《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用》教學(xué)大綱

《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用》教學(xué)大綱課程基本信息課程歸口：嵌入式技術(shù)與應(yīng)用等 課程代碼：學(xué)時(shí)數(shù)：90 學(xué) 分先修課程：C語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子電路分析與實(shí)踐等后續(xù)課程：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程地位與任務(wù)課程在課程體系中的地位根據(jù)嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)的電子信息技術(shù)領(lǐng)域職業(yè)崗位（群）的任職要求設(shè)置了該門課程，該課程是專業(yè)必修課程。課程的基本任務(wù)ZigBee4.0GPRSWIFI課程目標(biāo)能力目標(biāo)A1.IAR、SmartRFFlashProgrammer、Z-StackA2.CC2530A3.能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的信號(hào)采集功能；A4.能實(shí)現(xiàn)基于BasicRF的無線采集與網(wǎng)絡(luò)組建功能；A5.ZigBeeA6.能獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、ZigBeeA7.BLEA8.ATGPRSA9.能實(shí)現(xiàn)WIFI無線通信功能。知識(shí)目標(biāo)K1.Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBeeK2.IAR、SmartRFFlashProgrammerK3.掌握CC2530單片機(jī)的GPIO、中斷、定時(shí)器、串口、ADC等基本組件的原理；K4.BasicRFLayerK5.Z-StackBLEK6.掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理；K7.BLEK8.掌握撥打與接聽電話、短信的讀取與發(fā)送、GPRSATK9.了解WIFI無線通信應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。素質(zhì)目標(biāo)Q1.Q2.具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神；Q3.Q4.Q5.Q6.具有良好的語言文字表達(dá)能力。4．教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配為使學(xué)生掌握軟件技術(shù)專業(yè)能力所需的知識(shí)與技能，本課程以ZigBee4.0GPRS、WIFIBasicRF4.0GPRSWIFI71，2。表1 課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配表序號(hào)1教學(xué)內(nèi)容認(rèn)識(shí)無線傳感網(wǎng)絡(luò)教學(xué)場(chǎng)所實(shí)訓(xùn)室參考學(xué)時(shí)42CC2530基本組件應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室123BasicRF無線通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室244zigbee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室245藍(lán)牙4.0無線通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室126GPRS無線通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室67WIFI無線通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室8表2 課程內(nèi)容介紹項(xiàng)目一 認(rèn)識(shí)無線傳感網(wǎng)建議學(xué)時(shí) 4課時(shí)本章在實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮一個(gè)LED燈的任務(wù)過程中詳細(xì)介紹如何搭建 ZigBee開發(fā)環(huán)境，并將任務(wù)實(shí)施過程需要用到的NEWLab介紹及ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相關(guān)描述，從而使讀者更好的認(rèn)識(shí)無線傳感網(wǎng)絡(luò)。目標(biāo)

熟悉NEWLab實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和相關(guān)傳感器模塊；Wi-FiZigBeeZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)；了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；掌握使用IAR軟件新建、配置工程等步驟。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)1

ZigBee

難點(diǎn) 重點(diǎn) 備注項(xiàng)目二 CC2530基本組件應(yīng)用建議學(xué)時(shí)介紹

12課時(shí)本章從CC2530單片機(jī)的“裸機(jī)”應(yīng)用出發(fā)，幫助讀者充分掌握 CC2530單片機(jī)的GPIO、中斷、定時(shí)器、串口、ADC等基本組件的原理，并借助NEWLab平臺(tái)，CC2530基本組件的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)融入到若干個(gè)訓(xùn)練任務(wù)之中，讓讀者熟練應(yīng)用CC2530的基本組件，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)BasicRF和ZigBee協(xié)議棧做好鋪墊。CC2530單片機(jī)基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；CC2530I/OGIPO、輸入、輸出等功能配置；CC2530單片機(jī)中斷的使能、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級(jí)等環(huán)節(jié)的工作原理；目標(biāo)CC2530單片機(jī)定時(shí)器的三種定時(shí)模式、中斷方式的工作原理；CC2530單片機(jī)串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；CC2530ADC單次轉(zhuǎn)換，理解轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼結(jié)構(gòu)。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目12控制LED交替閃爍按鍵中斷控制LED亮滅難點(diǎn)重點(diǎn)備注34定時(shí)器1控制LED閃爍串口通信應(yīng)用任務(wù)5片內(nèi)溫度測(cè)量項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用建議學(xué)時(shí)24課時(shí)本章主要介紹BasicRFLayer工作機(jī)制，以及光敏、氣體、紅外、聲音、溫濕度等傳感器工作原理，并將各種傳感器組成 BasicRF無線傳感網(wǎng)絡(luò)。通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無介紹 通信傳感器采集等任務(wù)的實(shí)施，幫助讀者更好地掌握和理解基于 BasicRF的模擬量開關(guān)量和邏輯量傳感器無線通信應(yīng)用，以及在一個(gè)項(xiàng)目中建立多個(gè)設(shè)備的配置方法和編程技巧。目標(biāo)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)1

BasicRFLayer工作機(jī)制；熟悉無線發(fā)送和接收函數(shù)；理解發(fā)送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；basicRF、board、common等驅(qū)動(dòng)文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理。難點(diǎn) 重點(diǎn) 備注無線開關(guān)LED燈 任務(wù)2無線串口通信任務(wù)3模擬量傳感器采集任務(wù)4開關(guān)量傳感器采集任務(wù)5邏輯量傳感器采集任務(wù)6基于BasicRF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)建議學(xué)時(shí)24課時(shí)本章通過6個(gè)由簡(jiǎn)到繁的訓(xùn)練任務(wù)，深入淺出地介紹ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理等內(nèi)容。采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，讓讀者靈活掌握 ZigBee介紹協(xié)議棧的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、串口透?jìng)鳌o線綁定、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取等方法，逐步能組建ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。Z-Stack協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；掌握協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)的基本概念；Z-Stack協(xié)議棧實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，理解OSALAPI等；目標(biāo) 掌握Z-Stack協(xié)議棧的串口、中斷等接口函數(shù)；掌握單播、組播和廣播基本原理與基本概念；Z-StackLEDKEY驅(qū)動(dòng)函數(shù)的工作原理；Z-Stack協(xié)議棧的綁定工作原理；了解Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制，掌握 Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理。123456

Z-StackZ-StackZ-StackZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

難點(diǎn) 重點(diǎn) 備注 項(xiàng)目五 藍(lán)牙4.0無線通信應(yīng)用建議學(xué)時(shí)介紹

12課時(shí)本章通過5個(gè)由簡(jiǎn)到繁的訓(xùn)練任務(wù)，深入淺出地介紹藍(lán)牙 4.0、BLE協(xié)議棧，以及主從機(jī)建立連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?nèi)容。采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，讓讀者靈活掌握基于BLE協(xié)議棧的串口通信、主從機(jī)連接與數(shù)據(jù)傳輸、手機(jī)與藍(lán)牙模塊通信等任務(wù)所需要的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，熟練應(yīng)用 BLE協(xié)議棧中的GAP和GATT兩個(gè)基本配置件、BTool工具，以及SimpleBLEPeripheral和SimpleBLECentral兩個(gè)工程。BLE協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；理解從機(jī)與主機(jī)之間建立連接的流程；Peripheral_ProcessEvent、Central_ProcessEvent事件處理函數(shù)；掌握節(jié)點(diǎn)設(shè)備和集中器設(shè)備啟動(dòng)過程，理解 SBP_START_DEVICE_EVT事件；目標(biāo)BLE協(xié)議棧中的GAPGATT兩個(gè)基本配置文件；掌握主機(jī)與從機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒蹋斫庵鲝臄?shù)據(jù)發(fā)送與接收過程；UUID、GATT服務(wù)等概念和作用；理解特征值屬性、通知機(jī)制，以及掌握特征值的相關(guān)函數(shù)與初始化。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn) 備注12基于BLE協(xié)議棧的串口通信主從機(jī)建立連接與數(shù)據(jù)傳輸34BLEBLE任務(wù)5智能手機(jī)與藍(lán)牙模塊的通信項(xiàng)目六GPRS無線通信應(yīng)用建議學(xué)時(shí) 6課時(shí)G510是FIBOCOM推出的一款850/900/1800/1900MHz四頻段GPRS（GeneralPacketRadioService）無線通信模塊，其超小的體積、超低的功耗、超強(qiáng)的 EMC和ESD性能擁有內(nèi)置協(xié)議棧和雙串口，為用戶提供完美的語音通話功能和高速的 介紹 數(shù)據(jù)傳輸速度。本章基于G510介紹使用AT指令來控制GPRS無線通信模塊。讀者通過學(xué)習(xí)本章的內(nèi)容，能夠通過AT指令實(shí)現(xiàn)撥打與接聽電話、短信的讀取與發(fā)送、GPRS通信等功能。AT指令；掌握撥打與接聽電話；掌握短信讀取與發(fā)送；目標(biāo) 了解GPRS模塊的種類；Socket連接原理；掌握串口發(fā)送與接收原理。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目12撥打與接聽電話難點(diǎn)重點(diǎn) 備注任務(wù)3GPRS通信項(xiàng)目七建議學(xué)時(shí)WIFI無線通信應(yīng)用8課時(shí)NewlabWifi模塊采用的是AR6302無線芯片，通過SDIO接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。ARM核心模塊，利用wifi模塊，可以實(shí)現(xiàn)無線通信功能，即具備無線網(wǎng)卡功能。讀介紹 者通過學(xué)習(xí)本章的內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)通過 WIFI無線控制風(fēng)扇和電燈的工作，能夠?qū)嵧ㄟ^WIFI無線獲取溫度和紅外傳感器信息。WIFI無線控制方式；WIFI無線控制命令數(shù)據(jù)格式；目標(biāo) 了解IP地址的基本知識(shí)；Socket的工作原理。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1WIFI連接NEWLab服務(wù)器23WIFI控制風(fēng)扇啟動(dòng)和停止WIFI控制電燈亮和滅任務(wù)4WIFI獲取紅外傳感器的狀態(tài)任務(wù)5WIF