新文件---物联网创新实验系统

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目录

第一章 无线传感器网络系统概述..............................................................................1

第二章 OURS-WSN-IOTS 物联网创新实验系统 .....................................................7

1、硬件设备.............................................................................................................................8

2、软件资源...........................................................................................................................13

3、实验资源...........................................................................................................................14

第三章 Z-Stack 简介................................................................................................................16

1. Zigbee .............................................................................................................................16

8. 其他(Miscellaneous).......................................................................................................26

9. 安全(Security).................................................................................................................28

第四章 基于 CC2430 的实验部分 .......................................................................................31

实验一 建立实验环境 IAR.................................................................................................31

实验二 LED跑马灯实验....................................................................................................59

实验三 定时器实验.............................................................................................................63

实验四 串口通信实验.........................................................................................................67

实验五 AD 实验..................................................................................................................72

实验六 外部中断实验...........................................................................................................77

实验七 温湿度传感器实验.................................................................................................81

实验十三 Z-Stack 星状网通讯 .........................................................................................112

实验十四 Z-Stack 树状网通讯 .........................................................................................120

实验十五 Z-Stack MESH 网通讯实验 .............................................................................126

第五章 基于 C8051F120 的实验部分...............................................................................132

实验一 建立开发环境 KeilC ............................................................................................132

实验二 LED灯控制实验..................................................................................................145

实验三 串口通信实验.......................................................................................................149

实验四 ADC 实验 .............................................................................................................156

实验五 中断实验...............................................................................................................164

实验六 定时器实验...........................................................................................................168

II

第六章 嵌入式网关实验部分..............................................................................................202

实验一 VS2005 开发环境的建立.......................................................................................202

实验二 HelloWorld 实验.....................................................................................................241

实验三 串口实验.................................................................................................................245

实验四,五 USB 口实验, SD 卡实验..............................................................................250

实验六 网口通讯实验.........................................................................................................254

实验七 LCD+触摸屏实验 ..................................................................................................257

实验八 GPRS 实验..............................................................................................................261

实验九 WEB Server 实验 ..............................................................................................276

实验十 M2M 实验...............................................................................................................279

实验四 智能农业...............................................................................................................312

实验五 网络化无线传感器服务.......................................................................................316

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第一章 无线传感器网络系统概述

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统（SOC， System on

Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor

Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变

革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通

信方式形成的一个多跳自组织网络。

很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问

各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程

交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的

的新产品也会在几年之内出现。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪

声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。

基于 MEMS 的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些

工业、商业等领域。

无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各

种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟

踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。

美国商业周刊和 MIT 技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络

的局限性。携带能量的有限使得功率控制在各个环节都显得尤为重要，媒体访问控制的研究

旨在降低节点访问媒体时的功耗。

【主要用途】

虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近

几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开

始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：

1. 环境的监测和保护

随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传

感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给

环境带来的侵入式破坏。比如，英特尔研究实验室研究人员曾经将 32 个小型传感器连进互

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担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事 Eric Dishman 称，"在开发家庭用护理技术方面，

无线传感器网络是非常有前途的领域"。

3 军事领域

由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环

境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判

断生物化学攻击等多方面用途。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进

行"智能尘埃"传感器技术的研发。哈伯研究公司总裁阿尔门丁格预测：智能尘埃式传感器及

有关的技术销售将从 2004 年的 1000 万美元增加到 2010 年的几十亿美元。

4 其他用途

无线传感器网络还被应用于其他一些领域。比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，

在传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能：一方面实现数据的采集和处理；

另一方面实现数据的融合和路由，对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综

合，转发路由到网关节点。网关节点往往个数有限，而且常常能量能够得到补充；网关通常

使用多种方式（如 Internet、卫星或移动通信网络等）与外界通信。而传感器节点数目非常

庞大，通常采用不能补充的电池提供能量；传感器节点的能量一旦耗尽，那么该节点就不能

进行数据采集和路由的功能，直接影响整个传感器网络的健壮性和生命周期。因此，传感器

网络主要研究的是传感器网络节点。具体应用不同，传感器网络节点的设计也不尽相同，但

是其基本结构由传感器、处理器、无线传输和电源组成，如下图所示：

无线传感器网络节点典型组成

3

目前，国内外研究人员已经开发出多种无线传感器网络节点，其实这些节点的组成部分

是类似的，只是其应用背景不同，对节点性能的要求也不尽相同，因此所采用的硬件组件有

很大差异。

处理器单元是传感器网络节点的核心，和其他单元一起完成数据的采集、处理和收发。

系列节点大多是采用 Atmel 公司的微控制器。其中，Mica2 节点采用 Atmel 增强型微控制器

和 4 KB EEPROM,拥有 UART、SPI、I2C、JTAG 接口，方便无线芯片和传感器的接入；有