物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺之網(wǎng)關和節(jié)點的研制.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)是一種通過射頻識別裝置、無線傳感網(wǎng)、終端等信息設備，按照約定協(xié)議，把所有設備與互聯(lián)網(wǎng)相連，進行信息交換和通訊的網(wǎng)絡。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下人們能夠使用任意設備、通過任意網(wǎng)絡、在任意時間都可以獲得一定質量的服務。它使得不僅個人電腦，而且其它小巧的智能設備也可以連接到網(wǎng)絡中，從而方便人們即時地獲得信息并采取行動。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展得到政府和相關機構的關注以及社會對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求，越來越多的院校開設物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，建設物聯(lián)網(wǎng)實驗室。但是，目前市場

2、上針對教學儀器領域的物聯(lián)網(wǎng)產品還比較少，已有的大部分成熟物聯(lián)網(wǎng)產品是針對非教學儀器領域。這些產品技術門檻高、設計理念不同于實驗儀器。使得學生無法用這些產品進行相關實驗，達不到理論與實際相結合的教學目標。
　　本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關定義和功能。分析幾種常見無線網(wǎng)絡傳輸技術的特點，并從傳輸速率、覆蓋距離、安全性等幾個方面對這幾種無線通信技術進行了對比。介紹了ZigBee各個協(xié)議層功能、服務和對外接口。詳細介紹了物理層的信道分配機制、Zi

3、gBee的三種無線通信機制和網(wǎng)絡拓撲結構。系統(tǒng)采用雙處理器架構（STM32+CC2530）進行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)，詳細給出了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關平臺硬件結構圖和各部分單元硬件原理圖設計。通過分析市場上目前幾種ZigBee解決方案并且考慮到綜合成本因素，最終選擇TI公司的CC2530作為本系統(tǒng)的ZigBee技術解決方案。隨后詳細介紹了CC2530芯片和終端節(jié)點各部分詳細原理圖設計。系統(tǒng)軟件部分介紹了程序編寫所需的軟件開發(fā)平臺和相應的固件庫及協(xié)議棧。重點

4、分析了系統(tǒng)通信協(xié)議組成及協(xié)議流程，該協(xié)議是通信系統(tǒng)的重要組成部分且貫穿整個軟件工程中。其次介紹了系統(tǒng)的通訊框圖、實現(xiàn)功能、軟件主要任務，結合軟件流程圖介紹了軟件實現(xiàn)思路。最后編寫軟件代碼、對整個系統(tǒng)進行調試，并給出了產品實物圖。
　　本課題完成了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關、隔離I/O口輸出終端節(jié)點、串口輸出終端節(jié)點和 LED驅動輸出終端節(jié)點四種產品的研發(fā)，編寫物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和前兩種終端節(jié)點的軟件代碼。本文介紹的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和ZigBee節(jié)點已經(jīng)運用到環(huán)

5、境信息無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能物流信息管理系統(tǒng)、蔬菜大棚溫濕度控制綜合系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、智能排隊系統(tǒng)、Z-Stack點對點通訊應用、Z-Stack星狀網(wǎng)通訊應用、Z-Stack樹狀網(wǎng)通訊應用、Z-Stack MESH網(wǎng)通訊應用和Z-Stack Zigbee PRO通訊應用等訓練項目中,滿足了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生的課程教學與實訓教學需要。同時集中進行物聯(lián)網(wǎng)應用展示并提供相關技術研發(fā)的軟硬件平臺，作為一個產學研結合的綜合性實訓室在高校專業(yè)建設中發(fā)