北邮社物联网应用技术教学包实验指导

实验篇感知层实1、实了解光敏二极管的光电特性了解光电管输出光电流与入射光的照度（或通量）的关系2、元器件准光敏二极管、LEDs(红、黄、绿3、实光敏二极管特上是类似的,其管芯是一个具有光PN结，具有单向导电性，无光照时,有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，反向电流很（一般小于0.1微安），此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反N“光电导”的变化而相应变化敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极路图中文字符号一般为VD。光敏三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。光敏三极管因输（一）暗电流测用遮光罩遮住光电器件模板,电路中反向工作电压接15V，打开电源，微安表显示的电流值即为暗电流，或用万用表测负载电阻RL上的压降V暗，则暗电流L暗=V暗/R。一般锗光敏二极管的暗电流要大于硅光敏二极管暗电流数十倍。U201处放置光敏二极管。如下图所示光敏二极管连接反向工作电压+15VGND将22MΩ电阻连入电路用遮光套将光敏二极管套上，遮光将万用表连入电电压记录暗电流测试的电值本步骤实验结束后，关闭电源开关暗电（二）光电流测电路不变，点亮LED，用万用表直流电压档测得RL上的压降光,光电流L光=V光/RL将光敏二极管连接反向工作电压，分别接+15V、GND1kΩ电阻连入电路用遮光套将光敏二极管和LED发光二极管套在一将万用表连入电电压记录光电流测试的电值本步骤实验结束后，关闭电源开关（三）变化情况。光照特性电将光敏二极管连接反向工作电压，分别接+15V、GND2kΩ电阻连入电路用遮光套将光敏二极管和LED发光二极管套在一将电流表串联入电路，连接万用表通过改变电压来改变LED的光强， 通过实验测量得到的数据可以进一步加工处理，如使用EXCEL，做出统计曲线。或者NILabview的测控软件进行数据处1、实学会使用万用表和示波器了解热敏电阻、铂电阻、AD590集成温度传感器工作原理，了解几种温度传感器的R-T特性2、元器件准热敏电阻、铂电阻、AD590、万用3、实（一）（TC）（NTC（NTC），温度越高，电阻值越低。R=R0*exp{B*(1/T-其中，R-温度T(K)时的电阻值，R0-温度T0(K)时的电阻T(K)=t(℃)+273.15实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材误差。为了方便使用，常取环境温度为25℃作为参考温度（即T0=25℃）。则NTC热敏电阻的电阻-温度关系式可以写成：RT/R25=expBN(1/T-（二）铂电常用的热电阻主要有铂电阻和铜电阻。铂电阻在0630.7℃以内时，电阻和温度的关系为：式Rt—温度为T时的铂电阻阻R0—温度为0℃是铂电阻的阻A—常数，A=3.9083*10-3℃-1B—常数，B=-5.775*10-7℃-1100Ω。其测量范围通常为-200~650℃。 （三AD590 OGDEVICES公司的单片集成两端感温流源。其主要特性如流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数：式中，Ir—流过器件(AD590)的电流，单位为μAT—热力学温AD590的测温范围为AD590的电源电压范围为4～30V，可以承受44V正向电压20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为精度高，AD590在-55℃~+150℃范围内，非线性误差仅为±0.3℃4、实验内容和步（一）将热敏电阻固定在实验板使用万用表来测量电阻的阻值变化。查看室温下的电阻阻值。用手指接触热敏电阻，查看电阻值变化。记录实验数据完成实验后，关闭设备电源，将热敏电阻取通过实验测量得到的数据可以进一步加工处理如使用EXCEL，做出统计曲线。也可以使用NILabview的测控软件进行 （二）铂电将铂电阻固定在实验板使用万用表来测量电阻的阻值变化。查看室温下的电阻阻值。用手指接触铂电阻，查看电阻值变化。记录实验数据完成实验后，关闭设备电源，将铂电阻取下通过实验测量得到的数据可以进一步加工处理如使用EXCEL，做出统计曲线。也可以使用NILabview的测控软件进行 （三依照下图在面包板上连接好电子器件，使用万用表测量T1202之间的电阻值，调节RP1201，直到电阻值为10kAD590接线柱及电路原理P1201连接+15V接线即使用万用表测量T1202间的电压变化记录电压数值，除以电阻值10k。得到流过器件的电流(μA)，完成实验后，关闭设备电源，将器件全部取通过实验测量得到的数据可以进一步加工处理如使用EXCEL，做出统计曲线。也可以使用NILabview的测控软件进行 5、思使用热敏电阻及t100测温，还可以使用1mA恒流源来实现。观察电压变化，也可使用abVIW编程完成实验。比较几种温度传感器的测量方式以及测量精准度1、实了解驻极体麦克风的工作原理使用动态信号分析仪 麦克风信号，实时分析麦克风所得信号的幅频和相频响应。2、元器件准驻极体麦克风、动态信号分3、实格低廉，应用非常广泛。驻极体话筒的内部结构如图所示。驻极体麦克风结由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路接法有两种：D接电源正极，源极SDSD和源极。将万漏极。极D与电源正极间接一漏极电阻RDD经电容C输出。源极S驻极体麦克风实验原理4、实验内容和步依照电路图所示在面包板上搭建电路，连接好麦克给放大器供电，依次连接+15V，GND，-15V观察波形，随时保存数据。形仪时，注意通道设置。通过实验测量得到的数据可以进一步加工处理如使用做出统计曲线。也可以使用NIabview的测控软件进行和的传感器做出数据来源的选择，使实验操作更加方便。如图：设置选择窗1、实了解三轴加速度传感器的工作原理学会使用加速度传感器2、元器件准三轴加速度传感器、万用表、示波3、实（0g为1.65VAI通道来（g一般取9.8N/kg）三轴小量程加速度传感 物件上有12个引脚，定义如下：Pin1：3.3V电压源Pin2：5V电压Pin3GND，即地Pin4Xout，X轴方向的电压输出端Pin5Yout，Y轴方向的电压输出端Pin6：Zout，Z轴方向的电压输出端Pin7 休眠控制（0-休眠，1-工作Pin8、10、12：NC悬空管Pin9：0g_detect，用来选择传感器灵敏度 其中，3.3V和5V电压源只需要用其一即可。提供5V的选项是为了方便不提供3.3V的使用场合。物件上使用的传感器是scale公司的MMA7361L型号。其灵敏度的选0g_detect端口做选择，实验中可以将该引脚悬空，那么使用的就是在1.5g的Range状态下的灵敏度：800mV/g根据下面两幅图示，当物件正面朝上平放时，三个轴的输出为XOUT@0g=1.65V，YOUT@0g=1.65V，ZOUT@+1g=2.45当物件正面朝下平放，三个轴的输出电压为XOUT@0g=1.65V，YOUT@0g=1.65V，ZOUT@-1g=0.85可根据图示一一对应各个位置静放时，所对应的三轴电压数4、实验内容和步按照加速度传感器的引脚定义连线。物件的pin2连接pin3连接地GND，pin4连接通道1，pin5连接通道2，pin63，原型板的GND连接GND。物件上的其他管脚都悬空在示波器测试面板中，设置物理通道1、2、3，采样率、最大向的数据。转换物件的上下左右前后的位置，观察三轴加速度传感器三个方向的数据。实验结束后，关闭电源对 到的加速度传感器的三组电压数值做后期的分析，分析各个轴的加速度值。是否可以使用该传感器编写一些软硬结合的小游戏？五、磁场感知试1、实了解直流电机的工作原了解霍尔IC传感器的工作原2、元器件准直流小电机（2-4.5V）、霍尔3、实直流电机机，其将电能转换为机械能；当电机作发电机运行时是直流发电机，1W以内，在4.5V电压对应的转速为6500转分钟，2V电压对应转速为2000转分钟左右。AI通道就可以到脉冲。ICE.H.霍尔于1879年发现：一块矩形导体或半导体材料在磁强度为Bz的磁场中,在垂直于磁场的方向有电流x通过试件，在既垂直于磁场Bz、又垂直于电流x的方向将产生电场y,这就是霍尔效应用霍尔器件测量磁场强度时是用恒定电流法还是用恒定电压法，要考虑多方面的因素：如磁场强度和霍尔电压间的线性误差、灵敏度的温度系数同样工艺条件制造的器件的性能分散程度等用霍尔器件测量磁场强度的特点是器件很小很（可以放在窄缝中，有很高的准确度灵敏度和稳定性还有很宽的工作温度范围制造霍尔器件的半导体材料主要是锗、硅、砷化镓、砷化铟、锑化铟等。一般用N型材料,因为电子迁移率比空穴的大得多，器件可以有较高的灵敏度。在轿车电 经常可以看到“霍尔”（Hal）这个名称，例如桑塔纳2000点火系统就有一只霍尔传感器，专门给发动机电控单（CU提供电压信号轿车的自动化程度越高微电子电路越多，就越怕电磁干扰而在汽车上有许多灯具和电器件尤其是功率较大的前照灯空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流使机械式开关触点产生电弧产生较大的电磁干扰信号采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象霍尔器件通过检测磁场变化转变为电信号输出可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化例如位置位移角度角速度转速等等并可将这些变量进行二次变换可测量压力质量液位流速流量等霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。4、实验内容和步连接霍尔IC，给霍尔IC供电，左正右负，连接+5VGND霍尔IC的输出端，左正右负，将其连接至示波器通道在电机的转轴上添加一个带有磁铁块的圆片，使用直流可调电源给直流电机供电。在测试面板中设置为标准的TTL信号。使用Counter计数，统计霍尔输出端口的标准的TTL信号脉abVIW例程MeasDigequencyoweq1Ct.vi来测量电机频率。实验结束后，保存记录数据RFID1、实通过实验，体验RFID技术的基本特性，掌握RFID天线的基础知识，在安装部署RFID天线时能使RFID 能够正确操作示波器，能够正确连接示波器和2、元器件准 1套、有源和无源 各1张，抗金1张、供电电源、示波3、实RFID技术的基本工作原理 进入磁场后，接收解读器发的射频凭借感应电流所获得的能量发送出在中的产品信息（无源或），或者由主动发送某一频率的信（有源或主动），解读器信息并后，送至信息系统进行有关数据处理，完成与标识物的信息感知。一套完整的RD系统，是由阅读器与电子RD通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识上传送出在识别时从识别器发出的电（调制成无线电频率的电磁场。包含了电子不需要处在识别器100毫等交互式业务。4、实验内容和步连接示使用CH1CH2探头分别连接到示波器设备的PIN2上设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以按照默观测信号：在RFD 和RID 之间放置金属板，通示波器观测从电子 返回的信号了解并评估金属环境对天线工作的影响如果条件允许可以加入铁氧体再通过示波器观测从电子返回的信号了解并并评估铁氧体在这种环境下对天线工作的影响Zigbee实验-MyApp实验1、实基于Z-StackRF通信的MyApp。通过Coordinator编译与PC连接，通过PC传达周围节点传送的温度、照度、湿度等，通过Router或EndDevice编译执行周期性测量温度、照度、湿度值，通过RF传送。通过实验，加强对网络层Zigbee标准的理解。加强对Z-Stack的结构及运行方式的理解。【注意】销售CC2431 的TI公司提供了可以在此 序只支持通过IAR公司的EW80517.30B以上的编译器进行编译。HostPC,2个以上的微尘，IAR编译器，FLASH工具，USB线等3、实Zigbee技术igBeeigBee协议是基于IEE802.15.4标准的，由EEE802.15.4和igBee共同制定。IEE802.15.4工作组制定igBee协议的物（HY和控制层（MAC层协议。igBee成立用于2002igBee协（NWK（APigBee协议由物理层HY)控制子层MACNWK(APL及安全服务提供层S)五块内容组成。其中HY层和MAC层标准由EE802.15.4标准定义，MAC层之NWK层，APL层及SSP层，由ZigBee标准定APL层由应用支持层(APS)框架(AF)以及ZigBee设备对象(ZDO)及ZDO管理平台组成。ZigBee协议igbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线CDMA网或GSMigbee网络数传模块类似移动网络的一个，在整个网络范75Zigbee网络云南某地的一个Zigbee控制网络。不同的是，igbee网络主而建立；每个价值一般都在百万元以上，而每个igbee“”却不到1000元每个igbee网络节点不仅本身可以与和可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;除此之外，每一个igbee（D（RD）无线连接。（1）ZigBee堆栈每个igBee设备都与一个特定类别pofie领域中的互通作业性设备是由类别定义的，并以应用对象ApplcatonObjects)的形式实现。每个应用对象透过一个端点连接到igBee堆栈的余下部份，它们都是组件中可寻址的组件。从应用角度看通讯的本质就是端点到端点的连接例如一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的 设备进行通讯目的是将这些灯点亮)。端点之间的通讯是透过称之为丛集的数据结构实现的这些丛集是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器在特殊应用中使用的丛集在类别中有定义。每个接口都能接收用于输入)或发送(用于输出丛集格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理应用程序可以透过端点0与ZigBee堆栈的其它层通讯，因而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为igBee设备对象D0。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。所有端点都使用应用支持子层AP提供的服务。AS透过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和固定服务，因此能够适配不同但兼容的设备，如带灯的开关。APS使用网络层NWKNWK备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以透过igBee设备对象(DO)对网络参数进行配置和存取。（2） MACIEEE802.15.4标准为低速率无线个人局域网络 N）义了OSIHY层定义了无线射频应该具备的特征，2450MHz波段和868/915MHz2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的讯息信道。868/915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps915MHz支持10个数据速率为40kbps的讯息信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通讯。它负责设立与网络的MAC。igBee堆栈的不同层与802.15.4MAC透过服务接取点A进APigBee堆ZigBee安全安全机制由安全服务提供层提供然而值得注意的是系统的整体安全性是在类别级定义的这意味着类别应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全每一层MAC网络或应用层都能被保护，为了降低 要求，它们可以 安全 。SSP是透过ZDO进行初始化和配置的要求实现先进加密标准AEigBee规格定义了信任中心的用途信任中心是在网络中分配安全 的一种令人信任的设备。ZigBee堆栈容量和设ZigBee标准规定可以在一个单一的网络中容纳65535个节点，所有的ZigBee网络节点都属于以下三种类型中的一种：Cooriator不论igBee要有一个并且只能有一个CoordinatorCoordinatorCoodinator节点，网络仍然可以正常的工作。但是如果Coodinator还负责提供路由路径，比如说在星形网络的拓扑结构中，Coordinator就不能被关闭，而必须持续的处于工作状态。同样如果Coodiantor在应用层提供一些服务，比如Co-odinatorbindng，Co-odinator也必须持续的处于工作状态。Co-ordinator在网络层的任务是：选择网络所使用的频率通道，ordinator通常还会提供信息路由，安全管理和其他的服务。Router：如果ZigBee网络采用了树形和星形，拓扑结构就需要用到Router这种类型的节点。节点通过他加入网络。需要注意的是通Router节点不能够休眠。EndDevice：EndDevice节点的主要任务就是发送和接收信息。通常一个EndDevice节点是电池供电的，并且当它不在数据收发状态的时候它通常都是处于休眠状态以节省电能。需要说明的是EndDevice节点不能够转发信息也不能够让其他人加入网络。ZigBee协议的消息格一个ZigBee消息由127个字节组主要包括以下几个部MACNWK报头该报头包含了消息的实际源地址及最终的目的地址，APS报头该报头包含了配置IDID及当前消息的目的终端。APS有效载荷：该域包含了待应用层处理的ZigBee协议ZigBee协议帧格ZigBee协议定义了两种帧格式：KVP关键值对及MSG消息KVPZigBee规范定义的特殊数据传输机制，通过一种规定来标准化数据传输格式和内容，主要用于传输较简单的变量值格式MSG：是ZigBee规范定义的特殊数据传输机制，其在数据传输格式和内容上并不作规定，主要用于的数据流或文件数据等KVP帧是 的比较规范的信息格式采用键值对的形式按一种规定的格式进行数据传输。通常用于传输一个简单的属性变量值；而MG帧还没有一个具体格式上的规定，通常用于多信息，复杂信息的传输。KVP、MSG是通讯中的两种数据格式。如果将帧比作一封邮件那么信封邮票地址人名等信息都是帧头帧尾里面的信件内容就是特定的数据格式KVPMSG据具体应用的配置文件（Profile）KVP一般用于简单属性数据，MSG用于较复杂的，ZigBee协议中的两类地ZigBee网络协议的每一个节点皆有两个地址64位的IEEEMAC地址及16位网络地址一个使用ZigBee协议通信的设备都有一个全球唯64MAC地址24OUI40位厂家分配地址组成，OUI可通过IEEE分配得到，由于所有的OUI皆由IEEE指定，因此64IEEEMAC地址具有全球唯一性。igBee16位的网络地址。由此，设备便可使用该地址与网络中的其它设备进行通信。寻址方MAC广播：要想通过广播来发送消息，应将信息包MAC报头中的目的地0xFF。此时，所有射频收发使能的终端皆可接收到该该寻址方式可用于加入一个网络、查找路由及ZigBee协议的其它查找功能ZigBee协议对广播信息包实现一种应答模式输时间被耗尽为止数据传输机信道空闲，直到检测到信道为空后设备会传输该帧。若目的设备为F（全功能设备应始终保持开启R（精简功能设备RD设RD的D父节点向RDRD上电RXRD相应的D父节点应拥有足够的RAM空间，以便为子节点缓冲信息。若子节点没有在规定的时间内请求信息，信息将被丢失。ZigBee无线网络的形首先，由ZigBee协调器建立一个ZigBee网络。一开始，ZigBee协调器会在允许的通道内搜索其它的ZigBee协调器。并基于每个允许通道中所检测到的通道能量及网络号，选择唯一的16位PANID，建立自己的网络。一旦一个新网络被建立，ZigBee路由器与终端设备就可以加入到网络中了。网络形成后，可能会出现网络叠及PANID 的现象协调器可以初始化PANID 改变一个协调器的PANID与信道，同时相应修改其所有的子节点。通常，ZigBee设备会将网络中其它节点信息 空间canDuaton1分钟的时间来执行一个扫描请求，对于igBee路由器与终端设备来说，只需要执行一次扫描即可确定加入的网络。而协调器则需要扫描两次，一次采样通道能量，另一次则用于确定存在的网络。ZigBee网络可以实现星型、树型和网状三种网络拓扑形式ZigBee alAreaNetwork的缩写于区别Channel中，不同的节点群组，只有属于同一个PAN的节点之间才能相互通讯。Channel通常翻译成ZigBee所使用的频率范围从2400MHz2483.5MHz16个通道络的设备必须位于同一个通道MAC地址/Extended MAC地址是网络设备的一个一标识码，这一编码具有全球唯一性，由IEEE进行管理短地址NetworkAddressZigBee装置加入一个PAN中时，会由上一层父节点分配一个16位地址，用于网络内节点之间的标识Co-ordinatorZigBee网络中的一种网络设备的角色定义，用以控制整个PAN，每一个PAN都必须有Co-ordinator，如控制器板。RouterZigBee网络中的一种网络设备的角色定义，用以转发数据，延伸ZigBee网络的规模。如传感器板EndDeviceZigBee网络中的一种网络设备的角色定义为网络ofie每一个igBee的网络设备都应该使用一个Poie,PofieHC或者是无限传感器网络WN)，另外定义了设备的类型还有设备之间的信息交换规范。ofie分为两种，一种是公共的Poile,这种Pofie通常由某个组织发布，用于实现不同厂商生产的igBee设备之间可以互相的通讯使用，私有的oie通常只是在公司内部或者项目的内部的一个默认的标准。AppObj全称为ApplicationObjects。凡是和一个应用的相关的操作和数据都可以属于AppObj。Cluster“簇”。它定义了endpointendpoint之间的数据交换格式。Cluster包含一系列有着逻辑含义的属性。通常profile都会定义自己的一系列cluster每一个endpoint上都会定义自己发送和接收cluster。另外需要说明的是两个特殊的endpoint定义，endpoint0用于配置和管理整个ZigBee设备，通过这endpoint,应用可以和ZigBee协议栈的其他层进行相关的初始化和配置和这个endpoint接口的是ZigBeeDeviceObject（ZDO）另外一endpoint255，这endpoint用来向所有的endpoint进行广播241-254是保留的endpoint，用户在自己的应用中ApplicatonsuppotsublayerBindngNetworklayer完成了大部分的网络功能包括网络的建立拓扑、程序就是建立在这个层次上的。ZigBee协议栈的主要工作内容就是 Z-Stack程序TI公司的Z-Stack的原型最早是为了TI公司销售的CC2431Developmentkit而开发的。1）IAR编译IAREmbeddedWorkbench（简称EW）的C/C++交叉编译器和EW今天已经35种以上的8位/16位/32ARM的微处理器结构，对不同的微处理器提供一样直观用户界面。EW包括：嵌入式 管理器和C-SPY调试器。使用IAR的编译器最优化最紧凑的代码， 主页完 就可以安装有30天限制版IAR编译器。完成了IAR编译器安装，运行IAR编辑器，如果顺IAR编辑器启动界IAREmbeddedWorkbench集成的编译器主要产品特征：(1)高效PROMable代码；(2)完全标准C兼容；(3)内建对应的程序速度和大小优化器；(4)目标特性扩充；(5)版本控制和扩展工具支持良好2）Z-Stack的运行结事实上如果想要分析一个Z-Stack，将需要像本书一样厚的纸张，因此我们没有分析Z-Stack的功能，而只研究Z-Stack重要的运行构造。Z-Stack从通信结构上分为 、etwork、ZDO等文件夹，有包含硬件控制相关文件的HALM调试ecuit（安全mai（程序的开始igbeeDescipor信息的文件的Tools文件夹和包含相当于-tackOS的文件的OAL文件夹。4、实验内容和步评估板A作为节点上电启动后负责建立启允许绑定功能；评估板B作为传感节点，上电启动后加入网络，并自动发起绑定请求，待节点建立绑定后，将到的温度和电压值发送到节点；评估板ALED5闪烁表示温度数据正估板B接收到温度数据时，LED7闪烁；评估板ALED6闪烁表示电压数据正在发送，当评估板B接收到电压数据时，LED8闪烁。评估板A连接电脑的串口，用户通过超级终端可以观察到温度和电压数节1 节点网络形成流 节点上电后首先经历一系列初始化工作最终在sapi 取NV的启动模式选项时， sizeof(uint8),&startOptions);判断为非自动启动，因此看 节点的LED_2闪烁HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,操作系统等待其他发生当按下按键S1后，由于在sapi层了按键，因此会发送KEY_CHANGE消息至sapi层，当收到KEY_CHANGE消息后，sapi层的任务处理函数调用： *)pMsg)- *)pMsg)->keys然后将设备逻辑类型（协调器）写入到NV写入到NV：zb_WriteConfiguration(ZCD_NV_LOGICAL_TYPE,sizeof(uint8), sizeof(uint8),&startOptions);最后重新启动重新启依然进入通过任务处理函数对进入进行处理，当NV的启动模式选项时，判断为自动启动，然后调用：紧接着调用ZDO层的初始化设备函 在该函数中设置了NV网络状态，并修改了当前设备状态：networkStateNVZDO_INITDEV_NEW_NETWORK_STATE;devState=DEV_INIT;ZDApp_NetworkInit(extendedDelay); osal_set_event(ZDAppTaskID,ZDO_NETWORK_INITZDO层的任务处理函数对网络初始化进行处理，即启 ZDO_StartDevice(DEFAULT_SUPERFRAME_ORDER);此时将改变设备状态为协调器启动devState=并根据设备逻辑类型和启动模式调用NWK层网络形成请求数 zgDefaultStartingScanDuration,beaconOrder,superframeOrder,false其中，个域网ID号和默认通道号在f8wConfig.Cfg中定义-- //11-外扩个域网ID号在ZGlobals.c中定义 NWK层通过调用MACPHY层相关功能函数执行一些列网络形成动作后，NWK层将接收到网络形成反馈，即：DO_NetwokomatonConirmCB（）设置网络启动 ：osal_set_event(ZDAppTaskID,ZDO_NETWORK_START);ZDO层任务 此时将改变设备状态为协调器，并且保证电源供电devState=DEV_ZB_COORD;osal_pwrmgr_device(PWRMGR_ALWAYS_ON);而且设置ZDO状态改变 osal_set_event(ZDAppTaskID,ZDO_STATE_CHANGE_EVTZDO层任 处理函数将执行ZDO更新网络状 处理ZDO_UpdateNwkStatus(devState此时搜索端点列表寻找曾经在sapi 过的端点号并且ZDO状态改变消息发送给这些端点zdoSendStateChangeMsg(state,*(pItem->epDesc-而且确 节点（此时为协调器）的16位网络地址和64IEEE地址当sapi层接收到ZDO状态改变消息后，sapi层的任 处函数将进行处SAPI_StartConfirm(ZB_SUCCESS最终将改变设备的应用状态为启动状态myAppState=2、传感节点加入网络流当传感节点上电后，首先经历一系列的初始化工作，最终在层设置进 ，然后通过任 处理函数对 进行处理 NV的启动模式选项时， sizeof(uint8),&startOptions);判断为非自动启动，因此看到传感节点的LED_2闪烁HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,操作系统等待其他发生当按下按键S1后，由于在sapi层了按键，因此会发送KEY_CHANGE消息至sapi层，当收到KEY_CHANGE消息后，sapi层的任务处理函数调用： *)pMsg)- *)pMsg)->keys然后将设备逻辑类型（终端设备）写入到NV，并将自动启动模式写入到NV：zb_WriteConfiguration(ZCD_NV_LOGICAL_TYPE,sizeof(uint8), &startOptions);重新启依然进入通过任务处理函数对进入进行处理，当NV的启动模式选项时，判断为自动启动，然后调用：紧接着调用ZDO层的初始化设备函 在该函数中设置了NV网络状态，并修改了当前设备状态：networkStateNVZDO_INITDEV_NEW_NETWORK_STATE;devState=DEV_INIT;ZDApp_NetworkInit(extendedDelay); osal_set_event(ZDAppTaskID,ZDO_NETWORK_INITZDO层的任务 ZDO_StartDevice((uint8)ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType,devStartMode,DEFAULT_SUPERFRAME_ORDER);此时将改变设备状态为设备发现网devState=并调用请求发现网络函数 zgDefaultStartingScanDuration);其中，通道号为协调器所在通道NWK层通过调用MACPHY层相关功能函数执行一发现网络动作后，NWK层将接收到发现网络反馈 networkDesc_t*NetworkList)其中，网络参数列表为该网络详细的网络参数。并将其中的ID、逻辑通道、版本号和扩展个域网ID号组成网络发现确认消息发送至ZDO层： sizeof(ZDO_NetworkDiscoveryCfm_t),(uint8*)&msg)此时将改变设备状态为正在加入网devState=ZDO层接收到该消息后，任务 *)msgPtr)- *)msgPtr)- gicalChannel,ZDO_Config_Node_Descriptor.CapabilityFlags);NWK层通过调用MACPHY层相关功能函数执行一请求加入网络动作后，NWK层将接收到请求加入网络反馈，即ZDO_JoinConfirmCB(uint16PanId,ZStatus_tStatus发送加入网络指示消息至ZDO层 sizeof(osal_event_hdr_t),(byte*)NULL);ZDO层接收到该消息后，任 处理函数将执行处理加入络函数设置ZDO状态改 osal_set_event(ZDAppTaskID,ZDO_STATE_CHANGE_EVT由于IAR设置了节点选项，所以采用电池供电：osal_pwrmgr_device(PWRMGR_BATTERY);ZDO层任 处理函数将执行ZDO更新网络状 处理ZDO_UpdateNwkStatus(devState此时搜索端点列表寻找曾经在sapi 过的端点号并且ZDO状态改变消息发送给这些端点zdoSendStateChangeMsg(state,*(pItem->epDesc-而且确定传感节点（此时为终端设备）16位网络地址和64IEEE地址当sapi层接收到ZDO状态改变消息后，sapi层的任 处函数将进行处SAPI_StartConfirm(ZB_SUCCESS最终将改变设备的应用状态为启动状态myAppState=并且设置经绑定延迟后发 节 osal_start_timerEx(sapi_TaskID,MY_FIND_COLLECTOR_EVT,myBindRetryDelay);3 节点与传感节点绑 myAppState=通过按下按键S1可以开启允许绑定功能zb_AllowBind(0xFF允许绑定的实质即开启匹配描述符响应afSetMatch(sapi_epDesc.simpleDesc->EndPoint,节点允许绑定的时间范10s，即允许其他节10s内如果需要取消绑定连接，则可以通过按下按键S2，解除绑定：zb_AllowBind(0x00);解除绑定的实质即关闭匹配描述符响应afSetMatch(sapi_epDesc.simpleDesc->EndPoint, 传感节点的sapi层任务 *)NULL其中64IEEE目的地址为NULL。所以将设定目的地址模式为16位网络地址，而且此地址为广播地址：destination.addrMode=destination.addr.shortAddr= 因此簇号为SENSOR_REPORT_CMD_ID的簇是输出簇该簇对于采 sapi_epDesc.simpleDesc->pAppOutClusterList将尽量与一个处于允许绑定模式的设备进行匹 sapi_epDesc.simpleDesc- *)NULL,0其中，地址模式destination为16位网络地址模式；16位网络地址为广播地址程序配置文件AppProfId0x0F10输入簇数目1入簇为：SENSOR_REPORT_CMD_ID；输出簇数目为：请求匹配描述符函数最后调fillAndSend(&ZDP_TransID,dstAddr,Match_Desc_req,len其中，传输序号ZDP_TransID0开始逐步递增；目的地址模式和地址dstAddr为16位网络地址模式和广播地址；命令ID为Match_Desc_req；数据包长度len为：nwkAddr+ProfileID+NumInClusters+NumOutClusters，单位为字节该函数最终通过调用无线发送数据包函数将匹配消息（Match_Desc_req）发送出+1),(uint8*)(ZDP_TmpBuf-transSeq,ZDP_TxOptions,AF_DEFAULT_RADIUS其中，目的地址afAddr16位网络地址模式和广播地址；端点号为：端点0，命令ID号为Match_Desc_req；发送选项为ZDP_TXOptions，即TXOption=0；跳数为AF_DEFAULT_RADIUS，即Radius=0x14。并且将绑定标志位设置成绑定请求，即：采集节点的 接收到外界输入的数据后，ING_MSG_CMD，ZDApp层任 处理函数将进行理ingData( ingMSGPacket_t*)msgPtr然后根据ClusterID（这里是Match_Desc_req）查找结构体数组 ingMsg_t*inMsg该函数最终将发送匹配描述符响应至传感节点 inMsg->SecurityUse)该函数实质调用匹配描述符响应的API函数 zAddrType_t*dstAddr,byteStatus,uint16nwkAddr,byte*pEPList,byteSecurityEnable该函数最终调 txOptions)其中txOptions=AF_MSG_ACK_REQUEST。该函数最终仍然（感节点）： (uint16)(len+1),(uint8*)(ZDP_TmpBuf-1),transSeq,ZDP_TxOptions,AF_DEFAULT_RADIUS传感节点的 接收到外界输入的数据后，ING_MSG_CMD，ZDApp层任 处理函数将进行理ingData( ingMSGPacket_t*)msgPtr该函数将绑定响应消息发送至sapi层ZDO_SendMsgCBs(&inMsg即msgPtr->hdr.event=ZDO_CB_MSG;osal_msg_send(pList->taskID,(uint8*)msgPtr);sapi层接收到绑定响应消息后交由sapi层任 处理函数理SAPI_ProcessZDOMsgs( ingMsg_t*)pMsgAPI函数APSME_BindRequest()，函数：zb_BindConfirm(sapi_bindInProgress,ZB_SUCCESS修改应用层状态为绑定状态myAppState=并开 和发送数据 节点4、传感节点发送数传感节点设置了2种周期 ，周期分别 myTempReportPeriod myBatteryCheckPeriod);2个均由sapi层任务处理函数处理数据的第（TM_RORT和电压报（BATTRY_REORT数据的第2个字节为调用温度函数（myApp_ReadTempeatue()）和电压函数（myApp_ReadBatey()节点：zb_SendDataRequest(0xFFFE,SENSOR_REPORT_CMD_ID,2,pData,0,AF_ACK_REQUEST,0);其中，命令ID号均为SENSOR_REPORT_CMD_ID由于已经与节点建立绑定联系以目的地址设为0xFFFE。AF_DataRequest(&dstAddr,&sapi_epDesc,commandId,len,pData,&handle,txOptions,radius);其中，txOptions=AF_ACK_REQUEST，另外温度和电压函数实质是CC2530内部的温度传感器和电压传感器所根据将原始数据进行，ADCCON3=(HAL_ADC_REF_125V|HAL_ADC_DEC_512|while(!ADCIF);value=ADCL;value|=((uint16)ADCH)<<ADCCON3=(HAL_ADC_REF_125V|HAL_ADC_DEC_128|while(!ADCIF);value=ADCL;value|=((uint16)ADCH)<<以上过程结束，观察 的温度和电压数据Zigbee实验——PacketSniffer1、实掌握协议分析工具的使用方通过此工具更加深入分析Z-Stack的结构；理解ZigBee的协议组成。2、元器件准CC2431节点至少两个；装有WindowsXP系统的PC；IAR开发环境；TI公司的FlashProgrammer；TI公司的PacketSniffer2.14。PacketSnifferRF硬件节点专门进行协议分析的应用软件其用于显示 硬件节点捕获到的信息包括对PHY、ETWORK/SECURITY、APPLICATIONFRAMEWORKAPPLICATIONPROFOCES等各层协议上的信息包进行分析和 此外，它还支持多种RF协议栈，通过过滤器可将想要的信息方便地 4、实验内容和步打开工程Packet_Sniffer编译 节点程序，首 协调器节点的程序组建网络，分别打开协调器、路由器及终端节点的电源添 节点，通过USB接口将Sniffer节点连接至PC上用PacketSniffer软件抓取到的数据Zigbee实验——Z-Tool的定位实1、实掌握定位方法2、元器件准CC2431节点至少两个；装有WindowsXP系统的PC机；IAR开发环境；TI公司的FlashProgrammer；TI公司的Z-Tool。3、实，传感器节点的位置识别是对于传感器网络的运行是非常重要的行监测时技术是目前被大量使用的GP波或者RF通信的能量或传送速度为基础来测定距离的技术。，位置识别方法可以分成以输入数据为基准测定距离基础的方法（知道自身位置的节点法中，使用最多的是利用固定的3点和它们之间距离的三角测量方角测量方法是指以固定的3个节点的位置信息以及移动节点与以确定移动节点的准确位置，这种方法被称为三角测量法，如下图示

NodeFixedNode

FixedNode

FixedNodeNode移动节点可以存在的位置（固定节点1个） 的位置（固定节点2个）FixedNode

Node

FixedNodeFixedNode移动节点可以存在的位置（固定节点3个RSSI值的定所谓ESSI（ReceivedSignalStrengthIndicator接收的信号强度指示），指对周围节点将传输的数据的电波强度进定的值。依据节点间的坐标和信号强度及以 可以计算出实际距离RSSI=-（10nlgd+式中，RSSI值为在工作信道上开始接受数据包后，8个符号周期中测定的信号能量平被转换为一个8bit二进制数添加到数据包中向上层传输；d为发射节点与接受节点之间的距离，单位为n反映了在具体的环境下信号能量随收发器间距离增加而衰减的n值是通过查表得到的整数A为天线全向模式下距离发射节点1m处接收信号的RSI绝对值，与信号发射强度有关。A值与n（程序中为5次RSI平均值，然后将自己的坐标和计算的RSI的平均值回复给盲节点。4、实验内容和步骤打开工程，默认情况在C:\TexasInstruments\Z-Stack-1.4.3-\Projects\zstackSamples\LocationCC2430DB\下编译及节点程序。首先协调器节点的程序，将要运行协调器程序的节点与PC连接，将编译的结果和文件到与PC连接的节点中。如果结束，退出Debugging模式，PC与连接的节路由节点和终端节点方法相同，需要注意的是路由节点在Workspace中设定TypeRouterEB；终端节点在Workspace中设定TypeEndDeviceEB。为提高定位的准确度4个参考节通过USB接口连接Sink节点与PC打开Z-Tool软件，可以看到参考节点发送的自己的位置信息配置参考节点的位置获取盲节点信息思考RSSI定位的原理是什应用层实1 建设特实验充分考虑物联网的项目特点和主流技术相结合的需求为学生提供一个“体验+实践”的开放环境。智能家居实验充分体现“聪明、安全”无处不在。门禁系统将潜在的 阻挡在电梯间之外，安保系统将全程记录你出现的位置始终将你的安全放在第一位这一切只需要你轻轻晃动 即可完成无卡的尴尬将离你远去访客的到来将在家中对讲显示屏上清晰反映提前一步开启温暖的笑容傍晚步入家中温暖的 水徐徐 的音乐缓缓闭合的窗帘伴随着厨房设备清脆的提示音你可以享受为自己预备好的晚餐清晨的喧闹即将开始的时候在你关门的一瞬间家安静了省电模式将呵护着你的口袋平静中安全模式紧紧的保护着这个温馨的家始终如一的守护她随时随地通过3G网络反映家中情况让你 进的道“”术。2、方智能家居系统组或电脑进行控制，对家里的情况了如指掌。系统结构组系统结构框网络系统系统功能描和各子系统组成，本系统具备以下功能：家庭安全防范：智能安防可以实 闯入、火灾、煤气漏。一旦出现警情，系统自家居系统发出信息，同时启动控模式、起早模式；窗帘、门窗等； 多种控制模式联动控（如回家开门后灯窗帘空调等按照既定执行策略开启联动工作）。定时控制（如早上起床时间到后，闹钟响起，开启窗帘， 音乐）。智能化控制（通过各种传感器如温度光感湿度传感器等实现智能家居的主动性动作响应如监控火灾时自动断电，燃气 时自动关闭气阀并打开窗户和换气扇根据亮度自动调节开关窗帘，下雨时自动关闭窗户等）。多种途径控制（可通过触摸屏、网页、 等不同方式控制家庭设备）。实施方方案一、智能家居真图如下：智能家居实、 写器、智能开关220V（控制电视、音响 、风扇等）、灯、（三色、白炽灯 灯）、电动窗帘、3G通信模块、无线探测（温度、湿度、光感、红外接近、烟雾、压力、红外对管）特点：体验性强，同时管理程序开放开发接口，学生可以编写ython来对（境；缺点:不利于多个学生同时进行实践。如下：智能家居模、 制直流电机）、灯光（白炽灯 灯）、3G通信模块、无线探测、（温度、湿度、光感、红外接近、烟雾、压力、红外对管）特点将所有的模块浓缩到一个模拟的智能家居机柜里几个学生一组可以在这个平台上开发验证程序并也有相对直观的演示效果在 中可提供多组学生同时进行实验。缺乏现场实施经验的支撑，不利于学生工程实践意识的提升。方案三、智能家居真实环境+模型特点：模型板家居系统全部模块化，与真实家居系统采用统一的模块加入到真实的环境中进行。模性能参功功能特模性能参功功能特点：1、可以在所有光源（包括光下工作。2量环境光和近距离红外光。3可以分别配置环境光和接近感应的中断阈值1、监测室内环境可以配置触发中断之前需要达到阈值的次数1/4/8/16次达到阈值后再触发中断。4、非线性0.5。5正比。6、环境光检测可以选择125或2000勒克斯（lux）的量程。7、消除环境中红外噪声（包括阳光）。8、超低功耗：