專利名稱：一種物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法
技術領域：
本發明屬于物聯網嵌入式實驗領域。
背景技術：
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的英文名稱叫“The Internetof things”。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網的功能模塊包括身份識別，監測與控制，數據傳輸，信息采集，數據 中心，數據訪問，移動設備定位。物聯網的兩個核心是Tag、和Reader，兩個都是完整的嵌入式系統。因此，將物聯網和嵌入式系統結合在一起，是物聯網發展和創新過程中，我們所必須要掌握的技術和方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種物聯網嵌入式實驗系統及其實驗方法，用以提供一種將嵌入式開發技術應用于物聯網的實驗室系統及其實驗方法。一種物聯網嵌入式實驗系統及其實驗方法，其特征在于，包括可提供CC2431/S3C6410X的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗。進一步，所述的物聯網嵌入式實驗系統還具有如下技術特征物聯網嵌入式實驗系統包括硬件設備、軟件資源、實驗資源三大部分。實驗資源包括基于CC2431/S3C6410X的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗，可以完全滿足物聯網和嵌入式相關專業的教學科研需求。傳感器節點包括廣譜氣體傳感器、熱釋紅外傳感器、三軸加速度傳感器、壓力傳感器、溫濕度傳感器、接近開關/紅外反射、聲響開關/光敏、干簧門磁/霍爾開關。ZigBee網絡節點，使用處理器CC2431，內置硬件定位引擎及增強型8位51單片機；含有豐富的I/o端口、內置溫度傳感器、A/D和各種常用外圍接口(定時器、UART、DMA、中斷、AES加密協處理器；符合IEEE802. 15. 4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483. 5M，可自由在16個頻段間切換；無線數據傳輸速率約為20 250kb/s ;具有片內128K的可編程Flash，和8K的RAM ;工作電壓2. OV-3. 6V，超低功耗，支持休眠及喚醒功能；支持TI官方Z-Stack2006協議棧，兼容Z-Stack2007/Pro協議棧，可方便快速進行二次開發；支持TIZ-Stack自帶的輪詢操作系統，支持多任務處理；支持Z-TOOL軟件、Packet Sniffer邏輯分析儀；基于IAR 51集成開發環境的工程仿真調試環境；支持形狀網、樹狀網和網狀(Mesh)組網方式；支持路由中繼功能、網絡節點自動修復功能；可外接配合多種傳感器節點模塊，進行溫濕度、壓力、加速度、光感應、聲音檢測數據采集；支持外接直流電源、干電池、USB 口供電方式。本發明支持GPS衛星定位、GPRS無線通訊模塊、RFID射頻模塊、傳感器板模塊、USB藍牙模塊、WIFI無線網卡模塊、指紋識別模塊、條碼掃描模塊、微型打印機模塊、攝像頭模塊、RFID讀卡器及標簽套裝。
具體實施例方式本發明定位于高校物聯網專業應用和物聯網實驗室建設，集成多種傳感器模型以 及多種無線組網模式，可運行多種物聯網網絡構架，提供了眾多實驗例程和典型應用，便于學生熟悉和掌握物聯網的原理和實際應用。本發明包括硬件設備、軟件資源、實驗資源三大部分。實驗資源包括基于CC2431/S3C6410X的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗，可以完全滿足物聯網和嵌入式相關專業的教學科研需求。硬件包括各種傳感器節點廣譜氣體傳感器、熱釋紅外傳感器、三軸加速度傳感器、壓力傳感器、溫濕度傳感器、接近開關/紅外反射、聲響開關/光敏、干簧門磁/霍爾開關。本發明ZigBee無線模塊采用TI的CC2431芯片解決方案，配套完善的Z-Stack軟件協議棧，在PC機端使用IAR Embedded Workbench集成開發環境,編程采用標準的C51代碼，方便學生學習、容易上手。本發明ZIGBEE模塊連接多種傳感器，配套基于CC2431的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗等豐富、詳解的實驗指導文檔與實驗代碼。本發明可以在嵌入式網關的QT圖形界面中顯示ZigBee無線節點的相關網絡信息和傳感器數據，并且可以通過觸摸點擊的方式進行人機交互。嵌入式網關處理器采用S3C6410X微處理器，該處理器具有內置硬件視頻圖像編解碼器及加速器，優化的外部存儲器接口、高速視頻采集子系統和高速數據傳輸通道，同時還配有8"液晶觸摸屏和豐富的接口資源，可完成網絡處理作業，并運行Iinux操作系統，網絡性能出色，還配有基于物聯網網關應用的綜合實例。控制器本身也可用于高端嵌入式教學，科研開發及高性能移動終端設計。
權利要求
1.ー種物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法，其特征在于，可同時提供CC2431/S3C6410X的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗。
2.根據權利要求I所述物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法，其特征在于，傳感器節點包括廣譜氣體傳感器、熱釋紅外傳感器、三軸加速度傳感器、壓カ傳感器、溫濕度傳感器、接近開關/紅外反射、聲響開關/光敏、干簧門磁/霍爾開關。
3.根據權利要求I所述物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法，其特征在干，ZigBee網絡節點使用處理器CC2431，內置硬件定位引擎及增強型8位51單片機；含有豐富的I/O端ロ、內置溫度傳感器、A/D和各種常用外圍接ロ(定時器、UART、DMA、中斷、AES加密協處理器；符合IEEE802. 15. 4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483. 5M，可自由在16個頻段間切換；無線數據傳輸速率約為20 250kb/s ;具有片內128K的可編程Flash，和8K的RAM ；工作電壓2. OV-3. 6V，超低功耗，支持休眠及喚醒功能；支持TI官方Z-Stack2006協議棧，兼容Z-Stack2007/Pro協議棧，可方便快速進行二次開發；支持TI Z-Stack自帶的輪詢操作系統，支持多任務處理；支持Z-TOOL軟件、Packet Sniffer邏輯分析儀；基于IAR 51集成開發環境的工程仿真調試環境；支持形狀網、樹狀網和網狀(Mesh)組網方式；支持路由中繼功能、網絡節點自動修復功能；可外接配合多種傳感器節點模塊，進行溫濕度、壓カ、カロ速度、光感應、聲音檢測數據采集；支持外接直流電源、干電池、USB 口供電方式。
4.根據權利要求I所述物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法，其特征在于，本發明支持GPS衛星定位、GPRS無線通訊模塊、RFID射頻模塊、傳感器板模塊、USB藍牙模塊、WIFI無線網卡模塊、指紋識別模塊、條碼掃描模塊、微型打印機模塊、攝像頭模塊、RFID讀卡器及標簽套裝。
全文摘要
本發明提供一種物聯網嵌入式實驗系統及其實現方法，屬于物聯網嵌入式實驗系統領域，用以提供一種將嵌入式開發技術應用于物聯網的實驗室系統及其實驗方法。本發明集成多種傳感器模型以及多種無線組網模式，可運行多種物聯網網絡構架，提供了眾多實驗例程和典型應用，便于學生熟悉和掌握物聯網的原理和實際應用。本發明的實驗資源包括基于CC2431/S3C6410X的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Zigbee網絡通訊實驗、及上位機軟件交互控制實驗，可以完全滿足物聯網和嵌入式相關專業的教學科研需求。
文檔編號G09B23/18GK102855793SQ20111017770
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者楊永玲 申請人:上海邁輝信息技術有限公司