物联网实验指导书

物联网实验指导书四川理工学院通信教研室2014年11月目录前言....................................................1实验一走马灯IAR工程建立实验............................5实验二串口通信实验....................................14实验三点对点通信实验..................................18实验四Mesh自动组网实验...............................21附录...................................................25实验一代码.............................................25实验二代码.............................................26实验三代码.............................................28实验四代码.............................................29四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第1页共33页前言1、ZigBee基础创新套件概述无线传感器网络技术被评为是未来四大高科技产业之一，可以预见无线传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业，同时由于无线传感网络的广泛应用，必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。无线传感器网络技术，主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。数据节点之间的数据传输强调网络特性。数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成，网络具有自组织的特征，即网络的节点可以智能的形成网络连接，连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。网络具有自维护特征，即当某些节点发生问题的时候，不影响网络的其它传感器节点的数据传输。正是因为有了如此高级灵活的网络特征，传感器网络设备的安装和维护非常简便，可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。无线传感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术，正在高速发展，学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。“ZigBee基础创新套件”产品正是针对这一新技术的发展需要，使这种新技术能够得到快速的推广，让高校师生能够学习和了解这项潜力巨大的新技术。“ZigBee基础创新套件”是由多个传感器节点组成的无线传感器网络。该套件综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域，用户可以根据所需的应用在该套件上进行自由开发。2、ZigBee基础创新套件的组成CITE创新型无线节点（CITE-N01）4个物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）1个物联网创新型红外传感器（CITE-S073）1个物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）1个物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121）1个电源6个天线8根CCDebugger1套（调试器，带MINIUSB接口的USB线，10PIN排线）物联网实验软件一套四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第2页共33页2.1CITE创新型无线节点（CITE-N01）■支持IEEE802.15.4标准以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准■2.4GISM工作频率■传输速度250Kbps，最大输出功率10dBm，接收灵敏度-97dBm■MCU：增强型8051MCU，256KFlash■低功耗：主动模式RX，24mA主动模式TX在1dBm，29mA供电模式1（4us唤醒），0.2mA供电模式2（睡眠定时器运行），1uA供电模式3（外部中断），0.4uA宽电源电压范围（2V-3.6V）■液晶屏显示：便于观察实验现象■自带3种传感器：光照传感器，3轴加速度传感器，温度传感器■3个彩灯，5个按键：便于实现多种输入输出组合■锂电池和DC5V两种供电方式可选，锂电池充电时间一般需要4～5个小时，可以使用200个小时，在使用锂电池的情况下，如果长时间不使用，请关闭电源开关2.2物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第3页共33页物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）由CC2530无线模块和超声波传感器底板组成。传感器底板上采用的是两个超声波探头，MCU部分采用SiliconLaboratories公司的C8051F206。超声波传感器底板输出0～2000mm测量距离，并将测量距离发送给CC2530无线模块。传感器底板上有一个彩色灯，通过编程可以显示各种不同颜色，随着测量距离的不同变换不同的颜色。传感器底板与CC2530无线模块间通过串口通信，电平转换为RS232。2.3物联网创新型红外传感器（CITE-S073）物联网创新型红外传感器（CITE-S073）由CC2530无线模块和红外传感器底板组成。传感器底板上件采用的是红外传感器，MCU部分采用SiliconLaboratories公司的C8051F206。红外传感器底板输出0或1开关量，并将开关量发送给CC2530无线模块。传感器底板上有一个彩色灯，通过编程可以显示各种不同颜色，红色表示红外传感器没有检测到物体，绿色表示红外传感器检测到物体。传感器底板与CC2530无线模块间通过串口通信，电平转换为RS232。2.4物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）是由CC2530无线模块和KIONIX公司的3轴加速度传感器KXTF9-1062组成。CC2530可以通过I2C总线读取加速度四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第4页共33页传感器中3轴加速度的值。使用时用2节1.5V干电池供电。2.5物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121）物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121）是由CC2530无线模块和SENSIRION公司的温湿度传感器STH11组成。CC2530可以读取传感器采集的温湿度值。使用时用2节1.5V干电池供电。3、系统连接注意事项：在无线通信过程中，相同信道之间会产生信号干扰，由于所有实验箱在出厂时默认的都是同一信道的演示实验程序。所以在做实验时，为了防止实验箱之间信号的互相干扰，保证实验效果，请同一个实验箱用同一个频率同一个信道，不同实验箱用用不同的频率与不同的信道。打开产品实验箱后，里面包含了搭建系统所需要的所有器件和配件。连接步骤为：1.将所有模块上的天线连接好；2.将CITE创新型无线节点（CITE-N01）、CITE-S073物联网创新型红外传感器和CITE-S063物联网创新型超声波传感器的电源接口与电源进行连接；3.将CITE-S082物联网便携型加速度传感器和CITE-S121物联网便携型温湿度传感器分别装入两节1.5V的干电池；4.在计算机上安装CITE-N01模块的串口驱动；5.将贴有红色圆标签的CITE创新型无线节点（CITE-N01）的MINIUSB端口与计算机的USB串口用提供的A-MINIUSB线进行连接，打开电源开关；依次打开剩下模块的电源开关；6.运行计算机上的CITE-LAB软件。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第5页共33页实验一走马灯IAR工程建立实验1、实验目的了解IAR集成开发环境。学习安装SmartRFFlashProgrammer软件下载程序。2、实验设备硬件：PC机（一台）ZigBee基础创新套件（一套）软件：IAREmbeddedWorkbench开发工具、SmartRFFlashProgrammer软件、CITE-LAB软件3、实验预习要求仔细阅读IAR相关文档，熟悉本节实验步骤。IAREmbeddedWorkbench（以下简称为IAR）嵌入式系统应用程序的开发工具，支持汇编、C和C++语言。它提供完整的集成开发环境，包括工程管理器、编辑器、编译链接工具和C-SPY调试器。IARSystems以其高度优化的编译器而闻名。每个C/C++编译器不仅包含一般全局性的优化，也包含针对特定芯片的低级优化，以充分利用所选芯片的所有特性，确保较小的代码尺寸。能够支持由不同的芯片制造商生产，且种类繁多的8位、16位或32位芯片。4．实验内容（1）安装IAR。（2）启动IAR。（3）新建一个IAR工作区。（4）打开一个IAR工作区。（5）安装调试器驱动。（6）连接计算机、CCDebugger与物联网创新型红外传感器（CITE-S073）。（7）设置项目参数。（8）编译、下载程序。（9）安装SmartRFFlashProgrammer软件，这个软件主要用于无线网络实验、传感器实验中的实验3以及综合实验的程序下载。（10）使用SmartRFFlashProgrammer软件下载程序。5、实验连接逻辑图四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第6页共33页6．实验步骤安装IAR。点击光盘中的图标，出现如图所示的对话框。选择第二项“InstallIAREmbeddedWorkbench”并点击，出现解压界面如图所示：等待出现安装界面如图所示。点击“Next”，出现对话框如图所示。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第7页共33页点击“Accept”，出现图对话框如图所示。输入姓名和公司名称（任意输入），双击，生成Licensenumber与Licesekey,并填写到软件相应的位置并完成激活。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第8页共33页点击“Browse”选择“LicenceKey”，点击“Next”，出现对话框如图所示。点击“Next”，出现对话框如图所示。选择“Full”，点击“Next”，出现对话框如图所示。点击“Next”，出现对话框如图所示。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第9页共33页点击“Next”，出现开始安装话框如图所示。等待安装结束后会弹出对话框如图所示。点击“Finish”，安装完成。启动IAR。安装结束后，在开始菜单中选择“IAREmbeddedWorkBench”，即可打开IAR开发环境。IAR安装目录如图所示。当打开IAR开发环境时，如果已经建好了工作区，会出现如图所示的窗口，可以选择窗口里需要打开的工作区。如果要新建或打开一个工作区则点击“Cancel”。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第10页共33页打开一个IAR工作区。要打开光盘中“物联网实验”文件夹中的“实验1”中的CITE-T-ZA-Led。工作区打开方法为：点击File→Open→Workspace，如图所示。选择并打开名称为CITE-T-ZA-Led的工作区，如图所示。打开的工作区如图所示。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第11页共33页（5）安装调试器驱动。将CCDebugger通过A-MINIUSB线与计算机的USB口连接，计算机会弹出“找到新的硬件向导”，选择“从列表或指定位置安装（高级）”，点击“下一步”，如图所示。点击“浏览”按钮，选择驱动所在路径，驱动文件在IAR程序的安装目录下，具体位置为C:\ProgramFiles\IARSystems\EmbeddedWorkbench5.3\8051\drivers\TexasInstruments，如图所示，点击“下一步”。等待驱动安装完成，点击“完成”按钮，完成调试器驱动安装，如图所示。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第12页共33页点击CITE-T-ZA-Led-Debug工程文件，点击Project→Options，如图所示。选择“Linker”选项，设置“Output”和“Config”选项卡，如图所示。四川理工学院自动化与电子信息学院通信教研室第13页共33页选择“Debugger”选项，设置“