物聯(lián)網(wǎng)通信與組網(wǎng)技術(shù)

信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課 程 名 稱 物聯(lián)網(wǎng)通信與組網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目 小型家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)系學(xué)生姓名、學(xué) 號(hào)課程設(shè)計(jì)起止日期 2018.7.2-2018.7.6摘要將幾部分簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)——利用單片機(jī)、傳感器，VCVC關(guān)鍵字：藍(lán)牙 wifi UDP協(xié)議 MFC一、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱小型家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的及技術(shù)要求項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的通過(guò)《物聯(lián)網(wǎng)通信與組網(wǎng)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系JAVAWEBAndriod開(kāi)發(fā)流程，從而使學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力有較大提高。1．設(shè)計(jì)內(nèi)容：CBT牙模塊組網(wǎng)。CBTWIFI模塊組網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙、wifiVC監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。2.基本要求：設(shè)計(jì)的家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能畫出系統(tǒng)的總體框圖3.系統(tǒng)設(shè)備：硬件:Bluetooth），wifi），CBT-SuperIOT-II驗(yàn)平臺(tái)，j-Link軟件：串口調(diào)試軟件，IAR開(kāi)發(fā)軟件，VC/安卓三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證STM32的小型家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)CBT-SuperIOT-II型平臺(tái)配套的Bluetooth模塊、WIFI模塊皆采用STM32F103BF10-IHF-A1wifiwifiVC++編寫上位機(jī)程序，通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的傳輸至上位機(jī)VC3.1MM藍(lán)牙 藍(lán)MMS T I3 S T 3圖3.1 小型家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成框圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理硬件原理圖本實(shí)驗(yàn)使用的是STM32F103芯片，BluetoothWIFI模塊，酒精、磁檢測(cè)傳感器模塊2個(gè)藍(lán)牙模塊替代串口線透明數(shù)據(jù)一個(gè)模塊工作在主模式下一個(gè)模塊工作在從模式下當(dāng)兩模塊設(shè)置為相同的波特率上電之后主從模塊則自動(dòng)連接形成串口透明HF-A11x支持串口透明傳輸模式可以實(shí)現(xiàn)串口即插即用從而最大程度的降低用戶使用的復(fù)雜度。本系統(tǒng)主要涉及 STM32F103芯片、Bluetooth模塊、WIFI模塊鏈接電路。如下圖所示：圖3.2 藍(lán)牙BF10-I芯片原理圖圖3.2 BF10-I藍(lán)牙模塊原理圖圖3.3 STM32F103芯片原理圖“Wifi_nRST”為WiFi模塊復(fù)位引腳，低電平復(fù)位，不按下S3時(shí)該引腳為高電平，按下S3時(shí)該引腳為低電平，復(fù)位時(shí)間需大于300ms，按下S3能實(shí)現(xiàn)復(fù)位WiFi模塊；S4為恢復(fù)出廠設(shè)置按鍵，按下S4持續(xù)五秒鐘，然后松手，再按下S4直到“Ready”指示燈由亮變滅，WiFi模塊完成恢復(fù)出廠設(shè)置。圖3.4 HF-A1wifi模塊原理圖通信協(xié)議設(shè)計(jì)SOF Sensor2Byte 1Byte說(shuō)明：

Sensorindex Cmd1Byte 1Byte

Data6Byte

ExtenData2Byte

END1ByteSOF： 0xEE0xCC，Sensortype：見(jiàn)附表一傳感器說(shuō)明。Sensorindex： 固定為0x01Cmdid： 固定為0x01。Data： 為6Byte傳感器數(shù)據(jù)域，見(jiàn)附表一傳感器說(shuō)明ExtenData： 為2Byte擴(kuò)展數(shù)據(jù)域END： 固定為0xFF，標(biāo)志一幀的結(jié)束查詢指令：EECC06no010000 FF返回指令：EECC06no010000000000010000 FFAT\AT指令表1查詢、設(shè)置波特率AT指令表指令查詢：AT+BAUD設(shè)置：AT+BAUD[para1]

應(yīng)答OK+Get:[para1]OK+Set:[para1]

參數(shù)Para1:0~80=9600;1=19200;2=38400;3=57600;4=115200;5=4800;6=2400;7=1200;8=230400;Defaut:0(9600)\設(shè)置模塊主從模式指令表2 查詢、設(shè)置主從模式AT指令表指令 應(yīng)答 參數(shù)查詢：AT+ROLE？設(shè)置：AT+ROLE[para1]

OK+Get:[para1] Para1:0~1OK+Set:[para1]1:主設(shè)備0:從設(shè)備Default:0WIFIWifiUDP通信協(xié)議，CBT-SuperIOT-IIWiFi模HF-A11xAPPCHF-A11xAPweb管理頁(yè)面配置。在WiFi傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)中，子節(jié)點(diǎn)上的傳感器把采集到的信息通過(guò)WiFi發(fā)送給根節(jié)點(diǎn)的WiFi，在通過(guò)串口發(fā)送給STM32。利用串口工具可以采集根節(jié)點(diǎn)收到的信息，再根據(jù)WiFi串口通信協(xié)議和傳感器底層協(xié)議對(duì)傳感器接收到的物理信息進(jìn)行判斷。圖3.5 WIFI傳感網(wǎng)絡(luò)示意圖四、軟件流程分析圖4.1 軟件系統(tǒng)流程圖串口接收函數(shù)當(dāng)串口有數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)，就會(huì)進(jìn)入該函數(shù)，用BYTE型數(shù)組接收數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。這里需要將協(xié)議完全展現(xiàn)出來(lái)，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制然后再轉(zhuǎn)換為字符串在文本框進(jìn)行顯示。關(guān)鍵代碼如下：voidBlueToothMM::OnOnComm(){ variant_inp;//類對(duì)象COleSafeArraysafearray_inp;//COleSafeArray對(duì)象LONGlen,k,i;intj0;BYTErxdata[2048];//BYTE(字節(jié)CStringstrtemp;if(m_ctrlCom.GetCommEvent()==2)//事件值為2表示緩沖區(qū)內(nèi)有數(shù)據(jù){variant_inp=m_ctrlCom.GetInput();//讀緩沖區(qū)safearray_inplensafearray_inp.GetOneDimSize();//獲取接收字節(jié)長(zhǎng)度f(wàn)or(k=0;k<len;k++){safearray_inp.GetElement(&k,rxdata+k);for(k=0;k<len;k++){BYTEbt=*(char*)(rxdata+k);RXBUFF[j]=bt;strtemp.Format("%02X",bt);m_EditTest+=strtemp;}}for(i0;i<1024;i++){rxdata[i]0;}}Socket

新設(shè)置文本框值在使用wifi模塊時(shí)，我們使用了UDP傳輸方式，UDP不需要建立連接，只需要往特定IP和端口號(hào)丟數(shù)據(jù)包就行了，保證在同一局域網(wǎng)Ip是連接無(wú)線網(wǎng)后，路由器分配給電腦的ip，所我們只需要獲取本機(jī) ip就可以了。端口號(hào)的設(shè)置保證不與電腦其他用軟件沖突就可以了。SOCK_DGRAM就是將數(shù)據(jù)傳輸方式設(shè)置為UDP。關(guān)鍵代碼如下：BOOLBlueToothMM::InitSocket(){UpdateData(TRUE);unsignedshortm_portNo;CStringm_StrportNo;GetDlgItemText(IDC_EDIT_PORT,m_StrportNo);sscanf(m_StrportNo,"%d",&m_portNo);//轉(zhuǎn)換為u_short類型m_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(INVALID_SOCKET==m_socket){MessageBox("套接字創(chuàng)建失敗");returnFALSE;}SOCKADDR_INaddrSock;addrSock.sin_family=AF_INET;//addrSock.sin_port=htons(m_portNo);6000addrSock.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//ip地址intretval=0;bind(m_socket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SOCKADDR));if(SOCKET_ERROR==retval){closesocket(m_socket);MessageBox("綁定失敗");returnFALSE;}returnTRUE;}網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收代碼recvfrom函數(shù)來(lái)接收UDPrecvBufbyteDataBYTE存儲(chǔ)十六進(jìn)制字符串，然后將數(shù)據(jù)給對(duì)話框數(shù)據(jù)展示界面。關(guān)鍵代碼如下：DWORDWINAPIBlueToothMM::RecvProc(LPVOIDlpParameter){ SOCKETsock=((RECVPARAM*)lpParameter)->sock;HWNDhwnd=((RECVPARAM*)lpParameter)->hwnd;deletelpParameter;釋放內(nèi)存SOCKADDR_INaddrFrom;intlen=sizeof(SOCKADDR);charrecvBuf[1024]={0};chartempBuf[1024]={0};intretval,i;BYTEbyteData[14]={0};CStringstrtemp,str;while(TRUE){retval=recvfrom(sock,recvBuf,14,0,(SOCKADDR*)&addrFrom,&len);if(retval==SOCKET_ERROR)break;for(i=0;(i<14)&&retval!=SOCKET_ERROR;i++){ byteData[i]=(BYTE)recvBuf[i];strtemp.Format("%02X",byteData[i]);str+=strtemp;sprintf(tempBuf,"%s",str);::PostMessage(hwnd,WM_RECVDATA,0,(LPARAM)tempBuf);}return0;}五、項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析藍(lán)牙連接測(cè)試J-LinkPCIAR軟MasterSlaverT指示燈長(zhǎng)亮。圖5.1 藍(lán)牙主模塊 圖5.2 藍(lán)牙從模塊WIFIweb“應(yīng)用程序設(shè)置”、“模塊管理”。網(wǎng)絡(luò)模式選擇ClientUDP6000，服務(wù)192.168.1.112。設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“確定”。圖5.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上位機(jī)測(cè)試登錄界面測(cè)試將用戶輸入的用戶名、密碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶名、密碼字段匹配，一直登陸成功，跳轉(zhuǎn)至檢測(cè)界面。圖5.4 用戶登錄界面檢測(cè)界面測(cè)試配置區(qū)域，協(xié)議展示區(qū)域，數(shù)據(jù)顯示區(qū)域。配置區(qū)域主要是串口和UDP網(wǎng)絡(luò)的配置。協(xié)議展示區(qū)域主要是將完整協(xié)議展示出來(lái)。數(shù)據(jù)顯示區(qū)域，就是將數(shù)據(jù)解析后的結(jié)果顯示在界面上。圖5.5 監(jiān)控測(cè)界面問(wèn)題及解決方法error。解決：經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)接受數(shù)據(jù)過(guò)程無(wú)問(wèn)題，藍(lán)牙模塊沒(méi)連接成功，進(jìn)入了“Error”狀態(tài)。重新下載程序，檢查串口設(shè)置，解決了此問(wèn)題。MFCWiFi據(jù)進(jìn)行處理。解決：首先對(duì)WIFIWIFIStationAPWIFIUDP傳輸方式ScoketAP六、參考文摘社，2012.姜仲，劉丹等.Bluetooth，2014.Bluetooth.2016.王小強(qiáng)，歐陽(yáng)駿無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。北京.化學(xué)