物联网无线嵌入式教学平台立项书

1、物联网无线嵌入式教学平台立项书甲方（委托方）：联系电话：乙方（开发方）：联系电话：文档信息：版本：V1.0.0项目：物联网无线嵌入式教学平台密级：内部模板版本：V1.0.0修订记录：日期版本修订描述作者2010-03-19V1.0.0制定文档余文曌修订内容：版本修订内容V1.0.0完成该文档的初始设计目 录1. 引言引言.41.1 编写目的.41.2 预期读者.41.3 需求背景.41.4 总体目标.41.5 术语及缩略语.42. 概述概述.42.1 需求概要.42.2 一般约定.43. 项目实现框架项目实现框架.53.1 总体结构 .53.2 物联网网关实现方案 .63.2.1 硬件部分实现

2、方案.63.2.2 软件部分实现方案.63.3 物联网终端实现方案 .63.3.1 硬件部分实现方案.63.3.2 软件部分实现方案.64. 产品细节产品细节.64.1 硬件.64.1.1 客户端部分.64.1.2 网关部分 .74.2 程序.74.3 代码文档.75. 实施总体方案实施总体方案.75.1 进度安排 .75.2 计划时间安排 .85.3 验收标准 .81. 引言引言1.1 编写目的编写目的本文档主要有两个目的：一是规范项目的需求，主要是指最终产品的指标。以用于项目验收。二是对项目的开发时间，经费等问题以文档形式记录。1.2 预期读者预期读者项目交办单位，承办单位。1.3 需求背

3、景需求背景本项目将基于嵌入式硬件环境，通过无线网络环境搭建物联网教学平台，并通过该平台为高校相关专业学生提供物联网实验环境。1.4 总体目标总体目标采用广泛应用的无线网络协议 zigbee 极其相关技术作为无线互联解决方案，并以ARM+linux 平台为基础，通过 ARM 作为物联网网关和各类物联网设备终端共同模拟无线嵌入式物联网环境。1.5 术语及缩略语术语及缩略语物联网，即通过射频识别（RFID） 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。作为新一代互联网络形

4、式，物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，具有广泛的发展前景，我国高度关注与重视物联网的研究，并开始着力进行相关领域的人才培养与储备。2. 概述概述2.1 需求概要需求概要项目需求简要概述如下（详细的项目需求请参阅系统需求说明书）：1.对物联网终端的本体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储，动态属性需要先由传感器实时探测。2.可选择的物联网终端，如测温、测压等多种设备，能使用多种设备进行属性采集。3.通过识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。4.通过无线网络构建物联网实验平台网络层，并通过合适的网络协议以确定的数据格式

5、进行传输。2.2 一般约定一般约定3. 项目实现框架项目实现框架3.1 总体结构总体结构图 1 实验平台总体结构示意图本实验平台结构如图 1 所示，大体可以分为两部分，即物联网网关及物联网终端。其中，物联网终端部分主要任务是分布于网关周围各处，并且实时通过无线传输将传感器测得数据反馈回物联网网关进行显示。而物联网网关的主要功能是通过无线传输的方式接受连接入网的各物联网终端反馈回的传感器信息，并采用图形界面的方式显示物联网的网络拓扑结构，并将各终端的传感器信息显示于 LCD 以供实时观察。3.2 物联网网关实现方案物联网网关实现方案3.2.1 硬件部分实现方案硬件部分实现方案硬件设备需求 ARM

6、 实验板，实验板配套 Zigbee 模块实现方法物联网网关硬件部分将基于 ARM 教学实验板搭建，再配上实验板配套的 Zigbee 模块之后,便可在 Zigbee 协议下接收发送指令至物联网终端。3.2.2 软件部分实现方案软件部分实现方案Zigbee 无线传输协议 在 ARM 上加上 Zigbee 模块之后，利用 Zigbee 模块 API 函数，编写相应的程序，达到组网通信的目的。ARM 平台上的网关应用程序 在 ARM 平台上基于 Qt IDE 设计 GUI 应用程序，能够达到显示物联网网络拓扑图结构，及实时查看相应网络终端传感器信息的目的。3.3 物联网终端实现方案物联网终端实现方案3

7、.3.1 硬件部分实现方案硬件部分实现方案硬件设备需求 无线龙 CC2430 无线单片机，配套 Zigbee 模块，传感器扩展板，各种传感器（如红外，温湿度，广谱气体，压力传感器，GPS，GPRS 等）实现方法物联网终端硬件部分将基于无线龙 CC2430 无线单片机搭建，再配上配套的 Zigbee 模块及某一传感器之后,便可实时获取传感器，并将其通过 Zigbee 无线模块发送到物联网网关。3.3.2 软件部分实现方案软件部分实现方案Zigbee 无线传输协议 在无线龙 CC2430 无线单片机上安置 Zigbee 模块之后，利用 Zigbee 模块 API 函数，编写相应的程序，达到组网通信

8、的目的。无线龙 CC2430 无线单片机传感器检测发送程序 在无线龙 CC2430 无线单片机平台上，利用提供的传感器 API 函数，采用 C51 语言进行程序编写，获取传感器相应信息，并通过串口方式向 Zigbee 模块提供数据，最终通过Zigbee 模块向物联网网关发送实时信息。4. 产品细节产品细节4.1 硬件硬件4.1.1 物联网终端部分物联网终端部分（1）无线单片机：博创 CC2431 模块 8（2）zigbee 网络：协调器模块 1，Packet Sniffer 逻辑分析仪 1（3）传感器模块：以下模块中选择 8 种进行开发（博创公司）表 1 基础传感器模块一览表传感器传感器传感器

9、功能传感器功能广谱气体传感器用于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等烷烃类气体的探测热释红外传感器用于探测红外特征辐射，可感知人体，小动物的热源，适合做热释红外物体运动检测；三轴加速度传感器X、Y、Z 三方向加速度测量，测量范围8g 全量程线性测量、I2C 总线接口、可产生 2 路外部中断压力传感器测量范围 0-4.5kg，电阻应变型传感器，测量精度、灵敏度高，适合做小量程高精度测量温湿度传感器相对湿度和温度测量、全量程校准，全静态时序控制，数字格式输出、有自动休眠功能，体积小，功耗低接近开关接近开关/红外反射红外反射高灵敏度触碰开关，适合检测触摸和碰撞；反射式红外传感器，可应用循迹检

10、测，位置检测等领域声响开关/光敏可检测声音和光照强度，并具有报警指示灯，可以应用在道路交通，楼宇声光检测等领域干簧门磁/霍尔开关机械和数字式磁敏传感器，可用于磁场检测以下为高级传感器模块表 2 高级传感器一览表传感器传感器传感器功能传感器功能GPS 卫星定位模块串口输出符合 NMEA0183 协议，定位精度 2.5 MCEP，可采集经纬度、高度等信息GPRS 无线通讯模块串口输入符合 AT 指令协议，可实现通话控制及短信业务等；RFID 射频模块可对短距离标签进行鉴定和读写指纹识别模块滑动式触摸指纹识别，对生物指纹进行鉴别和数据库对比管理条码扫描模块激光条码扫描，可对一维条码进行识别及管理微型

11、打印机模块可进行字符、汉字及特殊格式的文字打印RFID 读卡器及标签套装可以外接 RFID 读卡器并对标签进行识别处理4.1.2 物联网网关部分物联网网关部分（1）ARM 实验板（及相关调试下载工具）+触摸液晶屏 1（2）ARM 实验板配套 Zigbee 模块 14.2 程序程序C+/C 语言；汇编语言。4.3 代码文档代码文档（1）物联网终端文档：Zigbee 传输协议、传感器驱动（2）物联网网关文档：Zigbee 传输协议、GUI 用户界面5. 实施总体方案实施总体方案5.1 进度安排进度安排第 1-5 天（共 5 天）：物联网终端单片机驱动调试+ARM 网关驱动调试；第 6-13 天（共 8 天）：Zigbee 网络调试；第 14-20 天（共 7 天）：ARM 网关