物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用-基于人工智能經(jīng)典案例【教案】 第3章 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件開發(fā)環(huán)境

1、封面《物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用》教案課程名稱：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用總學(xué)時(shí)／周學(xué)時(shí)：48/4開課時(shí)間：第1周至第12周授課年級(jí)、班級(jí)：信息工程2025級(jí)使用教材：物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用授課教師：2、教案扉頁課程要求（在培養(yǎng)方案中的地位、開課學(xué)期，先修、后續(xù)課程）《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用》是信息工程、自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課，在專業(yè)課程體系中占有重要地位。開課學(xué)期：先修課程/后修課程：電路原理、嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基本知識(shí)和分析設(shè)計(jì)方法。課程目標(biāo)2：掌握物聯(lián)網(wǎng)基本協(xié)議，如：Zigbee協(xié)議。課程目標(biāo)3：掌握物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)和基于傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。課程目標(biāo)4：能夠針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)特定功能及技術(shù)指標(biāo)需求，完成物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)子系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)5：掌握一些經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用算法，了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的經(jīng)典應(yīng)用。課程目標(biāo)6：能夠自主設(shè)計(jì)智能算法，使其勝任智能交通、環(huán)境保護(hù)、智能家居等不同領(lǐng)域中的工作。課程目標(biāo)7：能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟、硬件、網(wǎng)絡(luò)算法、工程軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)8：能夠處理物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，考慮不同環(huán)境的需求，綜合設(shè)計(jì)解決方案。教學(xué)方法講授、討論+實(shí)驗(yàn)課程性質(zhì)（創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力培養(yǎng)）本課程將物聯(lián)網(wǎng)理論研究和工程實(shí)踐相結(jié)合，按照“物體信息感知、感知信息傳輸、感知信息處理服務(wù)及應(yīng)用”的教學(xué)路線展開，涵蓋物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要內(nèi)容和最新技術(shù)。主要教學(xué)內(nèi)容涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能機(jī)制設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與協(xié)議架構(gòu)研究、近場(chǎng)無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用研究、物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)、信息處理與服務(wù)管理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)與管理等，引導(dǎo)學(xué)生在大國崛起的奮斗道路中，樹立面向物聯(lián)網(wǎng)核心理論的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)化、基于物聯(lián)網(wǎng)電路的中國智造化及物聯(lián)網(wǎng)中國芯設(shè)計(jì)的重要作用，實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能處理、自動(dòng)控制的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)。旨在培養(yǎng)具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識(shí)技能，掌握網(wǎng)絡(luò)、射頻、無線通信相關(guān)技術(shù)，從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)與科技開發(fā)方面的高等工程技術(shù)人才。參考資料1《物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐教程》、黃如、電子工業(yè)出版社、2014年2《物聯(lián)網(wǎng)工程工程原理與應(yīng)用》、黃如、電子工業(yè)出版社、2020年3《射頻識(shí)別技術(shù)原理與應(yīng)用》、周曉、電子工業(yè)出版社、2015年4《傳感器技術(shù)》、謝雙維、中國計(jì)量出版社、2015年5《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論（第二版）》、劉云浩、科學(xué)出版社出版、2013年備注說明3、教案內(nèi)容第3章物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件開發(fā)環(huán)境課題名稱第3章物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件開發(fā)環(huán)境計(jì)劃學(xué)時(shí)12課時(shí)內(nèi)容分析本章介紹了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的嵌入式硬件系統(tǒng)平臺(tái)、集成開發(fā)環(huán)境和軟件設(shè)計(jì)流程，以及各類實(shí)驗(yàn)。通過這些實(shí)驗(yàn)，可以加深讀者對(duì)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論的理解，提高動(dòng)手能力，為如何實(shí)際應(yīng)用所學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)提供參考，也為更深入地學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)及基本要求熟悉物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件開發(fā)環(huán)境，包括ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)、CVT-IOT-VSL教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、IAR軟件、Anaconda軟件、TensorFlow和PyTorch環(huán)境配置。掌握IAR軟件的安裝和應(yīng)用，能夠使用IAR進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試。學(xué)會(huì)Anaconda軟件的安裝，以及TensorFlow和PyTorch環(huán)境的配置，為后續(xù)的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。通過射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)，理解Z-Stack協(xié)議棧的運(yùn)行機(jī)制，掌握綁定控制、廣播和單播通信、傳感器數(shù)據(jù)采集等基本技能。完成物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)，包括區(qū)域異常溫度監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)無線定位、車位資源監(jiān)控和基于深度殘差網(wǎng)絡(luò)的垃圾分類，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和問題解決能力。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力，能夠獨(dú)立完成物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理的解釋和分析。教學(xué)重點(diǎn)熟悉物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件開發(fā)環(huán)境。掌握IAR和Anaconda軟件的安裝和應(yīng)用。完成物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)。教學(xué)難點(diǎn)完成物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)。教學(xué)方式講授、討論+實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程第1-2課時(shí)（硬件平臺(tái)介紹）一、創(chuàng)設(shè)情境，引出本節(jié)內(nèi)容作為本書實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)，是由多個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該開發(fā)平臺(tái)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種技術(shù)，使用者可以根據(jù)所需的應(yīng)用在該套件上進(jìn)行自由開發(fā)。ZT-EVB套件可結(jié)合多個(gè)傳感器建立各種形式的無線網(wǎng)絡(luò)，用于無線數(shù)據(jù)的收發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)及無線自組織網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建?；赯T-EVB套件的軟/硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將為學(xué)生研究物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域工程實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，提供有效的學(xué)習(xí)工具和實(shí)踐平臺(tái)。CVT-IOT-VSL全功能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，集無線ZigBee、Bluetooth、RFID等通信技術(shù)于一體，采用強(qiáng)大的Cortex-A9嵌入式處理器（可搭配Linux/Android/WinCE操作系統(tǒng)）作為智能終端，配合多種傳感器模塊，提供豐富的實(shí)驗(yàn)例程，便于物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)等多種物聯(lián)網(wǎng)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)入重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)本課程的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用ZigBee技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性要求和硬件設(shè)備低功耗策略，本系統(tǒng)采用了以TI公司CC2530芯片為核心的ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)和以Z-Stack為核心的ZigBee協(xié)議棧方案。其中，CC2530是符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片，提供支持ZigBee和RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案，整合了業(yè)界領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，具有良好的抗干擾特性和極高的接收靈敏度，能夠提供可靠的鏈路傳輸質(zhì)量；系統(tǒng)內(nèi)可編程8KB閃存，配備TI所支持的包括Z-Stack、RemoTI和SimpliciTI在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來簡(jiǎn)化系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)，這使其能更快地獲得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)。CC2530有4種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB閃存。CC2530具有的不同運(yùn)行模式使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，進(jìn)一步保證了低能源消耗。CC2530使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051內(nèi)核，相對(duì)于其他通用的8位微控制器來說，有更豐富的資源及更快的速度。CC2530的主要資源包含單周期的8051兼容內(nèi)核、8KB的SRAM、32/64/128/256KB的閃存、兩線調(diào)試接口允許對(duì)片上閃存進(jìn)行編程、通過不同的運(yùn)行模式使其可以低功耗運(yùn)行、21個(gè)數(shù)字I/O引腳、5個(gè)獨(dú)立的DMA通道、一個(gè)獨(dú)立的16位定時(shí)器、兩個(gè)8位定時(shí)器、一個(gè)16位MAC定時(shí)器、一個(gè)睡眠定時(shí)器、支持14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC、一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、支持IEEE802.15.4全部安全機(jī)制的AES外部協(xié)處理器、4個(gè)可選定時(shí)器間隔的看門狗、兩個(gè)串行通信接口、USB控制器、RF內(nèi)核控制模擬無線電模塊。（2）CVT-IOT-VSL教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱CVT-IOT-VSL全功能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，集無線ZigBee、Bluetooth、RFID等通信技術(shù)于一體，采用強(qiáng)大的Cortex-A9嵌入式處理器（可搭配Linux/Android/WinCE操作系統(tǒng)）作為智能終端，配合多種傳感器模塊，提供豐富的實(shí)驗(yàn)例程，便于物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)等多種物聯(lián)網(wǎng)課程的學(xué)習(xí)。系統(tǒng)配備ZigBee（兼容TICC2530和STSTM32W兩套方案）、藍(lán)牙、Wi-Fi無線通信節(jié)點(diǎn)，可以快速構(gòu)成小規(guī)模ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，模塊化的開發(fā)方式使其完全兼容各種傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可以在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)對(duì)各種通信節(jié)點(diǎn)的透明訪問。RFID無線射頻識(shí)別模塊分為可讀寫125K模塊、ISO14443模塊、可讀寫15693模塊、900MHz模塊及2.4GHz有源標(biāo)簽讀寫器模塊。Cortex-A9智能終端平臺(tái)可進(jìn)行Linux/Android/WinCE三種嵌入式編程開發(fā)，包括開發(fā)環(huán)境搭建、Bootloader開發(fā)、嵌入式操作系統(tǒng)移植、驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試與開發(fā)、應(yīng)用程序的移植與開發(fā)等。配備磁檢測(cè)傳感器、光照傳感器、紅外對(duì)射傳感器、紅外反射傳感器、結(jié)露傳感器、酒精傳感器、人體檢測(cè)傳感器、三軸加速度傳感器、聲響檢測(cè)傳感器、溫/濕度傳感器、煙霧傳感器、振動(dòng)檢測(cè)傳感器這12種傳感器模塊及傳感器擴(kuò)展接口板（可以根據(jù)教學(xué)需要定制自己需要的傳感器），可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與通信節(jié)點(diǎn)建立連接，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的快速采集和通信。（3）IAR軟件的安裝及應(yīng)用雙擊autorun.exe文件，選擇InstallIAREmbeddedWorkbench，單擊Next按鈕，選中Iacceptthetermsofthelicenseagreement選項(xiàng)，再單擊Next按鈕，從光盤上找到序號(hào)并填入，單擊Next按鈕，根據(jù)需要選擇完全安裝（Complete）或自定義安裝（Custom），單擊Next按鈕，選擇安裝路徑后完成。安裝完成后，打開IAR軟件，建立Workspace工作空間，進(jìn)入IARIDE環(huán)境。單擊Project菜單，選擇CreateNewProject...命令建立新工程。彈出選擇工程類型對(duì)話框，確認(rèn)Toolchain欄已經(jīng)選擇8051，在Projecttemplates欄中選擇Emptyproject，單擊OK按鈕。彈出創(chuàng)建工程目錄對(duì)話框，選擇一個(gè)路徑，給該工程取名為lesson1，然后單擊“保存”按鈕。單擊File菜單，選擇New→File命令，創(chuàng)建一個(gè)C文件，用于寫程序，命名后單擊“保存”按鈕，將該C文件保存在該工程所在的同一個(gè)文件夾里，并命名為lesson1.c，將lesson1.c文件加入該工程，并在lesson1.c文件中寫入程序。在配置工程選項(xiàng)時(shí)，選擇Project菜單下的Options命令，配置與CC2530相關(guān)的選項(xiàng)。選擇GeneralOptions→Target命令，配置Target，選擇Codemodel（標(biāo)準(zhǔn)模式）為Near，選擇Datamodel（數(shù)據(jù)模式）為Small，選擇Callingconvention（調(diào)用約定）為IDATAstackreentrant，以及其他參數(shù)。單擊Device欄右邊的按鈕，選擇程序安裝位置，如這里是IARSystems\EmbeddedWorkbench5.4\8051\config\devices\TexasInstruments下的文檔CC2530F256.i51。選擇DataPointer選項(xiàng)卡，選擇NumberofDPTRs（數(shù)據(jù)指針數(shù)）為1，Size為16bit，默認(rèn)即為該配置選擇Stack/Heap選項(xiàng)卡：改變XDATA棧的大小為0x1FF。在Linker選項(xiàng)的Output選項(xiàng)卡中勾選Overridedefault，可以在下面的文本框中更改輸出文件名。如果要用C-SPY進(jìn)行調(diào)試，那么應(yīng)選中Format下面的DebuginformationforC-SPY。采用交互式方法設(shè)置并監(jiān)控?cái)帱c(diǎn)，將插入點(diǎn)的位置指向目標(biāo)語句，然后選擇ToggleBreakpoint命令。在編輯窗口選擇要插入斷點(diǎn)的語句，選擇Edit→ToggleBreakpoint命令，或者在工具欄上單擊按鈕。選擇View→Disassembly命令，打開反匯編調(diào)試窗口，用戶可看到當(dāng)前C語句對(duì)應(yīng)的匯編語言指令。寄存器窗口允許用戶監(jiān)控并修改寄存器的內(nèi)容。選擇View→Register命令，打開寄存器窗口。運(yùn)行程序時(shí)，選擇Debug→Go命令，或者單擊調(diào)試工具欄中的按鈕，程序?qū)⑦\(yùn)行至斷點(diǎn)。若沒有設(shè)置斷點(diǎn)，則選擇Debug→Break命令或單擊調(diào)試工具欄中的按鈕，停止程序運(yùn)行。若用ZT-DEBUGGER下載程序，則Debugger中的Driver要選為TexasInstruments，目的是配合使用本書所采用的仿真器ZT-DEBUGGER。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通的練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第3-4課時(shí)（軟件開發(fā)環(huán)境介紹）一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在上一節(jié)課中已經(jīng)介紹了本課程所使用的硬件平臺(tái)以及安裝使用方法，下面將介紹本課程使用到的軟件開發(fā)環(huán)境。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）Anaconda軟件的介紹Python在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析、數(shù)據(jù)可視化、邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信與消息傳輸、云平臺(tái)集成，以及人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)。簡(jiǎn)潔易學(xué)的語法、豐富的庫支持和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，使得Python成為IoT開發(fā)中不可或缺的工具，能夠幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)從設(shè)備數(shù)據(jù)獲取到復(fù)雜的分析和預(yù)測(cè)，構(gòu)建完整的IoT系統(tǒng)?？傮w來說，Python在物聯(lián)網(wǎng)中扮演了從設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、可視化到機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)的全方位角色，成為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中不可或缺的工具。Anaconda是一個(gè)被廣泛使用的開源集成數(shù)據(jù)科學(xué)平臺(tái)，專為Python和R語言開發(fā)，包含了包管理器Conda和圖形界面AnacondaNavigator。它預(yù)裝了大量數(shù)據(jù)科學(xué)包（如NumPy、Pandas、SciPy等）和工具（如JupyterNotebook、Spyder），簡(jiǎn)化了環(huán)境管理和包管理，支持跨平臺(tái)使用，使數(shù)據(jù)科學(xué)家和開發(fā)者能夠高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研究。（2）TensorFlow環(huán)境介紹在Anaconda中，TensorFlow是一個(gè)廣泛使用的深度學(xué)習(xí)框架，提供了構(gòu)建與訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)模型的強(qiáng)大工具。它支持復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、自動(dòng)微分、分布式計(jì)算和數(shù)據(jù)預(yù)處理，并內(nèi)置多種優(yōu)化器，提升模型訓(xùn)練效果。TensorFlow還支持將模型部署到生產(chǎn)環(huán)境中，通過TensorFlowServing實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推理服務(wù)。利用Anaconda的包管理和環(huán)境管理功能，用戶可以輕松創(chuàng)建獨(dú)立的環(huán)境來運(yùn)行TensorFlow項(xiàng)目，避免依賴沖突和環(huán)境配置問題，使得安裝和管理TensorFlow及其相關(guān)庫變得更加便捷，從而專注于模型開發(fā)和研究。通過創(chuàng)建虛擬環(huán)境并安裝TensorFlow，用戶可以迅速開始深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目的開發(fā)。（3）PyTorch環(huán)境介紹PyTorch是除TensorFlow外另一個(gè)流行的深度學(xué)習(xí)框架，兩者各有其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。PyTorch采用動(dòng)態(tài)計(jì)算圖，代碼直觀，易于調(diào)試，特別適用于快速原型開發(fā)和學(xué)術(shù)研究；其文檔詳盡，社區(qū)活躍，用戶友好。TensorFlow最初使用靜態(tài)計(jì)算圖，性能優(yōu)化和部署方面表現(xiàn)優(yōu)異，適合大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境；從2.0版開始支持EagerExecution，使其更加靈活，并集成Keras高層API簡(jiǎn)化模型構(gòu)建。PyTorch在靈活性和易用性上占優(yōu)，而TensorFlow在工業(yè)級(jí)應(yīng)用、優(yōu)化和生態(tài)系統(tǒng)的成熟度方面更具優(yōu)勢(shì)。選擇哪一個(gè)框架通常取決于具體項(xiàng)目需求和開發(fā)團(tuán)隊(duì)的偏好。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通中的隨堂練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第5-6課時(shí)（射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)（1））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在介紹完軟硬件平臺(tái)后，開始進(jìn)行射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）Z-Stack協(xié)議棧運(yùn)行實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee協(xié)議棧的相關(guān)術(shù)語概念；（2）熟悉Z-Stack協(xié)議棧核心代碼架構(gòu)，加深理解Z-Stack的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式；（3）了解Z-Stack主要函數(shù)的功能并熟悉其調(diào)用方法，掌握在協(xié)議棧已有工程案例的基礎(chǔ)上修改和添加應(yīng)用層功能代碼的編程方法；（4）熟悉基于Z-Stack協(xié)議棧的應(yīng)用程序開發(fā)過程。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)套件；ZT-Debugger仿真器。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境；Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)包。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）總結(jié)并分析Z-Stack體系軟件的功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理；（2）運(yùn)行Z-Stack協(xié)議棧自帶的工程案例程序，測(cè)試其運(yùn)行過程；（3）調(diào)試Z-Stack協(xié)議棧程序代碼，熟悉協(xié)議棧的函數(shù)調(diào)用方法；（4）修改協(xié)議棧軟件架構(gòu)的相關(guān)程序代碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED控制的應(yīng)用功能，并在ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)上運(yùn)行測(cè)試。（2）綁定控制機(jī)制實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)綁定的流程，了解基于ZigBee協(xié)議的4種綁定表建立方式；（2）了解ZigBee設(shè)備對(duì)象的概念和功能；（3）學(xué)習(xí)Z-Stack協(xié)議棧中按鍵的工作機(jī)制，并學(xué)會(huì)修改按鍵驅(qū)動(dòng)；（4）分析綁定實(shí)現(xiàn)過程和工作原理，能通過協(xié)議棧函數(shù)調(diào)用方式實(shí)現(xiàn)ZigBee設(shè)備對(duì)象間的綁定。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)3套；ZT-Debugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線3根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境；Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)包。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）在ZigBee網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層上建立一條被綁定終端A與B之間的邏輯鏈路，實(shí)現(xiàn)終端B（控制器SampleSwitch）對(duì)終端A（燈SampleLight）的控制操作。（2）要求控制過程滿足：通過按鍵動(dòng)作來選擇設(shè)備在指定時(shí)間內(nèi)被綁定；且綁定請(qǐng)求信息在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被協(xié)調(diào)器C收集，并建立綁定表?xiàng)l目。（3）Z-Stack廣播和單播通信實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)ZigBee無線數(shù)據(jù)收發(fā)廣播和單播通信相關(guān)技術(shù)。（2）學(xué)習(xí)如何修改Z-Stack協(xié)議棧程序，以實(shí)現(xiàn)廣播和單播通信。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；CVT-IOT-VSL實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；CCDebugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線一根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）觀察網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上的燈及兩個(gè)終端設(shè)備上的燈閃爍；（2）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的單波通信，如在終端設(shè)備1發(fā)送消息時(shí)，只有網(wǎng)關(guān)才能接收到數(shù)據(jù)并通過串口顯示出來，終端設(shè)備2不顯示此消息。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通中的隨堂練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第7-8課時(shí)（射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)（2））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題本節(jié)繼續(xù)進(jìn)行射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)部分的Z-Stack廣播和單播通信實(shí)驗(yàn)、光照傳感器采集實(shí)驗(yàn)和藍(lán)牙組網(wǎng)配置實(shí)驗(yàn)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）Z-Stack廣播和單播通信實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)ZigBee無線數(shù)據(jù)收發(fā)廣播和單播通信相關(guān)技術(shù)。（2）學(xué)習(xí)如何修改Z-Stack協(xié)議棧程序，以實(shí)現(xiàn)廣播和單播通信。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；CVT-IOT-VSL實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；CCDebugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線一根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）觀察網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上的燈及兩個(gè)終端設(shè)備上的燈閃爍；（2）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的單波通信，如在終端設(shè)備1發(fā)送消息時(shí)，只有網(wǎng)關(guān)才能接收到數(shù)據(jù)并通過串口顯示出來，終端設(shè)備2不顯示此消息。（2）光照傳感器采集實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握光照傳感器的操作方法；（2）掌握光照傳感器采集程序的編程方法。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；CVT-IOT-VSL實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；CCDebugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線一根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境。3．實(shí)驗(yàn)要求通過串口調(diào)試助手顯示光照傳感器采集到的數(shù)據(jù)。（3）藍(lán)牙組網(wǎng)配置實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握藍(lán)牙4.0通信的基本原理；（2）了解BLE通信協(xié)議；（3）組建藍(lán)牙低功耗無線網(wǎng)絡(luò)。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；CVT-IOT-VSL實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；CCDebugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線一根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境。3．實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙組網(wǎng)。第9-10課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)（1））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在前面的課中已經(jīng)進(jìn)行了射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實(shí)驗(yàn)，下面進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的綜合實(shí)驗(yàn)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）區(qū)域異常溫度無線監(jiān)控實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握綁定機(jī)制的工作原理和運(yùn)作流程，并運(yùn)用于監(jiān)測(cè)異常事件的數(shù)據(jù)收集過程中。（2）通過綁定機(jī)制構(gòu)成遠(yuǎn)端采樣設(shè)備、監(jiān)控控制臺(tái)設(shè)備及應(yīng)急處理移動(dòng)設(shè)備間的自適應(yīng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)終端異常事件觸發(fā)、協(xié)調(diào)器針對(duì)性收集和移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)處理的區(qū)域異常溫度無線監(jiān)控功能。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)3套；ZT-Debugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線3根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境；Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)包；串口調(diào)試助手。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）編寫程序，要求實(shí)現(xiàn)如下功能：采用基于協(xié)議棧的綁定控制原理，遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)集合在感知異常溫度信息后，啟動(dòng)對(duì)協(xié)調(diào)器中心節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)終端的信息傳輸機(jī)制，形成區(qū)域異常溫度監(jiān)控報(bào)警和實(shí)時(shí)處理的閉環(huán)控制機(jī)制。（2）驗(yàn)證綁定機(jī)制對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集目標(biāo)對(duì)象特定性的作用。將綁定機(jī)制引入異常事件驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集應(yīng)用中，減小網(wǎng)內(nèi)冗余數(shù)據(jù)的傳輸量和傳輸數(shù)據(jù)包碰撞的概率，從而減小網(wǎng)絡(luò)整體能耗、縮短數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。（2）網(wǎng)絡(luò)無線定位實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）在對(duì)Z-Stack協(xié)議棧學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，鞏固ZigBee無線通信技術(shù)和Z-Stack協(xié)議棧架構(gòu)。（2）掌握極大似然定位算法和三邊定位算法，并將兩類無線定位算法移植到Z-Stack協(xié)議棧中，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確定位。（3）利用CC2530的雙向無線通信協(xié)議Basic.RF，結(jié)合應(yīng)用層無線定位算法，構(gòu)建ZigBee無線定位應(yīng)用系統(tǒng)。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)兼容機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)4套；ZT-Debugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線4根。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境；Z-Stack協(xié)議棧；串口調(diào)試助手。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）鞏固基于Z-Stack協(xié)議棧的自組網(wǎng)和無線收發(fā)功能的實(shí)現(xiàn)。（2）掌握基于接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI的測(cè)距方法，了解RSSI功率與無線距離的函數(shù)關(guān)系。（3）基于三邊定位算法和極大似然定位算法實(shí)現(xiàn)ZigBee無線定位功能。第11-12課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)（2））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在前面的課中已經(jīng)進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)，下面繼續(xù)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的綜合實(shí)驗(yàn)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）車位資源無線監(jiān)控實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）鞏固ZigBee組網(wǎng)功能及多點(diǎn)通信無線數(shù)據(jù)發(fā)送功能。（2）熟悉ZigBee模塊的參數(shù)配置方法，并驗(yàn)證模塊的GPIO端口功能。（3）掌握Z-Stack協(xié)議棧的事件產(chǎn)生和事件處理機(jī)制，熟悉按鍵的工作原理。（4）模擬停車位資源占用狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和判斷。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)一臺(tái)（操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows7）；ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)兩套；ZT-Debugger仿真器；USB數(shù)據(jù)線兩條；壓力（光感）傳感器。軟件：IAREmbeddedWorkbenchforMCS-51開發(fā)環(huán)境；Z-Stack協(xié)議棧；串口調(diào)試助手。3．實(shí)驗(yàn)要求（1）以ZigBee無線自組網(wǎng)方式基于ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)模擬停車位占用情況的無線監(jiān)控與判斷。（2）用網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)ZT-EVB開發(fā)平臺(tái)的終端上的8