LGWL-WD01型物聯網綜合實驗實訓臺

一、平臺簡介
LGWL-WD01型物聯網綜合實驗實訓臺是一款覆蓋各種主流無線通信技術與下一代互聯網技術、面向物聯網三個層次知識點的綜合實驗實訓平臺。平臺采用模塊化設計，包含 433M 探測區、ZigBee 傳感區、Bluetooth4.0 傳感區、 WiFi 傳感區、IPv6 傳感區、智能網關與網關擴展區、ZigBee 強電控制區、計算機通信接口以及電源供電區等。平臺傳感區集成了多達十六種傳感器節點，涵蓋433M/ZigBee/BT/WiFi/IPv6 各種無線傳感器網絡模塊與 ZigBee 強電控制模塊；網關采用 Cortex-A8（A9）處理器，具有 3G/4G 新一代移動互聯網通信模塊、以及GPS/北斗定位模塊。平臺提供無線傳感網絡協議、數據采集控制程序、網關 GUI 應用程序、數據庫管理程序、網絡監控等各種軟件資源，支持 PC 與 ARM 架構的二次開發與應用；具有詳細的硬件設計電路圖、豐富的實驗例程以及完善的實驗指導書，非常適合高校物聯網專業教學、實驗、實訓、科研開發。

二、平臺特點
全面覆蓋物聯網各層知識點，傳感層包含 16 種不同類型傳感器，3 種以上控制設備；短距離通信網絡包含 433M 無線網絡、ZigBee 無線傳感網、Wi-Fi 無線網絡、藍牙無線通信、IPv6 無線網絡、RFID 射頻識別等。網關集成 3G/4G 新一代移動通信網絡、WiFi 無線通信模塊以及用于嵌入式開發的各種輸入輸出設備。網關可運行 Android 或 Linux 操作系統，用于 Android 移動開發與 Linux 開發。
平臺由實訓桌與控制臺組成，采用全鋼結構，平臺牢固，耐磨；實訓桌底部安裝有帶剎車功能的萬向輪，可以靈活，方便的移動設備；控制臺是實現物聯網采集與控制的主體，尺寸：長 1470mm×寬 750mm×高 760mm；
1、塊化設計，應用形式多樣：嵌入式網關、傳感器節點通過插針或插件方式與底板連接。節點采用供電與固定一體的巧妙安裝方式，使用靈活，既可固定在實驗箱底板上使用，也可單獨取出，作為移動節點用于各種實訓項目。
2、傳感器類型豐富：支持溫濕度、火焰、光敏、壓力、光線、煙霧、加速度、顏色、RFID 低頻、霍爾、紅外學習、繼電器控制、遙控按鍵控制、語音識別、指紋識別等多達三十種傳感器，更換傳感器調理板即可改變節點傳感器類型。
3、多種短距離無線傳感器網絡融合：集成 433M、ZigBee、WiFi、藍牙、IPv6 五種頻段傳輸傳感器信息。433M 采用自定義協議棧傳輸信息，ZigBee 節點使用Z-Stack2007 協議棧，藍牙采用 BLE4.0 協議棧，IPv6 使用 6LowPAN 協議棧。
4、多種接入互聯網的方式：以太網、3G/4G、WiFi 等，任意選擇傳輸方式。
5、支持多種主流操作系統的嵌入式網關：采用 Cortex-A8 網關，可升級 Cortex-A9 網關。核心板和接口底板通過郵票方式可靠連接，具有高主頻（1Ghz）、大存儲容量（8GB）、大內存容量（512MB）的特點，集成 ZigBee、WiFi/BT 二合一、3G/4G通信、GPS 定位等多種無線通信模塊，具有 WIFI 網絡、有線網絡、3G 網絡自由切換功能；具有陀螺儀、加速度等方位感知傳感器支持，網關默認選用 Android 操作系統，也可使用 Linux 操作系統。
6、長距離通信模塊：包括以太網（有線）、WiFi、3G/4G、GPS 等。
7、提供紅外自學習模塊，可學習空調、電視機、DVD、功放等紅外遙控設備；
8、采用品牌漏電斷路器，保障人身安全和防止設備因發生漏電造成的事故。
三、硬件資源
平臺主要包括 433 頻段、ZigBee、藍牙、WiFi、IPv6 等無線傳感器網絡傳感與控制節點、嵌入式網關、PC 機以及其他輔助硬件設備。詳見下圖：

四、軟件架構
1、無線傳感器網絡軟件：可以選擇 433、ZigBee、藍牙、WiFi、IPv6 無線通信協議，將傳感器與控制設備組成一個無線傳感器網絡，實現信息的無線傳輸。
2、智能網關無線傳感器網絡管理軟件：具有本地化工作模式與物聯網工作模式。默認是本地化工作模式。
處于本地化工作的網關，主要運行 Android 或嵌入式 Linux 系統下的無線傳感器網絡管理軟件，匯聚當前網關管理的 433、ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等傳感器節點信息，控制相關的設備。Android 下的網關應用程序是采用 Eclipse或 Android Studio 結合 JAVA 語言開發的 GUI 圖形化應用程序界面。Linux 下的網關應用程序是采用 QT4.7.3 函數庫與 QT C++開發的 GUI 圖形化應用程序界面。
可以將智能網關接入物聯網云平臺，用戶只需注冊登錄到云平臺，錄入當前網關的信息，就可以利用智能終端，隨時隨地查看現場網關的信息、網關管理節點的實時數據和歷史數據、歷史數據曲線等。
3、上位機 PC 端的無線傳感器網絡管理軟件：433 主機、ZigBee 協調器、藍牙主機、IPv6 主機可以通過串口連入 PC 機，在 PC 機上采用 Visual Studio 2012&MSDN與 SQL SERVER 開發無線傳感器網絡管理軟件，實現傳感節點采集信息與控制信息的無線傳輸，代替嵌入式網關。

Android 下智能家居環境監測界面 Linux WSN 節點網絡拓撲圖

五、典型實驗
1、ZigBee：短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

基本射頻實驗		實驗 5	信息單播、廣播、組播實驗
實驗 1	點對點通信實驗	實驗 6	多點自組網實驗
實驗 2	RSSI 測量實驗	實驗 7	樹型網絡拓撲建立實驗；
實驗 3	發射功率設置實驗	實驗 8	★基于 Z-Stack2007 協議棧溫濕度節點與協調器的無線傳輸；
實驗 4	無線信道設置實驗	實驗 9	基于 Z-Stack2007 協議棧多節點與協調器的無線傳輸；
實驗 5	隨機序列發生器實驗	實驗 10	★基于 GenericApp 的 ZigBee 節點數據采集與控制綜合實驗。
實驗 6	AES 安全協處理器實驗	ZigBee 協議棧擴展實驗
實驗 7	射頻通信實驗 I(數據包誤碼率測試)	實驗 1	SampleApp 實驗
實驗 8	射頻通信實驗 II（Light&Switch）	實驗 2	SimpleApp 無線串口實驗
實驗 9	射頻通信實驗 III(頻譜分析儀)	實驗 3	TransmitApp 網絡吞吐量測試實驗
ZigBee 協議棧實驗		實驗 4	SensorDemo 網絡傳感器實驗
實驗 1	★Z-Stack2007 協議棧 GenericApp 原程序移植實驗	實驗 5	ZOAD 空中升級實驗
實驗 2	基于 Z-Stack2007 協議棧的點對點數據傳輸實驗	實驗 6	HomeAutomation 家庭自動化實驗
實驗 3	Z-Stack2007 協議棧分析實驗	實驗 7	Smart Energy 智能能源實驗
實驗 4	Z-stack2007 協議棧綁定實驗	實驗 8	ZigBeeRF4CE 實驗

2、藍牙：短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

基本射頻實驗		實驗 12	系統睡眠與喚醒
實驗 1	OSAL 初探	實驗 13	從機廣播
實驗 2	系統定時器	實驗 14	主機通信實驗
實驗 3	LED 點燈	實驗 15	BLE 藍牙 4.0 協議棧啟動分析
實驗 4	LED 閃爍	實驗 16	基于 BLE 協議棧的溫濕度采集實驗
實驗 5	串口輸出	實驗 17	基于 BLE 協議棧的振動檢測
實驗 6	串口雙工收發	實驗 18	基于 BLE 協議棧的光照度檢測
實驗 7	普通按鍵輸入	實驗 19	基于 BLE 協議棧的光敏檢測
實驗 8	AT 命令初步	實驗 20	基于 BLE 協議棧的雨滴檢測
實驗 9	看門狗實驗	實驗 21	基于 BLE 協議棧的火焰檢測
實驗 10	多任務處理	實驗 22	基于 BLE 協議棧的霍爾開關檢測
實驗 11	數據加密	實驗 23	基于 BLE 協議棧的繼電器無線控制

3、短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

實驗 1	實驗 1 WiFi AT 命令配置實驗	實驗 9	WiFi AP 無線網絡熱點實驗
實驗 2	實驗 2 WiFi AT 命令配置 STA 實驗	實驗 10	WiFi AP 兼容 Station 實驗
實驗 3	實驗 3 WiFi AT 命令配置 AP 實驗	實驗 11	WiFi 傳感器采集實驗
實驗 4	實驗 4 WiFi 單片機控制實驗	實驗 12	WiFi 繼電器控制實驗
實驗 5	實驗 5 WiFi 單片機串口實驗	實驗 13	WiFi RSSI 實驗
實驗 6	實驗 6 WiFi 單片機通用 IO 口實驗	實驗 14	WiFi 連接服務器數據傳輸實驗
實驗 7	實驗 7 WiFi 接入無線路由器實驗	實驗 15	WiFi 作為服務器數據傳輸實驗
實驗 8	實驗 8 WiFi SOKET 編程實驗	......

4、Andorid 部分典型實驗

★1.網關 Andorid 平臺快速建立：	5. LED 項目實驗：
實驗一燒寫 uboot 到 SD 卡	整體架構分析；Android 源碼中編寫硬件驅動；編寫 HAL 層；編寫 JNI 層；編寫 SERVICE 層；編寫 app 軟件；代碼編譯與使用；
實驗二使用 sdfuse 燒寫系統：
實驗三使用 fastboot 燒寫系統
2.嵌入式 Andorid 開發環境的建立實驗：	6.ANDROID 基礎實驗
實驗一 Android 編譯環境的安裝：安裝 Linux 主機環境、安裝必要的軟件包；安裝合適的 JDK、解壓 Android 源碼；	LED 控制、ADC 采樣、按鍵檢測、PWM 蜂鳴器測試；串口通信實驗、數據庫使用實驗；播放器使用，幀動畫播放；服務器-客戶端網絡編程；
實驗二編譯 uboot
實驗三配置編譯 Linux 內核
實驗四編譯 Android	★7. Android 下 WSN 應用開發實驗
3. Android 系統的測試與使用	（1）串口通信編程實驗
★4. ANDROID (WINDOWS)開發環境建立：	（2）ZigBee 節點數據采集與控制: 溫濕度、三軸加速度、光線、光敏、數字氣壓、繼電器、火焰、雨滴、RFID、振動、紅外對射、空氣質量等節點。
實驗一 JAVA 環境建立，安裝 JDK
實驗二 ECLIPSE 安裝
實驗三 ANDROID SDK 安裝
實驗四 ADT 安裝	（3）藍牙節點數據采集與控制實驗
實驗五創建、刪除和瀏覽 AVD（模擬器）	（4）WiFi 節點數據采集與控制實驗

5、Linux 部分典型實驗

1. ★網關 Linux 平臺快速建立	5. 多媒體硬件編解碼測試實驗
實驗一 Uboot 燒寫	實驗一、配置編譯運行源碼實驗
實驗二 Linux 內核燒寫	實驗二、H264, MPEG4，H263 等硬解碼實驗
實驗三燒寫 ubifs 根文件系統	實驗三、圖像輸入輸出及 H264 解碼實驗
2. 嵌入式 Linux 開發環境的建立	實驗四、四窗口顯示及 3D 加速測試實驗
實驗一 VMware ubuntu 的安裝	6. 嵌入式 qtopia2.2.0/Qt4.7.3 應用程序
實驗二交叉編譯鏈與 mkcramfs 的安裝	實驗一含 Qtopia2.2.0 與 Qt4.7.3 的根文件系統制作實驗
實驗三安裝 nfs 服務器	實驗一含 Qtopia2.2.0 與 Qt4.7.3 的根文件系統制作實驗
實驗四 u-boot 配置與編譯	實驗二 Qtopia2.2.0 圖像界面庫的編譯實驗
實驗五 Linux 內核配置與編譯實驗	實驗三 Qt4.7.3 庫編譯實驗
3. 嵌入式 Linux 接口驅動測試實驗：	實驗四 Qt4.7.3 庫的測試實驗：
實驗一 LED 測試實驗	7. Qt4.7.3 庫的 WSN 應用開發
實驗二 ADC 測試實驗	★Qt-creator 環境搭建實驗；
實驗三按鍵檢測實驗	★基于 Qt4.7.3 的 hello world 實驗；
實驗四 PWM 蜂鳴器控制實驗	★基于 Qt4.7.3 的 ZigBee 節點數據采集與控制實驗：溫濕度、光線、光敏、數字氣壓、繼電器、遙控按鍵、火焰、雨滴、結露等節點。
實驗五串口測試實驗
4. 嵌入式 Linux 基礎實驗
實驗一 shell 編程實驗	基于 Qt4.7.3 的藍牙節點數據采集與控制實驗
實驗二 Hello world 實驗	基于 Qt4.7.3 的藍牙節點數據采集與控制實驗
實驗三多線程實驗	基于 Qt4.7.3 的 WiFi 節點數據采集與控制實驗
實驗四多進程實驗	基于 Qt4.7.3 的 WiFi 節點數據采集與控制實驗
實驗五網絡編程實驗—服務器/客戶機實驗	基于 Qt4.7.3 的 IPv6 節點通信實驗
實驗六 Makefile 實驗	......
實驗七進程間通信實驗

6、典型實訓案例

1、基于 Qt 的 WSN 網絡采集、控制實驗
2、基于 Qt、Android 的 WSN 網絡拓撲建立實驗（Android）
3、基于 Qt、Android 的智能環境監控實驗

上一篇：LGWL-STM01型物聯網移動機器人教研平臺
下一篇：LGWL-WD02型物聯網視頻監控實驗實訓平臺

LGWL-WD01型 物聯網綜合實驗實訓臺

LGWL-WD01型物聯網綜合實驗實訓臺