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文檔簡(jiǎn)介

1、北京科技大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)方案一:面向基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)對(duì)各技術(shù)方向教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)手操作,學(xué)生可以加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的了解和掌握.ATOS物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一款融合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù),智能控制等一系列先進(jìn)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。ATOS實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性管理、網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈性和系統(tǒng)功耗問(wèn)題等一系列關(guān)鍵技術(shù)方面處于市場(chǎng)的前沿。其包含了一整套完善的解決方案:應(yīng)用決策層: AtoApp:應(yīng)用決策軟件,基于各種行業(yè)應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程即時(shí)獲取,迅速做出決策中央服務(wù)器層: AtoServer:

2、中央數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,存儲(chǔ)海量傳感器數(shù)據(jù)采集匯集層: AtoSink:匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),通過(guò)3G、Internet等將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳至中央服務(wù)器WSN網(wǎng)絡(luò): Atosenet:節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),自組織、自恢復(fù)、低功耗、網(wǎng)狀路由數(shù)據(jù)感知層: AtoSensor:可接入各種標(biāo)準(zhǔn)傳感器及用戶自定義傳感器,用于感知各種物理推薦實(shí)驗(yàn)室配置如下:產(chǎn)品型號(hào) ATOS3010F以CC2430為射頻芯片的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及帶RFID及二維碼的系統(tǒng)系統(tǒng)配置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(CC2430)8個(gè)網(wǎng)關(guān)板1個(gè)USB基站1個(gè)多頻段RFID讀卡器1個(gè)多頻段電子標(biāo)簽5個(gè)二維碼讀寫(xiě)器1個(gè)二維碼標(biāo)簽2個(gè)在線燒錄器1個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀1個(gè)傳感器8個(gè)射頻天線

3、9個(gè)串口線、燒錄線、充電器3根ATOS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)光盤(pán)內(nèi)容包含:開(kāi)發(fā)環(huán)境、源代碼、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、應(yīng)用DEMO、開(kāi)發(fā)工具等二:面向項(xiàng)目開(kāi)發(fā)教學(xué)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)屬于前沿技術(shù)領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)研究及應(yīng)用價(jià)值?;诒鞠到y(tǒng)的學(xué)習(xí),可以開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用項(xiàng)目.讓學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容能轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的案例.實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)將緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)在食品溯源、智能建筑、智能交通、智能電網(wǎng)、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)都有極好的應(yīng)用前景.通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)訓(xùn)平臺(tái),讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié),從而激發(fā)學(xué)生興趣,培養(yǎng)其物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用及設(shè)計(jì)的綜合能力,達(dá)到真正的學(xué)以致用?!拔锫?lián)網(wǎng)”是眾多學(xué)科交叉的技術(shù),在實(shí)際應(yīng)用中,需要跟應(yīng)用領(lǐng)

4、域緊密的結(jié)合起來(lái),形成有機(jī)的整體,才能最大限度的發(fā)揮“物聯(lián)網(wǎng)”的能力。針對(duì)各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,主要解決如下問(wèn)題:傳感器的多樣性數(shù)據(jù)采集參數(shù)的要求存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多樣性決策終端的多樣性傳輸協(xié)議的特殊性ATOS應(yīng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)秉承ATOS解決方案的框架優(yōu)勢(shì),在傳感器設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)等各個(gè)部分均提供了合理易用的二次開(kāi)發(fā)接口,用戶可以將注意力集中在自己所關(guān)注的部分,進(jìn)行合理的改造,就可以實(shí)驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作推薦實(shí)驗(yàn)室配置如下:產(chǎn)品型號(hào) ATOS3020E這是一款所有節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備都直接插在底板上,電源可用交流供電的,包括八個(gè)節(jié)點(diǎn),網(wǎng)關(guān)、ARM網(wǎng)關(guān)、M2M模塊、WiFi模塊等,若干可選的擴(kuò)展板,

5、留給用戶的擴(kuò)展部分,平臺(tái)形式的實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)配置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(CC2430)8個(gè)網(wǎng)關(guān)板1個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)(S3C2440)1個(gè)M2M模塊1個(gè)WIFI模塊1個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀1個(gè)在線燒錄器1個(gè)傳感器模塊8種射頻天線9個(gè)串口線、燒錄線、充電器3根電源線1根ATOS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)光盤(pán)內(nèi)容包含:開(kāi)發(fā)環(huán)境、源代碼、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、應(yīng)用DEMO、開(kāi)發(fā)工具等以上配置的硬件說(shuō)明名稱說(shuō)明CC2430節(jié)點(diǎn)ATOS基本節(jié)點(diǎn)采用TinyOS2操作系統(tǒng),可構(gòu)建實(shí)時(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)板ATOS仿真設(shè)備用于程序下載,在線調(diào)試,仿真USB小基站ATOS數(shù)據(jù)匯集設(shè)備嵌入式網(wǎng)關(guān)ATOS終端設(shè)備提供Windows CE/Linux系統(tǒng),支持以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shù)據(jù)

6、、曲線等方式顯示傳感器各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)M2M模塊ATOS終端設(shè)備提供將WSN網(wǎng)絡(luò)高效、快捷接入M2M網(wǎng)絡(luò)/Internet網(wǎng)絡(luò)的能力在線燒錄器ATOS專用燒錄設(shè)備支持在線燒錄節(jié)點(diǎn)程序,無(wú)需插拔式編程網(wǎng)絡(luò)分析儀ATOS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析設(shè)備可以捕獲網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)包,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析傳感器模塊ATOS傳感器統(tǒng)一接口設(shè)計(jì),根據(jù)需要多種配置應(yīng)用軟件光盤(pán)內(nèi)容包含:開(kāi)發(fā)環(huán)境、源代碼、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、應(yīng)用DEMO、開(kāi)發(fā)工具等硬件參數(shù)說(shuō)明節(jié)點(diǎn)板硬件配置微處理器CC2430 (SoC 設(shè)計(jì),工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型,128Kbyte Flash AD 10bit 1Ch)2.4GHz (IEEE 802.15.4)傳送速率最大25

7、0Kbps傳輸通道16個(gè)可選頻段傳輸距離0-100m可調(diào)(增強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)可在0-800m可調(diào))超低功耗電源1.5vAA 2傳感器模塊搭配溫度,濕度,光及多種傳感器軟件配置TinyOS開(kāi)源操作系統(tǒng),組件式、事件驅(qū)動(dòng)Z-STACKTI標(biāo)準(zhǔn)ZIGBEE協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容XMesh網(wǎng)狀協(xié)議和ZigBee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,支持Z-MAC(集成CSMA、TDMA機(jī)制)、X-MAC等,可實(shí)現(xiàn)1000+節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)低功耗協(xié)議實(shí)現(xiàn)UltraLowPower,電池使用最大化安全傳輸AES、XXTEA等可選加密方式,實(shí)現(xiàn)安全傳輸開(kāi)發(fā)環(huán)境NesC編譯器、IAR編譯器工具Atosenet控制臺(tái)程序、ATOS配置系統(tǒng)工具網(wǎng)關(guān)板硬件配

8、置微處理器C8501F320(全速USB2.0接口;16Kbyte Flash)節(jié)點(diǎn)插座支持節(jié)點(diǎn)模塊熱插拔,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與節(jié)點(diǎn)連接調(diào)試接口網(wǎng)關(guān)調(diào)試接口,可在線調(diào)試節(jié)點(diǎn)程序RS232接口支持標(biāo)準(zhǔn)RS232接口,速率9600bps115200bps可選USB接口USB 2.0 Full speed LED調(diào)試3個(gè)LED調(diào)試信號(hào)燈電源USB口5V供電/外接5V電源/2.7-3.3V電池供電軟件配置工具ISP在線下載工具IAR在線調(diào)試工具KEIL在線調(diào)試工具網(wǎng)絡(luò)分析儀硬件配置微處理器CC2430 Embedded, 128Kbyte FlashUSB接口USB 2.0 Full speed,分析儀接口

9、,傳輸捕獲的數(shù)據(jù)軟件配置工具網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓包及分析工具在線燒錄器硬件配置微處理器C8051F320(全速USB2.0接口;16Kbyte Flash)USB-B接口燒錄器接口,供電及USB通訊Mini-USB接口連接節(jié)點(diǎn),可以在線燒錄程序軟件配置工具ISP在線下載工具M(jìn)2M模塊硬件配置數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持GPRS,最大下行速率85.6Kbps,最大上行速率 21.4Kbp,支持CSD,支持傳輸速率:2.4,4.8,9.6,14.4ps ,支持 USSD 補(bǔ)充業(yè)務(wù)接口50PIN 連接器,B2B 連接器發(fā)射功率Class 4(2W) EGSM 900,Class 1(1W) GSM1800頻段EGSM900,

10、 GSM1800串口支持 RTS/CTS 流控、支持虛擬多串口、支持波特率:300bps-115.2Kbps、不支持自適應(yīng)波特率。兼容CM320的AT指令標(biāo)準(zhǔn)電壓待機(jī)電流4mA軟件配置應(yīng)用軟件支持華為、中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)M2M通信協(xié)議WMMP標(biāo)準(zhǔn),可以注冊(cè)、登陸華為服務(wù)端嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件配置處理器處理器S3C2440A 主頻400MHz 最高533MHz SDRAM-64MNAND FLASH-256MNOR FLASH-2MLCD7 寸LCD屏分辨率:800 x480接口10Mbps網(wǎng)卡100M網(wǎng)絡(luò)Rj-45接口,采用DM9000網(wǎng)卡芯片3個(gè)串口接口,分別有RS232接口和TTL接口引出4個(gè)U

11、SB Host(USB1.1協(xié)議)1個(gè)USB Slave(USB1.1協(xié)議)標(biāo)準(zhǔn)音頻輸出接口6個(gè)用戶按鍵標(biāo)準(zhǔn)SD卡接口一個(gè)可調(diào)電阻,用于AD轉(zhuǎn)換測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)配備網(wǎng)關(guān)調(diào)試器JTAG標(biāo)準(zhǔn)配備節(jié)點(diǎn)調(diào)試器JTAG、CC Debugger標(biāo)準(zhǔn)配備網(wǎng)關(guān)PAN控制器SINK節(jié)點(diǎn),USB藍(lán)牙模塊標(biāo)準(zhǔn)配備網(wǎng)關(guān)WI-FI 客戶端802.11 B/G/N 全速WI-FI 客戶端GSM/GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)控制器選配GPRS或者3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器軟件配置操作系統(tǒng)Linux 2.6,WindowsCE5.0應(yīng)用軟件ISP在線下載工具網(wǎng)絡(luò)配置工具數(shù)據(jù)采集軟件網(wǎng)絡(luò)診斷工具軟件配置說(shuō)明名稱說(shuō)明TinyOSWSN專用操作系統(tǒng),組件式

12、軟件機(jī)構(gòu),事件驅(qū)動(dòng)多線程機(jī)制,硬件抽象層,含Atosenet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,高速路由,低功耗控制。Z-Stack完整支持Zigbee所有協(xié)議,通用API接口,便捷的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。AtoStudioWSN數(shù)據(jù)采集分析軟件,兼容TinyOS和Z-Stack兩種數(shù)據(jù)模式。支持?jǐn)?shù)據(jù)自動(dòng)上傳SQL服務(wù)器,節(jié)點(diǎn)地圖信息顯示,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔@示,歷史數(shù)據(jù)顯示/統(tǒng)計(jì)/繪圖分析,報(bào)警設(shè)置,自定義解析插件等功能。AtosEX嵌入式平臺(tái)數(shù)據(jù)采集分析軟件,運(yùn)行于可移動(dòng)平臺(tái)。支持采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù)顯示/統(tǒng)計(jì)/繪圖,自動(dòng)將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)端服務(wù)器,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置等。AtoServer中央服務(wù)器軟件,包含大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件,接收

13、Atosenet和AtosEX控制臺(tái)上傳數(shù)據(jù)。支持WebService接口,支持WEB瀏覽器訪問(wèn),支持多地域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。AtoSniffer基于網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備,可以截取網(wǎng)絡(luò)中的所有射頻數(shù)據(jù)信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,診斷網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。AtosDemoCenter豐富的應(yīng)用DEMO演示,包括:溫度場(chǎng)演示程序,光場(chǎng)演示程序,流量監(jiān)控程序,實(shí)用定位演示程序等。硬件配置圖片 CC2430+CC2591 增強(qiáng)型射頻芯片 CC2430芯片 基本節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)關(guān)板 在線燒錄器 Sniffer工具ARM嵌入式網(wǎng)關(guān) 與華為公司合作,基于本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)M2M網(wǎng)關(guān),支持最新WMMP協(xié)議,系統(tǒng)內(nèi)傳感數(shù)據(jù)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)無(wú)障礙傳送至華為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺(tái)

14、,為各種M2M應(yīng)用提供完善解決方案。M2M模塊上層軟件圖片AtoStudio界面一(節(jié)點(diǎn)數(shù)值)AtoStudio界面二(數(shù)據(jù)圖表)AtoStudio界面三(報(bào)警系統(tǒng))光場(chǎng)監(jiān)控Sniffer工具靜態(tài)路由演示三:智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)既包含分立模塊化設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)原理講解,又有高度集成化的節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)應(yīng)用;從各模塊獨(dú)立實(shí)驗(yàn)到整個(gè)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)思路清晰,幫助學(xué)生輕松掌握物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用到的知識(shí)和體系架構(gòu),又能讓學(xué)生注重實(shí)際應(yīng)用,提高動(dòng)手操作能力的教學(xué)要求。 ATOS智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),在闡述物聯(lián)網(wǎng)基本理論與實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上層重要應(yīng)用之一的智能家居作為一個(gè)實(shí)訓(xùn)載體,突出無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與

15、RFID技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,系統(tǒng)的開(kāi)放性以及模塊化的軟、硬件,完善的二次開(kāi)發(fā)包以及參考說(shuō)明文檔,可以良好的支撐教學(xué)及實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中的課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新應(yīng)用。ATOS智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的主要功能模塊包含:智能門禁系統(tǒng)智能門窗及生態(tài)家居系統(tǒng)煤氣泄漏檢測(cè)系統(tǒng)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)智能家電控制系統(tǒng)室內(nèi)人體紅外感知系統(tǒng)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)家居能耗監(jiān)控系統(tǒng)智能家居主控終端、軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)四:實(shí)驗(yàn)列表 實(shí)驗(yàn)類別實(shí)驗(yàn)列表TinyOS1. 如何創(chuàng)建一個(gè)TinyOS應(yīng)用程序4. TinyOS任務(wù)實(shí)驗(yàn)2. TinyOS接口及組件實(shí)驗(yàn)5. TinyOS帶參數(shù)接口實(shí)驗(yàn)3. TinyOS命令及事件實(shí)驗(yàn)6. TinyOS通用組件實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1. LED實(shí)驗(yàn)12. AES加密模塊2. 定時(shí)器實(shí)驗(yàn)13. 外部中斷喚醒實(shí)驗(yàn)3. 串口調(diào)試實(shí)驗(yàn)14. PWM控制電機(jī)4. 串口通信實(shí)驗(yàn)15. 繼電器實(shí)驗(yàn)5. 看門狗16. AD類傳感器(光)6. RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)17. 流量傳感器7. IIC接口的EPPROM讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)18. 數(shù)字式傳感器(SHT)8. FLASH讀寫(xiě)19. GPS實(shí)驗(yàn)9. 片內(nèi)溫度傳感器20. CMOS攝像頭實(shí)驗(yàn)10. 硬件隨機(jī)序列生成21. 分貝傳感器實(shí)驗(yàn)11. 設(shè)置功耗模式無(wú)線射頻實(shí)驗(yàn)

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