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一、平臺簡介
LGWL-PV6B型 無線傳感網全功能實驗箱集成WiFi、Bluetooth、IEEE802.15.4、ZigBee等多種短距離無線通訊模塊，*大亮點是將6LowPAN(IPv6)互聯網協議移植到傳感網應用層中，與ZigBee傳感網使用的ZStack協議棧并存，共同支持雙協議棧，實現傳感器節點可唯一尋址。采用三星Cortex-A9 S5P4418四核處理器作為智能網關，支持6LowPAN和ZStack雙協議解析，具有1GB內存、8GB大容量存儲空間、7寸電容觸摸顯示屏、豐富的外圍接口，可板載GPS定位、WIFI/BT二合一通訊、4G移動通訊等多種模塊，內嵌Android、Linux雙系統，可一鍵切換。方便學校開展各種傳感器及通訊知識的教授、嵌入式系統開發和Android應用開發。系統提供豐富的實驗例程和實驗手冊，能夠滿足無線傳感器網絡、微控制器原理、嵌入式系統開發、Android移動應用開發等課程的教學與實踐。 二、平臺功能
各個傳感器節點具有監測環境參數或設備驅動控制的功能；
傳感器節點可組建WiFi、藍牙、IEEE802.15.4三種無線網絡，通過Contiki操作系統和IPv6協議，實現采樣數據的無線傳輸；
傳感器節點可組建ZigBee無線網絡，實現數據的無線傳輸；
網關與節點具有CoAP應用協議通信的功能；
網關應用軟件通過CoAP服務和串口服務，將WiFi、藍牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee感控節點數據解析處理，在網關的Mesh拓撲圖中實時流動地顯示傳感器數據的上、下行走向；

多網融合MeshTop圖

ZigBee組網拓撲圖

網關應用軟件展示的傳感器節點，可隨意拖動，不會影響網絡的拓撲結構和數據流向。
可在拓撲圖中點擊任一種傳感器節點，進入下一級界面，查看當前傳感器節點的采樣數值、曲線形式展示，或控制設備開關狀態。 三、平臺特點
適合多種物聯網課程：可滿足智能傳感器、無線傳感器網絡、嵌入式系統、物聯網移動應用開發等課程實驗。
多網融合：引入藍牙、WiFi、IEEE802.15.4多種組網方式，多網融合，統一采用IPv6協議標準，COAP應用通信協議；同時提供ZigBee組網。
身份唯一：WiFi、藍牙、IEEE802.15.4傳感器節點統一采用IPv6協議組網通信，具有唯一的網絡地址。
結構統一：藍牙、WiFi、IEEE802.15.4等節點統一采用Cortex-M3嵌入式處理器、Contiki操作系統和6Lowpan IPv6協議實現無線數據傳輸。ZigBee節點采用CC2530同時擔當傳感器采集與無線通信。所有節點采用處理器模塊、無線通信模塊、傳感器模塊與底板統一插拔連接的形式，每個節點自帶OLED屏顯示網絡信息、組網狀態、以及傳感器采樣數值。結構如圖所示。 類型豐富：支持溫濕度檢測、光強檢測、三軸加速度、煙霧檢測、熱釋紅外檢測、霍爾檢測、氣壓檢測、接近檢測、結露、超聲波、酒精檢測、繼電器控制、聲光控制、數碼管顯示等多種感控節點。
一鍵切換：網關支持Android和Linux雙系統，一次燒寫，一鍵切換，默認運行Android系統。減少燒寫系統消耗的時間，方便不同興趣的用戶快速進入開發狀態。
拓撲展示：以拓撲圖形式展示節點與網關服務的連接關系，實時流動地顯示傳感器數據的上行、下行走向。
四、課程實驗
4.1 單片機與傳感器

實驗類型	典型實驗名稱
CC2530接口外設	實驗一、CC2530簡介及開發環境的搭建 實驗二、通用IO端口應用——控制LED燈點亮實驗 實驗三、通用IO端口應用——按鍵控制LED燈點亮實驗 實驗四、外部中斷應用——按鍵控制LED燈點亮實驗	實驗五、定時計數器T1應用——定時控制LED閃爍 實驗六、定時計數器T3應用——中斷控制LED閃爍實驗實驗七、串口的接收和發送實驗 實驗八、睡眠定時器的實驗 實驗九、看門狗實驗
CC2530傳感器	實驗一、光敏傳感器實驗 實驗二、結露傳感器實驗 實驗三、可燃氣體傳感器實驗 實驗四、溫濕度實驗 實驗五、光線實驗	實驗六、數字氣壓實驗 實驗七、三軸加速度傳感器實驗 實驗八、繼電器控制實驗 實驗九、LED蜂鳴器實驗 實驗十、火焰傳感器檢測
STM32微控制器接口外設	實驗一、Led閃爍控制實驗 實驗二、按鍵檢測實驗 實驗三、串口通信實驗 實驗四、systick延時實驗 實驗五、IIC OLED實驗 實驗六、RTC實驗	實驗七、IWDG獨立看門狗實驗 實驗八、WWDG窗口看門狗實驗 實驗九、定時器實驗 實驗十、STM32內部溫度傳感器實驗 實驗十一、STM32的DMA的實驗
STM32傳感器采集控制	實驗一、光敏傳感器實驗 實驗二、溫濕度傳感器實驗 實驗三、三軸加速度傳感器實驗 實驗四、霍爾檢測實驗 實驗五、紅外對射傳感器實驗 實驗六、煙霧傳感器實驗	實驗七、LED蜂鳴器傳感器實驗 實驗八、繼電器控制實驗 實驗九、雙數碼顯示實驗 實驗十、紅外接近傳感器檢測 實驗十一、大氣壓力傳感器檢測 實驗十二、結露傳感器檢測

實驗類型	典型實驗名稱
CC2530無線射頻通訊	實驗一、點對點通信實驗 實驗二、廣播通信實驗 實驗三、RSSI信號強度實驗	實驗四、空中信道監聽實驗 實驗五、無線遙控實驗
ZStack協議棧	實驗一、ZStack協議棧工程解析 實驗二、多點自組網 實驗三、信息廣播/組播 實驗四、網絡拓撲實驗-星型網	實驗五、網絡拓撲實驗-網狀網 實驗六、ZStack綁定實驗 實驗七、ZStack串口應用 實驗八、溫濕度傳感器采集傳輸
Wifi組網	實驗一、WiFi AT命令配置實驗 實驗二、WiFi AT命令配置STA實驗 實驗三、WiFi AT命令配置AP實驗 實驗四、WiFi AT命令配置STA+AP實驗	實驗五、WiFi  RSSI強度實驗 實驗六、WiFi STA客戶端模式實驗 實驗七、WiFi  STA服務器模式實驗 實驗八、WiFi Socket編程通信實驗
藍牙組網	實驗一、藍牙技術簡介 實驗二、藍牙工作原理 實驗三、藍牙AT 指令簡介	實驗四、藍牙模塊配置 實驗五、STM32配置藍牙透傳實驗
RPL802.15.4組網	實驗一、CC2530模塊簡介 實驗二、802.15.4協議簡介 實驗三、SLIP協議簡介	實驗四、PAN ID、CHANNEL簡介 實驗五、CC2530模塊單體測試實驗 實驗六、CC2530模塊結合測試實驗

4.3 基于IPV6的Contiki多網融合實驗 

基于STM32的Contiki-IPv6移植實驗	實驗一、ContikiOS系統移植 實驗二、LED控制 實驗三、Contiki多線程 實驗四、Contiki進程間通信	實驗五、按鍵位檢測 實驗六、定時器使用 實驗七、OLED顯示
基于IPv6的組網實驗	實驗一、Contiki網絡工程解析 實驗二、IPv6網關實驗 實驗三、WIFI 節點IPv6組網實驗 實驗四、藍牙節點IPv6組網實驗	實驗五、RPL802.15.4 IPv6組網實驗 實驗六、節點間IPv6-UDP通信實驗 實驗七、節點間IPv6-TCP通信實驗

IPv6網關綜合實驗

實驗一、IPv6協議的多網融合框架 實驗二、傳感器FTBee數據通信協議 實驗三、基于UDP傳感器信息采集實驗

實驗四、基于COAP傳感器數據采集和設備控制實驗 實驗五、IPv6網絡拓撲綜合實驗

序號	名稱	數量	備注
1	Cortex-A9網關	1
2	網關IO基礎擴展板	1
3	三路繼電器模塊	1
4	ZigBee協調器	1
5	IEEE802.15.4主機	1
6	Cortex-M3核心板(IPv6協議)	9
7	CC2530主控底板	3
8	藍牙通信模塊	3
9	WiFi通信模塊	3
10	IEEE802.15.4通信模塊	3
11	ZigBee通信模塊	3
12	繼電器控制模塊	1
13	紅外對射傳感器模塊	1
14	煙霧傳感器模塊	1
15	雙數碼管顯示控制模塊	1
16	溫濕度傳感器模塊	1
17	光敏傳感器模塊	1
18	LED蜂鳴器控制模塊	1
19	霍爾傳感器模塊	1
20	三軸加速度傳感器模塊	1
21	紅外接近傳感器模塊	1
22	大氣壓力傳感器模塊	1
23	結露傳感器模塊	1
24	智能網關Android網絡拓撲綜合軟件	1
25	基于IPv6的無線傳感網綜合應用軟件	1
26	ZigBee無線傳輸應用軟件	1
27	DC5V3A開關電源	1
28	交叉串口線	1
29	交叉網線	1
30	Mini USB數據線	1
31	方口USB同步線	1
32	CC2530 Debugger調試器	1
33	TF卡讀寫器	1
34	8G TF card	1
35	USB轉串口線	1
36	J-link仿真器	1
37	程序下載調試板V1.0	1

六、技術指標
6.1 標配參數

貨物名稱	型號	指標參數
無線傳感網全功能實驗箱	LGWL-PV6B	一、整體要求 1）能夠滿足單片機接口及應用、傳感器接口及應用、無線傳感網、嵌入式操作系統開發、嵌入式Linux應用開發、Android移動應用開發等課程要求。 2）能夠組建藍牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee四種無線網絡，實現數據的無線傳輸； 3）能夠將藍牙、WiFi、IEEE802.15.4無線網絡經IPV6協議、Zigbee節點經ZStack協議融合在一個拓撲圖中，在界面上顯示藍牙、WiFi、RPL802.15.4、ZigBee等節點的傳感器數據或執行器狀態，并實時流動地顯示各個傳感器數據的上、下行走向； 4）要求藍牙、WiFi、IEEE802.15.4三種傳感器節點均具有唯一的IPv6地址，統一采用IPv6協議組包通信。 5）要求網關支持Linux、Android雙操作系統，支持一鍵燒寫、一鍵切換。 6）要求在保證網關接入互聯網的前提下，能夠配置接入云服務平臺，并實現移動端傳感器數據的采集顯示和執行器的遠程控制。 二、硬件資源 1.Cortex-A9網關（1個） 1）核心板資源： （1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz； （2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速 （3）內存: 1GB DDR3； （4）EMMC: 8GB； （5）核心板+底板設計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。 2）網關主板資源： （1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600； （2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG； （3）Ethernet接口：核心板內置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口； （4） 串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth； （5）CAN總線接口：1路； （6）RS485總線接口：1路； （7）HDMI 接口：HDMI1.4a，*大支持1920*1080高清數字輸出; （8）LVDS液晶屏接口：單通道，*大支持1920*1080； （9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，*大支持800萬像素； （10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入； （11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口； （12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭； （13）按鍵：1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵； （14） 藍牙WiFi：板載藍牙WiFi二合一模塊； （15）Mini PCIe接口：標準可插入4G通信模模塊； （16）24Pins應用擴展接口：用于處理器外設接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。 2.網關IO基礎擴展板（1個） 由網關直接驅動。采用HC595串入并出特點，使用較少IO擴展更多功能，默認地址0x01。1路可調電位器模擬AD采樣通道，1路PWM驅動的蜂鳴器，5個觸摸按鍵，5個LED指示燈。 3.三路繼電器擴展板（1個） 由網關直接驅動。采用HC595串入并出特點，使用較少IO擴展更多功能，默認地址0x10。 可控制3路繼電器，線圈機械式觸點，1個常開，1個常閉，*大負載10A/277V AC。 4. ZigBee協調器（1個） 與網關的TTL UART連接。采用CC2530單片機外設接口、射頻通信與ZStack協議棧的方案，具備Zigbee建網功能，具有2個組網狀態及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵，提供傳感器模塊接口、RS232接口、調試下載接口。 5. IEEE802.15.4主機（1個） 與網關的TTL UART連接。采用CC2530射頻功能與802.15.4的從機組建射頻網絡，接收從機信息，向從機發送命令。具有2個組網狀態及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵，提供傳感器模塊接口、RS232接口、調試下載接口。 6.無線傳感網通信節點（12個） 1）微控制器主板硬件資源 （1）Cortex-M3核心主板（9個） 處理器基于ARM Cortex-M3核心的STM32F103，*高主頻72Mhz，內部Flash 256KB，RAM 48KB。 具有1個0.96寸OLED屏，能夠顯示MAC地址、上下級關系、傳感器數據、網絡信息等。 具有4個組網狀態及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵、1個JTAG調試接口、1個24PIN的無線射頻接口，1組20*2PIN傳感器接口； 標配ARM仿真器、串口下載仿真調試轉接板。 運行IPv6協議棧實現無線通信的功能。 （2）CC2530核心主板（3個） 處理器基于CC2530F256，具有2個組網狀態及無線傳輸指示燈，2個功能按鍵、1個JTAG調試接口、1個24PIN的無線射頻接口，1組20*2PIN傳感器接口； 標配下載仿真器。 2）無線傳感網通信模塊 （1）藍牙通信模塊（3個）：采用UART接口的內置協議棧方案，設置從機模式，與主機配對后，將微控制器采樣數據傳輸給主機。 （2）WiFi通信模塊（3個）：采用UART接口的內置TCP/UDP/HTTP協議棧方案，支持設置為AP、STA的工作模式，與網關通信后，將微控制器采樣數據傳送給主機，或者接收主機的控制命令控制執行器。 （3）IEEE802.15.4通信模塊（3個）：基于CC2530射頻組網通信方案，與邊界路由器組網，實現傳感器數據的雙向交互。 （4）ZigBee通信模塊（3個）：基于CC2530+ZStack協議棧組網通信方案，與Zigbee協調器組網，實現傳感器數據的雙向交互。 3）傳感器通信模塊（12個） 接口至少包含GPIO/IIC/SPI/PWM/電源/地等信號。 兼容紅外接近開關、可燃氣體傳感器、繼電器控制、雙位數碼管顯示、溫濕度傳感器、光敏傳感器、LEDBEEP聲光執行器、霍爾傳感器、三軸加速度傳感器、紅外對射傳感器、數字氣壓傳感器、凝露傳感器等?？芍苯咏拥街靼鍌鞲衅鹘涌诎迳?，提供各類傳感器接口板的原理圖和技術手冊。 三、軟件資源 1.嵌入式操作系統： 網關處理器支持Linux3.4、Android4.4、QT4.8或更高版本，節點支持Contiki2.7、Z-Stack2007，提供板載所有硬件接口及應用模塊的驅動和應用測試，開放源碼。 2. 網關操作系統燒寫： 提供Windows下一鍵刷機軟件，選擇需要更新的鏡像文件，可通過SD卡脫離PC機一鍵燒寫，也可通過USB線纜刷機，支持Uboot參數修改配置。系統支持一鍵燒寫雙系統Android和Linux，可一鍵切換。 3.支持嵌入式開發所必須的功能： 4G語音通話、短信、上網，音頻錄放音功能，WIFI（支持AP熱點）、Ethernet上網功能，無線藍牙功能，模擬/數字攝像頭拍照、錄像功能，模擬攝像頭信號接入， GPS/北斗位置導航服務，HDMI音視頻輸出（支持1080P）。 4.無線傳感網多網融合拓撲展示應用軟件的功能： 能夠將藍牙、wifi、IEEE802.15.4、ZigBee不同的傳輸方式，由網關解析后以拓撲圖的形式在界面上展示，并為上層應用提供統一的JSON數據格式。 網關界面可顯示傳感器采集的數據、執行器的狀態，顯示傳感器節點的IPv6地址，能夠隨意拖動傳感器，而不改變網絡的拓撲結構； 點擊網關上傳感器節點圖標，可進入二級界面查看傳感器的實時曲線走勢，或手動控制執行器的開關。 具體包括：傳感器信息采集資源驅動實現，控制傳感器動作資源驅動實現，拓撲綜合應用程序信息采集圖標的實現； ★支持IPv6和ZStack2007雙協議棧數據解析。 開發環境：Android Studio 5.ZigBee無線傳感網綜合應用軟件的功能： 具有傳感器采集、執行器驅動控制、自組網無線數據傳輸等功能。 提供基于Z-STACK2007協議棧的數據采集傳輸程序源碼V2.4.2以上版本。 開發環境： IAR Embedded Workbench V7.60 for 8051 6.基于IPv6的無線傳感網綜合應用軟件的功能： 具有傳感器采集、執行器控制，內置Contiki2.7操作系統，兼容IPv6協議棧實現無線通信的功能； 兼容藍牙、WIFI、IEEE802.15.4三種通訊模塊的驅動和傳輸。 開發環境： IAR Embedded Workbench V7.60 for ARM 四、課程實驗要求 1.STM32微控制器接口應用基礎實驗不少于11個：LED燈控、外部中斷按鍵檢測、串口實驗、systick延時實驗、IIC屏顯示字符串實驗、RTC實驗、獨立看門狗實驗、定時器實驗、內部溫度采集實驗、DMA實驗。 2.基于STM32的傳感器采集控制實驗不少于12個：光敏傳感器實驗、溫濕度傳感器實驗、三軸加速度傳感器實驗、霍爾檢測實驗、紅外對射傳感器實驗、煙霧傳感器實驗、LED蜂鳴器傳感器實驗、繼電器控制實驗、雙數碼顯示實驗、紅外接近傳感器檢測、大氣壓力傳感器檢測、結露傳感器檢測。 3.藍牙傳感網實驗不少于4個：環境搭建實驗、藍牙透傳實驗、藍牙無線點燈實驗、藍牙傳感器采集與控制實驗。 4.WiFi傳感網實驗不少于6個：環境搭建實驗、WiFi AT命令測試實驗、WiFi STA客戶端實驗、WiFi STA服務器實驗、WiFi無線通信實驗、WiFi傳感器采集與控制實驗。 5.IEEE802.15.4組網實驗不少于3個：802.15.4協議簡介、SLIP協議簡介、PAN ID與CHANNEL簡介、CC2530模塊單體測試實驗、CC2530模塊結合測試實驗。 6.CC2530射頻通信實驗不少于5個：點對點通信、廣播通信、RSSI信號強度、空中信道監聽、無線遙控。 7.ZSTACK協議棧組網實驗不少于9個：ZSTACK協議棧簡介、ZStack協議棧工程解析、多點自組網、信息廣播/組播、網絡拓撲星型網、網絡拓撲樹型網、ZSTACK綁定、ZSTACK串口、ZSTACK溫濕度采集傳輸實驗、ZSTACK聲光傳輸控制實驗。 8.基于STM32的Contiki操作系統移植實驗不少于7個： ContikiOS系統移植、LED控制、Contiki多線程、Contiki進程間通信、按鍵位檢測、定時器使用、OLED顯示。 9.IPv6多網融合實驗不少于7個： Contiki網絡工程解析、IPv6網關實驗、WIFI 節點IPv6組網實驗、藍牙節點IPv6組網實驗、RPL802.15.4 IPv6組網實驗、節點間IPv6-UDP通信實驗、節點間IPv6-TCP通信實驗。 10.IPv6網關綜合實驗不少于5個： IPv6協議的多網融合框架、傳感器FTBee數據通信協議、基于UDP傳感器信息采集實驗、基于COAP傳感器數據采集和設備控制實驗、IPv6網絡拓撲綜合實驗。

七、選配模塊的參數
（一）NB-IoT溫濕度控制模塊(CC2530解決方案）
1.參數
由ZigBee通信模塊、NB-IoT通信模塊、插針方式與接口底板連接，NB-IoT通訊模塊背面有SIM卡插槽。采用CC2530芯片作微控制器，運行ZStack2007協議棧，通過AT命令配置NB-IoT模塊入網。
板載SHX溫濕度傳感器和LED燈。
通信方式：同時支持ZigBee組網傳輸、NB-IoT窄帶通信兩種方式。
供電電源：DC5V
2.實驗
NB-IoT實驗要求不少于5個，包括NB-IoT模塊的AT指令配置測試實驗、NB-IoT溫濕度傳感器采集傳輸實驗、NB-IoT板載LED的遠程開關控制實驗、NB-IoT云平臺后臺UDP開發實驗、Web前端用戶登錄實驗等
（二）NB-IoT無線節點(STM32方案)
（1）具備NB-IOT低功耗無線通信協議的數據接入；
（2）射頻芯片：BC95 NB-IOT無線芯片，支持電信網絡，頻段：850MHz，支持3GPP Rel-13以及增強型AT指令；
（3）通信速率可達100kbps，靈敏度：-129dBm，+23dBm功率輸出；
（4）提供USB串口調試接口，標準SIM卡槽；
（5）主芯片：STM32F103，支持標準AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網絡、數據，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調試串口， ARM仿真器接口；
（9）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網線直接與實際工業傳感器或外設連接，進行傳感器采集與執行器控制。
（三）LoRa傳感器節點
（1）具備LoRa低功耗無線通信協議的數據接入；
（2）采用嵌入式無線數傳模塊，LoRa擴頻調制技術，工作頻率為 410-510MHz，高靈敏度：-144.1dBm，+20dBm功率輸出；
（3）支持FSK、GFSK、LoRa調制方式；
（4）傳輸距離:可視、開闊，超遠通信距離5km傳輸；
（5）主芯片：STM32F103，支持標準AT指令集；
（6）板載信號指示燈：電源、網絡、數據，兩路功能按鍵，兩路串口；
（7）板載USB調試串口， ARM仿真器接口；
（8）5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網線直接與實際工業傳感器或外設連接，進行傳感器采集與執行器控制。