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序號

名稱

技術參數

1

IPv6 多網融合全功
能實驗箱

包含 IPv6 多網融合全功能實驗箱主體、RFID 識別套件、傳感與檢測套件三部分。能滿足《傳感器原理及應用》、《識別技術及應用》、《嵌入式系統(tǒng)及應用》、《無線通信技術》等核心課程基礎教學。能瞞足《傳感器與智能檢測》、《感知識別應用實踐》課程實訓。
一、IPv6 多網融合全功能實驗箱主體
總體功能：
能夠組建藍牙、WiFi、IEEE802.15.4、ZigBee 四種短距離無線網絡，實現數據的無線傳輸；能夠組建 LoRa、NB-IoT、4G 長距離無線網絡，實現數據傳輸。能夠通過 LoRa 網絡無線收發(fā)傳感器數據，在保證 NB 網絡鋪設完成的條件下將傳感器數據通過 NB-IOT 網絡接入平臺；具有通過 4G 網絡接入平臺的功能。通信協(xié)議支持 TCP、UDP、CoAP 協(xié)議。能夠使用 Web 應用系統(tǒng)查看傳感器采集節(jié)點上報的 JSON 數據包，并支持手動編輯 JSON 包下發(fā)命令控制執(zhí)行器。
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(wěn)定可靠。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，最大支持 1920*1080高清數字輸出；
（ 8 ）LVDS 液晶屏接口：單通道，最大支持1920*1080；
（9）攝像頭接口：1 路 CMOS 并行接口，最大支持 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 基礎功能模塊（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.NB 無線傳感網網關（1 個）支持 LoRa 等無線傳感器網絡數據解析，采用標準 JSON 數據包通過 NB-IoT 網絡接入平臺，實現遠程數據傳輸，支持 UDP 協(xié)議、CoAP 應用協(xié)議；LoRa 模塊、NB-IoT 模塊，均采用插針與 STM32F103主板連接；
NB-IoT 模塊采用 BC95 無線芯片，可配置使用電信網絡接入平臺，850MHz 工作頻段，支持 3GPPRel-13 以及增強型 AT 指令；通信速率可 達100kbps，靈敏度：-129dBm，+23dBm 功率輸出；
 
模塊板載 SHT10 溫濕度傳感器及 LED 指示燈，實現本地溫濕度遠程采集及 LED 遠程控制；支持LoRa 無線傳感器節(jié)點遠程采集及執(zhí)行器遠程控制。
網關板載 2 路 JTAG 調試接口，支持 STM32 處理器及無線通信模塊的調試；板載 1 路 RS232 調試接口、功能按鍵、組網狀態(tài)指示燈等。
供電：DC5V。
4.ZigBee 協(xié)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(xié)議棧的方案，具備 Zigbee 建網功能，具有 2 個組網狀態(tài)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(fā)送命令。具有 2 個組網狀態(tài)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(jié)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，最高主頻 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(tài)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(xié)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(tài)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（2 個）：采用 UART 接口的內置協(xié)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（2 個）：采用 UART 接口的內置 TCP/UDP/HTTP 協(xié)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(zhí)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(xié)議棧組網通信方案，與 Zigbee 協(xié)調器組網，實現傳感器數據的雙向交互。
（5）LoRa 通信模塊（2 個）：采用 STM32+LoRa模塊組網通信方案，采用 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；支持 FSK、GFSK、LoRa 調制方式；可視、開闊，超遠通信距離 5km 傳輸；與 LoRa主機點對點通信，實現傳感器數據的雙向傳輸。
3）傳感器模塊（12 個）
傳感器模塊數量不小于 12 個。包含紅外對射模塊、繼電器模塊、光敏模塊、溫濕度模塊、振動傳感器模塊、步進電機控制模塊、LEDBEEP 聲光報警模塊、三軸加速度傳感器模塊、霍爾傳感器
模塊、紅外接近傳感器模塊、氣體結露模塊、氣
壓傳感器等。支持傳感器采集和執(zhí)行器控制實
驗。傳感器模塊插針接入，可直接插到無線傳感
網節(jié)點接口板上，支持替換，提供各類傳感器接
口板的原理圖和技術手冊。
接口包含 GPIO/IIC/SPI/PWM/電源/地等信號。
軟件資源：
1.嵌入式操作系統(tǒng)：
無線傳感器節(jié)點處理器支持 Contiki2.7 操作系
統(tǒng)，內嵌 IPv6 協(xié)議棧；節(jié)點 CC2530 處理器支持
Z-Stack2007 協(xié)議棧。
A9 網關處理器支持 Linux3.4、QT4.8、Android4.4
或更高版本，提供 Linux 操作系統(tǒng)外設硬件接口
及應用模塊的驅動測試程序。
2. 網關操作系統(tǒng)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(tǒng)支持一鍵燒寫雙系統(tǒng) Android 和 Linux，可
一鍵切換。
3.支持嵌入式開發(fā)所必須的功能：
可基于 Android 系統(tǒng)設置 WIFI（支持開啟 AP 熱
點）聯網、Ethernet 聯網，無線藍牙傳輸，支持
模擬攝像頭信號接入、HDMI 音視頻輸出（支持
1080P）。
二、RFID 識別套件
共 5 個模塊，位于附件盒，可獨立于實驗箱使用。
（1）125K 低頻模塊（1 個）
采用 STC11F04E 主控，與 125K 射頻卡基站模塊
進行數據交互，支持射頻信息通過串口、zigbee
無線兩種模式與上位機或 android 網關進行通
信。
 
板載 RS232 串行接口、ZigBee 通信模塊，可通過
雙位撥碼開關切換。
支持標準：125K ID；
讀卡距離：0-10cm；
讀卡時間：1-2ms；
工作頻率：125KHz；
支持卡片類型：TEMIC 5557、EM4305 可讀寫系列
通訊方式：RS232 和 Zigbee
供電電源：DC5V；
（2）13.56M 高頻模塊（1 個）
采用 MSP430 單片機主控，與 TRF7970 高頻基站
電路進行數據交互，支持射頻信息通過 RS232 串
口、Zigbee 無線兩種方式與上位機或 android 網
關進行通信。
板載 RS232 串行接口、ZigBee 通信模塊，可通過
雙位撥碼開關切換。
控制芯片：MSP430F2370；
支持標準：ISO15693；
讀卡距離：0-10cm；
讀卡時間：1-2ms；
工作頻率：13.56MHz；
通訊方式：RS232 和 Zigbee
供電電源：DC5V.
（3）915M 超高頻模塊（1 個）
采用 RLM100 超高頻讀寫器核心部件，里面集成
了 PLL、發(fā)射、接受、耦合器以及 MCU 等外設，
通過 API 函數庫控制模塊，支持射頻信息通過
RS232 串口、Zigbee 無線兩種方式與上位機或網
關進行通信。
天線：陶瓷天線
支持標準：ISO18000-6C、EPC GEN 2 標準；
讀卡距離：讀卡大于 50cm， 寫卡距離為讀卡的
 
70%；
讀卡時間：讀每 8 字節(jié)小于 5ms，寫每 4 字節(jié)小
于 25ms；
工作頻率：902~928MHz；
最大 RF 輸出功率：20dBm；
特點：輸出功率可以調整；
通訊方式：RS232 和 Zigbee
供電電源：DC5V。
（4）2.4G 有源模塊（1 個）
采用 nRF24LE1 主控，內部集成 2.4Ghz 無線傳輸
模塊和增強型 C8051 Flash 高速單片機，實現與
2.4G 讀卡器的功能，可與 2.4G 標簽進行無線通
信。支持射頻信息通過 RS232 串口、Zigbee 無線
兩種方式與上位機或網關進行通信。
工作主頻；2.4 GHz ～ 2.483 GHz
讀卡距離：最大 80 米
衰減距離：1-80 米可調節(jié)（距離誤差±15%）
識別角度： 全向
極化方式： 垂直極化或雙極化
通信機制： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機
制
抗干擾性： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾
安 全 性： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵
測
通訊接口：RS232/USB、ZigBee
工作溫度: -40℃～+85℃(工業(yè)級）
工作濕度: 10%～90%RH
電 壓：+5VDC（5VDC）
電 流：≤100mA
（5）智能控制節(jié)點（1 個）
采用高性能 Cortex-M3 32 位微處理器，主頻
72MHz；內存：8KB SRAM，Flash 存儲：128KB。
 
板載 1.8 寸 TFT LCD 顯示屏、舵機、直流電機，
板載無線通訊模塊，可接收無線命令，控制舵機、
直流電機動作。可與其他 RFID 節(jié)點組合，組建
各種物聯網應用場景。
（6）電子標簽
包含 125K 低頻、13.56M 高頻、900M 超高頻、2.4G
有源電子標簽。
三、傳感與檢測套件
共 8 個模塊，位于附件盒。
（1）敏感電阻器檢測模塊（1 個）
含力敏、熱敏、廣譜氣體、結露等傳感器，雙色
燈、蜂鳴器、繼電器等執(zhí)行器。可開展異常氣體
檢測、壓力超限報警等傳感器綜合實驗。
（2）磁電式傳感器檢測電路（1 個）
包含干簧管、霍爾流量等傳感器，雙色燈、減速
電機等執(zhí)行器?？砷_展霍爾測速、干簧管水箱水
位控制、流水線自動加工等傳感器綜合實驗。
（3）壓電式傳感器檢測電路（1 個）
包含振動、超聲波傳感器，雙色燈、蜂鳴器、播
放器等執(zhí)行器?？砷_展車位狀態(tài)檢測、防盜報警
等傳感器綜合實驗。
（4）光電式傳感器檢測電路（1 個）
包含光敏、光強傳感器、繼電器執(zhí)行器。可開展
光照自動調節(jié)、智能照明等傳感器綜合實驗。
（5）紅外傳感器檢測電路（1 個）
包含紅外反射、紅外對射、熱釋電等傳感器，數
碼管、蜂鳴器、LED 燈執(zhí)行器。可開展出入人數
計數、人體紅外報警等傳感器綜合實驗
（6）電容式傳感器檢測電路（1 個）
包含九軸、噪聲、觸摸等傳感器，LED 燈、蜂鳴
器、播放器等執(zhí)行器?？砷_展姿態(tài)監(jiān)測報警、設
備噪聲監(jiān)測等傳感器綜合實驗。
 
（7）采集類傳感器檢測電路（1 個）
包含溫濕度、數字氣壓等傳感器，直流風扇執(zhí)行
器?？砷_展溫度自動調節(jié)等傳感器綜合實驗。
（8）RFID 識別類電路（1 個）
包含 NFC 識別模塊?？砷_展 POS 機支付等傳感器
綜合實驗。
 

2

Android 網關多網
融合拓撲軟件

能夠將藍牙、WiFi、IEEE802.15.4 無線網絡經IPV6 協(xié)議融合在一個拓撲圖中，Zigbee 節(jié)點經ZStack 協(xié)議展示在拓撲圖中；在界面上顯示藍牙、WiFi、RPL802.15.4、ZigBee 等節(jié)點的傳感器數據或執(zhí)行器狀態(tài)；網關界面可顯示傳感器采集的數據、執(zhí)行器的狀態(tài)，顯示藍牙、WiFi、IEEE802.15.4 傳感器節(jié)點的 IPv6 地址，顯示ZigBee 傳感器節(jié)點組網短地址，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(jié)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(zhí)行器的開關。

3

IPv6 無線傳感網綜
合應用軟件

采用 Contiki-2.7 網絡操作系統(tǒng)，內置 IPv6 協(xié)議棧，具有傳感器采集、執(zhí)行器控制，無線組網傳輸的功能，可進行 TCP/UDP/CoAP 網絡通信。具有藍牙、WIFI、IEEE802.15.4 三種通信模塊的驅動傳輸的功能。開發(fā)環(huán)境： IAR Embedded Workbench V7.40 forARM

4

ZigBee 無線透明傳
輸應用軟件

采用 Z-Stack2007 協(xié)議棧，具有傳感器采集、執(zhí)行器驅動控制、自組網無線數據傳輸、數據透明傳輸等功能。采用 Smart RF Flash Programmer和 CC Debugger 驅動燒寫固件。協(xié)議棧：ZSTACK-CC2530-2.3.0-1.4.0開發(fā)環(huán)境： IAR Embedded Workbench V8.10 for8051

5

數值分析應用軟件

運行在 windows7 以上操作系統(tǒng)應用軟件，具有傳感器采樣數據數值分析的功能，支持使用EXCEL2007 文檔存儲，支持文件名自定義，路徑自定義；具有自定義采樣間隔、固定時刻采樣的功能；繪制時域坐標系采樣曲線，能夠選擇任意時間段內有效傳感器的歷史數據進行統(tǒng)計分析，列表顯示被測傳感器的采樣次數、測量值、最大（小）值、算術平均值、偏差、中值、方差、近似標準差、剔除壞值后的算式平均值等；具有傅里葉變換功能，能夠在上位機軟件中顯示傳感器采樣數據傅里葉變換后的頻域圖；具備最小二乘曲線擬合功能，能夠觀察采樣曲線和擬合后曲線的對比圖。開發(fā)環(huán)境：Visual Studio 2013

6

《傳感器原理及應
用》

主要研究力學、熱學、聲學、光學等傳感器原理與性能指標，并能設計一般的檢測電路。通過課程學習，掌握電渦流式傳感器、磁電式傳感器、霍爾傳感器、流量傳感器、加速度傳感器的檢測技術，結合 ARM Cortex-M3 內核的 STM32 處理器的接口技術、通過場景聯動案例方式教學，介紹常用傳感器（能耗類、物理類、探測類、開關控制類、電機控制類、顯示控制類等）的工作原理、驅動方法、采集方法。

7

《識別技術及應用》

主要講解無線射頻識別技術（低頻、高頻、超高頻、2.4G 有源）的工作原理、頻率標準、技術規(guī)范。使用讀寫器、電子標簽，結合上位機應用軟件實現電子標簽信息的讀取、寫入、安全保護等功能；實驗課程重點放在對各個頻段 RFID 模塊的管理、控制和上位機應用，學生可利用開放的通信協(xié)議，編寫上位機應用程序，實現身份識別、圖書管理、模擬收費、門禁管理等各種物聯網應用場景。

8

《嵌入式系統(tǒng)及應
用》

主要研究 Cortex-A9 以上內核的操作系統(tǒng)移植、應用程序開發(fā)、設備上云、工業(yè)互聯網 app 應用開發(fā)等。掌握 Cortex-A9 高性能處理器的嵌入式Linux 系統(tǒng)移植、文件系統(tǒng)制作、Android 系統(tǒng)制作，以及基于 Qt/Android 的可視化應用程序開發(fā)。掌握多種異構網絡通信協(xié)議轉換的編程方法，兼容 RS485、CAN 有線網絡， ZigBee/WiFi/藍牙等無線網絡，和 4G/5G 移動通信網絡，支持物聯網 MQTT、HTTP 協(xié)議，以及協(xié)議轉換。

9

《無線通信技術》

主要講授短距離無線通信網絡相關知識：ZigBee傳感網的拓撲結構、協(xié)議棧工程解析、使用協(xié)議棧函數實現傳感器節(jié)點的數據收發(fā)；WiFi 傳感網通信模塊的 AT 指令集、設置方法、Socket 通信和傳感器節(jié)點的數據收發(fā)；藍牙無線傳感網絡的工作原理、設置方法、網絡特性和傳感器節(jié)點的數據收發(fā)；長距離通信網絡：LoRa 傳感網特點和網絡結構、AT 指令集和傳感網數據收發(fā)；NB-IoT傳感網特點和網絡架構、AT 指令集和傳感網數據收發(fā)；LTE 4G/5G 移動通訊網絡的基本原理、概念、技術特點和應用開發(fā)。

10

《傳感器與智能檢
測》

根據設計要求，確定檢測系統(tǒng)方案，選擇傳感器、設計信號調理電路。使學生初步具有檢測系統(tǒng)分析、設計的能力，為后期測控系統(tǒng)的設計研制打下基礎。

11

 
《感知識別應用實
踐》

 
設計射頻識別應用系統(tǒng)，包括圖書管理應用實驗、身份識別應用實驗、ETC 道閘應用實驗、倉儲出入庫應用實驗、畜牧耳標應用實驗。