HL-WLW04无线传感网全功能实验箱
1. 【产品简介】
无线传感网全功能实验箱，集成Bluetooth、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee等短距离无线通信技术，将6LowPAN(IPv6)互联网协议应用到短距离无线通信网络中，与ZigBee使用的ZStack协议栈并存，支持双协议栈；集成LoRa、NB-IoT等长距离无线通信技术，自定义传感网协议，CoAP应用协议，实现主从机组网应用，平台接入应用。采用三星Cortex-A9 S5P4418四核处理器作为智能网关，支持6LowPAN、Z-Stack、自定义传感网协议等多协议解析，具有1GB内存、8GB大容量存储空间、7寸电容触摸显示屏、丰富的外围接口，可板载GPS定位、WIFI/BT二合一通讯、4G移动通讯等多种模块，内嵌Android、Linux双系统，可一键切换。
系统提供丰富的实验例程、实验手册、教学视频等课程资源，能够满足嵌入式接口技术、无线通信技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用开发、Android移动互联网应用开发等课程的教学与实践。
2. 【产品特点】
Ø 窄带物联：集成LoRa、NB-IoT无线传感网模块，具有2km远距离传输、协议转换、平台接入的功能。
Ø 多网融合：将蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4多种组网方式，通过IPv6协议融合在一起，实现协议层的多网融合；并通过COAP应用协议开放接口，实现移动设备对传感器节点的无线采集与控制。同时提供ZigBee组网。
Ø 身份：WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4传感器节点统一采用IPv6协议组网通信，具有的网络地址。
Ø 结构统一：蓝牙、WiFi、IEEE802.15.4等节点统一采用Cortex-M3嵌入式处理器、Contiki操作系统和6Lowpan IPv6协议实现无线数据传输。ZigBee节点采用CC2530芯片，同时担当传感器采集与无线通信。所有节点的处理器模块、无线通信模块、传感器模块通过插针方式与底板连接，易于更换。每个节点自带OLED屏显示网络信息、组网状态、以及传感器采样数值。结构如图所示。
实验箱的组成结构示意图
Ø 类型丰富：支持温湿度检测、光强检测、三轴加速度、烟雾检测、振动检测、霍尔检测、气压检测、接近检测、结露检测、继电器控制、声光控制、步进电机控制等多种感控节点。
Ø 一键切换：网关支持Android和Linux双系统，一次烧写，一键切换，默认运行Android系统。减少烧写系统消耗的时间，方便不同兴趣的用户快速进入开发状态。
Ø 拓扑展示：以拓扑图形式展示节点与网关服务的连接关系，实时流动地显示传感器数据的上行、下行走向。
Ø 场景可扩：节点处理器模块、通信模块、传感器模块支持任意互换，烧写固件后，支持不同的无线通信方式，可扩展不同的应用场景。
3. 【硬件组成】
集成Bluetooth、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee等短距离无线传感网节点，ZigBee协调器、IEEE802.15.4边界路由器、LoRa长距离传感网节点、NB-IoT长距离无线传感网网关。采用Cortex-A9四核处理器为智能网关，板载7寸电容触摸显示屏、板载WIFI/BT通信等多种模块，具有丰富的外围接口，外扩I/O扩展板，内嵌Android、Linux双系统，可一键切换，默认运行Android系统。
详细布局如图所示。
硬件布局图
无线传感器节点均采用模块化设计，主要由接口底板、无线通信模块、微处理器模块、及传感器调理板，通过插针对应连接而成，支持自由组合。自带OLED屏显示网络信息、组网状态、以及传感器采样数值。如图所示，展示节点各模块的连接方式。
无线通信节点组成图
传感器模块，支持不同传感器工作原理，如电阻式、电感式、压电式、电磁式、光电式等，集成十多种传感器类型。
4. 【软件功能】
Ø 可以满足多种物联网关键技术课程的教学、实验、实训，如单片机与传感器、嵌入式接口技术、无线通信技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用开发、Android移动互联网应用开发等课程实验。
Ø 传感器节点具有环境参数采集或设备驱动控制的功能。
Ø 可组建WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4三种无线网络，通过Contiki操作系统和IPv6协议，实现采样数据的无线传输；
Ø 具有ZigBee无线传感器网络组建的功能，实现数据的无线传输；
Ø 具有LoRa无线传感器网络组建的功能，实现数据的长距离无线传输；
Ø 具有NB-IoT平台接入的功能，能够将LoRa传感器网络的数据接入平台，实现远程传感器采集与执行器控制。
Ø 网关应用软件具有CoAP应用协议、ZigBee应用协议解析的功能，通过CoAP服务和串口服务，对WiFi、蓝牙、IEEE802.15.4、以及ZigBee传感器数据进行解析处理，Mesh拓扑图的形式实时显示数据流的上、下行走向。
多网融合MeshTop图 |
ZigBee组网拓扑图 |
Ø 网关应用软件展示的传感器节点，可随意拖动，不会影响网络的拓扑结构和数据流向。
Ø 可在拓扑图中点击任一种传感器节点，进入下一级界面，查看当前传感器节点的采样数值、曲线形式展示，或控制设备开关状态。
温湿度节点采样曲线展示
红外对射传感器的状态监测
5. 【课程资源】
5.1 单片机与传感器
实验类型 | 典型实验名称 | |
CC2530接口技术 | 实验一、CC2530开发环境搭建 实验二、通用IO端口应用——LED灯亮灭控制 实验三、通用IO端口应用——按键查询方式点灯 实验四、外部中断应用——按键中断方式点灯 实验五、定时/计数器应用——T1定时查询方式点灯 实验六、定时/计数器应用——T3定时中断方式点灯 | 实验七、UART接口应用——串口数据的收发实验 实验八、AD转换应用——内部温度检测 实验九、睡眠定时器应用——低功耗休眠与唤醒 实验十、独立看门狗应用——设备宕机检测与复位 实验十一、DMA应用——串口DMA传输 实验十二、模拟IIC总线应用——OLED屏秒表显示 |
CC2530传感器 | 实验一、光敏传感器实验 实验二、结露传感器实验 实验三、温湿度实验 | 实验四、红外接近传感器开发实验 实验五、数字气压传感器开发实验 实验六、继电器控制实验 |
5.2 嵌入式接口技术
实验类型 | 典型实验名称 | |
嵌入式接口技术 | 实验一、Led闪烁控制实验 实验二、按键中断检测实验 实验三、串口收发通信实验 实验四、Systick延时实验 实验五、OLED显示控制实验 实验六、RTC设置实验 | 实验七、IWDG独立看门狗宕机检测 实验八、WWDG窗口看门狗实验 实验九、定时器灯控实验 实验十、嵌入式单片机内部温度采集 实验十一、串口DMA传输实验 |
嵌入式传感器采集控制 | 实验一、温湿度传感器实验 实验二、光敏传感器实验 实验三、三轴加速度传感器实验 实验四、霍尔检测实验 实验五、红外对射传感器实验 实验六、振动传感器实验 | 实验七、LED蜂鸣器传感器实验 实验八、继电器控制实验 实验九、步进电机控制实验 实验十、红外接近传感器检测 实验十一、数字压力传感器检测 实验十二、结露传感器检测 |
5.3 无线通信技术
实验类型 | 典型实验名称 | |
CC2530射频通信 | 实验一、点对点通信实验 实验二、广播通信实验 实验三、RSSI信号强度实验 | 实验四、空中信道实验 实验五、无线遥控实验 |
Z-Stack协议栈开发 | 实验一、Z-Stack协议栈工程解析 实验二、多点自组网 实验三、信息广播/组播 实验四、网络拓扑实验-星型网 实验五、网络拓扑实验-网状网 | 实验六、ZStack绑定实验 实验七、ZStack串口收发应用 实验八、ZStack温湿度无线采集 实验九、ZStack声光无线控制 |
Wi-Fi无线通信 | 实验一、Wi-Fi AT命令配置 实验二、Wi-Fi STA模式配置 实验三、Wi-Fi AP模式配置 实验四、Wi-Fi STA+AP模式配置实验五、Wi-Fi RSSI信号强度检测 | 实验六、Wi-Fi STA客户端模式 实验七、Wi-Fi STA服务器模式 实验八、Wi-Fi Socket双向通信 实验九、Wi-Fi光照无线采集与控制 |
蓝牙无线通信 | 实验一、蓝牙模块AT命令测试 实验二、蓝牙信息AT命令查询 | 实验三、蓝牙模块主从无线通信 实验四、蓝牙模块无线点灯 |
RPL802.15.4无线通信 | 实验一、CC2530模块简介 实验二、802.15.4协议简介 实验三、SLIP协议简介 | 实验四、PAN ID、CHANNEL简介 实验五、CC2530模块单体测试实验 实验六、CC2530模块结合测试实验 |
LoRa无线通信 | 实验一、LoRa模块AT指令测试 实验二、LoRa点对点通信 | 实验三、LoRa振动无线采集 实验四、LoRa步进电机无线控制 |
NB-IoT无线通信 | 实验一、NB-IoT模块AT指令交互 实验二、NB-IoT信号强度查询 实验三、NB-IoT扰码配置 实验四、NB-IoT开机入网 | 实验五、NB-IoT发送数据 实验六、NB-IoT CoAP协议接入平台 实验七、NB-IoT传感网设备平台监控 |
5.4 物联网微操作系统
基于Cortex-M3嵌入式的Contiki-OS实验 | 实验一、ContikiOS系统移植 实验二、Contiki LED控制 实验三、Contiki多线程通信 实验四、Contiki进程间通信 | 实验五、Contiki按键检测 实验六、Contiki定时器使用 实验七、Contiki OLED显示控制 |
基于IPv6的组网实验 | 实验一、Contiki网络工程解析 实验二、IPv6网关实验 实验三、节点间IPv6-UDP通信实验 实验四、节点间IPv6-TCP通信实验 | 实验五、RPL802.15.4 IPv6组网实验 实验六、WIFI 节点IPv6组网实验 实验七、蓝牙节点IPv6组网实验 |
IPv6网关综合应用实验 | 实验一、IPv6协议的多网融合框架 实验二、传感器数据通信协议 | 实验三、IPv6网络拓扑综合应用实验 |
6. 【配置清单】
序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
1 | Cortex-A9网关 | 1 | 含7寸电容触摸显示屏 |
2 | 网关I/O基础功能模块 | 1 | |
3 | NB无线传感网网关 | 1 | Cortex-M3处理器，带NB模块 |
4 | IEEE802.15.4主机 | 1 | |
5 | ZigBee协调器 | 1 | |
6 | Cortex-M3核心板 | 9 | Cortex-M3核心模块+底板 |
7 | CC2530主控底板 | 3 | 仅是短底板 |
8 | 蓝牙通信模块 | 2 | |
9 | WiFi通信模块 | 2 | |
10 | IEEE802.15.4通信模块 | 3 | |
11 | ZigBee通信模块 | 3 | 需焊接OLED排座 |
12 | LoRa通信模块 | 3 | |
13 | 继电器控制模块 | 1 | |
14 | 槽型红外对射传感器模块 | 1 | |
15 | 振动传感器模块 | 1 | |
16 | 步进电机控制模块 | 1 | |
17 | 温湿度传感器模块 | 1 | |
18 | 光敏传感器模块 | 1 | |
19 | LED蜂鸣器控制模块 | 1 | |
20 | 霍尔传感器模块 | 1 | |
21 | 三轴加速度传感器模块 | 1 | |
22 | 红外接近传感器模块 | 1 | |
23 | 大气压力传感器模块 | 1 | |
24 | 结露传感器模块 | 1 | |
25 | Android网关多网融合拓扑应用软件 | 1 | |
26 | IPv6无线传感网综合应用程序 | 1 | 无需报价，与硬件一起 |
27 | ZigBee传感网透明传输应用程序 | 1 | 无需报价，与硬件一起 |
28 | NB无线传感网网关应用程序 | 1 | 无需报价，与硬件一起 |
29 | DC5V3A电源适配器 | 1 | |
30 | 交叉串口线 | 1 | |
31 | 网线 | 1 | |
32 | Micro USB数据线 | 1 | |
33 | 方口USB数据线 | 1 | |
34 | CC2530 Debugger调试器 | 1 | |
35 | TF卡读写器 | 1 | |
36 | TF Card | 1 | |
37 | USB转串口线 | 1 | |
38 | J-link仿真器 | 1 | |
39 | 程序下载调试板 | 1 | |
40 | 磁铁 | 1 | |
41 | NB-IoT物联卡 | 1 | 提供1年流量 |
42 | 箱体 | 1 | 尺寸：52*32*20cm |
