外線防盜信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 加速度采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一 RFID（125KHZ）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十二 RFID (13.56MHZ) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十三 RFID（900MHZ）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十四 RFID（2.4GHZ）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十五 水氣表數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十六 電表數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)以下將以實(shí)驗(yàn)一來進(jìn)行介紹實(shí)驗(yàn)一 溫濕度采集實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)ZigBee協(xié)議棧的原理。2、學(xué)習(xí)溫濕度傳感器數(shù)據(jù)的傳輸過程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、搭建包括協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。2、通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集溫濕度傳

34、感器的數(shù)據(jù)并在上位機(jī)上顯示結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、裝有開發(fā)軟件的計(jì)算機(jī)平臺(tái)以及連接線。2、協(xié)調(diào)器開發(fā)板、路由器開發(fā)板、包含溫濕度傳感器的節(jié)點(diǎn)開發(fā)板。3、安裝有Keil uVision4的計(jì)算機(jī)以及ZigBee組網(wǎng)源程序和J-LINK仿真器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.將加了看門狗的協(xié)調(diào)器程序燒入?yún)f(xié)調(diào)器開發(fā)板。2.將對應(yīng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)程序燒入采集節(jié)點(diǎn)模塊，將對應(yīng)的芯片插入相應(yīng)位置。3.斷電實(shí)驗(yàn)箱，打開監(jiān)控軟件，上電實(shí)驗(yàn)箱。五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象此圖可看出實(shí)驗(yàn)箱成功聯(lián)網(wǎng)此圖可看出實(shí)驗(yàn)箱沒有成功聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)如下：當(dāng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境改變時(shí)，可觀察到采集的數(shù)據(jù)有明顯的變化：溫濕度采集關(guān)鍵代碼：static void taskJoin

35、(void *parg)GucJoinSuccess = 0; do aplJoinNetwork();/聯(lián)網(wǎng)的過程 while(apsBusy() apsFSM();/wait for finish if (aplGetStatus() = LRWPAN_STATUS_SUCCESS) EVB_LED1_ON();GucJoinSuccess = 1; conPrintROMString("Network Join succeeded!n"); conPrintROMString("My ShortAddress is: "); conPrintUIN

36、T16(aplGetMyShortAddress(); conPCRLF(); conPrintROMString("Parent LADDR: ") conPrintLADDR(aplGetParentLongAddress(); conPrintROMString(", Parent SADDR: ");conPrintUINT16(aplGetParentShortAddress(); conPCRLF(); break; else conPrintROMString("Network Join FAILED! Waiting, then

37、 trying againn");my_timer= halGetMACTimer(); /wait for 2 seconds while (halMACTimerNowDelta(my_timer)< MSECS_TO_MACTICKS(2*1000); while(1); /聯(lián)網(wǎng)成功后 aplSetMacMaxFrameRetries(0); /conPrintROMString("Hit any switch to start!n"); /only do this if the slow timer not enabled since /the sl

38、owtimer interrupt will handle the polling /while (!(EVB_SW1_PRESSED() | EVB_SW2_PRESSED() evbPoll(); dstADDR.saddr =aplGetParentShortAddress(); /RFD sends to the parent node.以下程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集：while (1) apsFSM();/* 初始化溫濕度傳感器采集模塊 獲取并無線發(fā)送采集數(shù)據(jù)*/Sensor_Temp_Hum_Init();get_Temp_Hum();/* 初始化紅外溫度傳感器采集模塊 獲取并無線發(fā)送采集

39、數(shù)據(jù)*/Sensor_InfraredTemp_Init();/getInfraredTemp();/* 初始化加速度傳感器采集模塊 獲取并無線發(fā)送采集數(shù)據(jù)*/Sensor_Accelerator_Init();/getAcceleration();/* 初始化可燃?xì)怏w傳感器采集模塊 獲取并無線發(fā)送采集數(shù)據(jù)*/Sensor_CombustiveGas_Init();/getCombustiveGas();/* 在無實(shí)體傳感器的情況下， 模擬采集數(shù)據(jù)并無線發(fā)送*/getSimulData(); if(timeFlag = 1) timeFlag = 0; 實(shí)驗(yàn)一需要調(diào)用溫濕度采集程序Temp&a

40、mp;Hum.c使用語句為： /* 初始化溫濕度傳感器采集模塊 獲取并無線發(fā)送采集數(shù)據(jù)*/Sensor_Temp_Hum_Init();get_Temp_Hum();Sensor_Temp_Hum_Init();代碼void Sensor_Temp_Hum_Init(void) SysCtlPeripheralEnable(SHT71_PERIPH);SCK_OUT;GPIOPadConfigSet(SHT71_PORT, DATA_PIN | SCK_PIN,GPIO_STRENGTH_4MA,GPIO_PIN_TYPE_STD); /配置數(shù)據(jù)端口為8mA，若上拉輸出s_connection

41、reset();conPrintString("SHT71");get_Temp_Hum();代碼void get_Temp_Hum(void)value humi_val,temp_val;unsigned char error0;unsigned int checksum;unsigned char cData15;unsigned char szData15;unsigned char payload60;ZBPROTO zdData;memset(&zdData, 0, sizeof(ZBPROTO);payload0 = '0'while(1)memcpy(&cData, &szData4, 4);memset(cData,0,10); error0=0;error0+=s_measure( (unsigned char*)&humi_val.z,&check