TW-X46 物聯網無線傳感器係統

如果還在一年前，當我們提及“雲”，總感覺像霧、像雨，又像風；但到了今天，當“金山快盤”等雲存儲之類的雲應用如雨後春筍般湧現時，我們有足夠的理由相信：雲來了~

“飛雲”計劃正是在這種大勢下應運而生，結合飛現有的Zigbee無線傳感網絡技術，GPRS/TCPIP/WIFI等網關技術，與互聯網服務器以及應用軟件編程等技術，將傳感器技術應用擴展至整個互聯網。更為重要的是，這不僅僅是概念，已經將這些概念切實地在產品中加以實現，並以開發平台的形式，提供給廣大物聯網從業者與愛好者，在這個平台的基礎上快速地開發自己的產品，共同迎接物聯時代的到來！

圖１、“雲”計劃藍圖：

以一個“智能家居”的應用為例，解釋下整個平台的運作機製：首先，zigbee節點采集室內溫濕度、門鎖、煤氣、火焰等信息，通過1/3/5/7/9號通路傳至電腦或者網關，電腦可以對此信息進行本地化處理；如果需要進行網絡監控，則通過11/13/15/17號通路，發送至“飛比物聯網雲服務器”（以下簡稱“雲服務器”）進行保存；“監控終端”－可以是電腦或者其它可以連網的嵌入式係統，通過查詢，獲取服務器內容，並在終端設備上進行顯示或者控製。

在整個平台中，提供了全套用戶可以自行開發的軟、硬件設計平台，包括結合zigbee與多種傳感器采集的開源代碼、可自行定義傳感器的“物聯網瀏覽器”與“雲服務器”的使用權限、數十萬字的原創物聯網教程與全方位的開發技術支持，您需要做的，隻是在這個基礎上專心與您的應用開發。下麵我們分別來介紹這套平台：

一、關於“物聯網瀏覽器”－ Internet of Thing Explorer

何為“物聯網瀏覽器”？相信大家對“瀏覽器”這個詞不會陌生，它將互聯網上的信息－包括圖片、文字、聲音、視頻等，轉為成標準語言（比如html），最終以一個統一的窗口呈現給您，完成信息的獲取或者交互。而“物聯網瀏覽器”所采集的信息，並不是虛擬信息，而是真實世界的反映，比如某個地方的溫度、某一個物體的位置，某個地方是否有人入侵等等；所使用的語言，以FIT Explorer為例是xml；進行交互的對象，也不是虛擬的數據，而是真實世界的對象，比如一個水龍頭、一盞電燈等等。

也許上麵的文字過於晦澀，那我們舉個實際的例子：“開心農場”的“偷菜”遊戲，也許不少人都玩過，這是一個傳統瀏覽器的典型應用，在這類應用中，所有的過程都是虛擬的數字，真實世界中不會因為您的遊戲而多一顆白菜的，下麵看下用飛比的物聯網瀏覽器是如何“種菜”的。

圖2、“開心農場”－現代農業溫濕度采集與灌溉控製係統

在這個應用中，菜園（真實，而非虛擬的）中，放了三個zigbee傳感器監控點，每個監控點均可分別監控該點的溫度、濕度信息，並且同時控製一個水龍頭，采集信息經過zigbee網絡傳至電腦，可在本地通過FIT Explorer進行觀測；另外，可以設置報警門限，比如當濕度低於60%時，自動打開水龍頭進行灌溉，從而實現現代農業中的智能控製。同時，可以將此信息上傳至“雲服務器”，在世界的另外一個角落，通過Explorer的網絡連接功能進行觀測。

再看一個“智能家居”的例子：

圖3、智能家居控製係統

圖4、停車場智能車位引導係統

再次強調一點，以上係統都不僅僅是概念，我們已經切實地轉化成了產品，並且在我們的TW-FIT1000係列實驗箱中提供其基礎的演示與開發平台。

而且更為重要的一點是，區別於常見的“物聯網演示平台”，FIT Explorer並不是一個僅供演示的產品，上麵的三個應用，隻是我們提供的例子而已，它能做什麼，是完全由您來自由設計的！包括傳感器的名稱、數據定義、背景圖與監控對象圖片和位置等等，而且支持gif動畫功能！

圖5、由您來自由設計應用場景

二、關於“雲服務器”

雲服務器，采用高性能的專業服務器，由專業團隊進行管理，可提供大容量、穩定、快速、安全的數據服務。為客戶提供有安全保障的，傳感器數據存儲與轉發服務，同時，基於此服務，在不遠的未來將會擴展非常豐富的應用！

也許您仍然不理解它到底要做什麼？舉個例子，上述的“現代農業”的應用中，如果監控端在遠程，農場中又沒有互聯網，那怎麼辦？是的，GPRS網關是一個非常不錯的選擇！但作為開發者，您需要對GPRS模塊非常了解，您還需要自行搭建一個簡單的服務器去接受數據，這本身就花了您大量的時間，而且您搭建的服務器最初也隻能在“花生殼”之類的軟件幫助下，做一個演示而已，而且出於各方麵複雜的原因，也許“演示”也會經常“掉鏈子”…

雲服務器就是幫您來解決這個問題的，有我們的專業服務，上麵的事情完全不用您關心，隻需要在網關上設置好您的用戶ID號及API密鑰，即可通過簡單的API把您的數據送上服務器，接下來要做的事情，隻要在互聯網的任何一個地方發送讀取指，即可從服務器中取出相應的數據。當然，您甚至可以不用關注指令格式，因為Explorer已經集成了這樣的功能，您隻要關注Explorer的使用和傳感數據的采集即可！

按我們初步的計劃雲服務器的帳號和密鑰會隨DUCE係列實驗箱免費派發，而且會是終身免費，對於以前的開發板客戶，我們會提供“隻轉發，不保存”的免費試用服務，具體政策請隨時關注網站公告。

另外， Explore還可以將采集到的數據描繪成曲線圖，如下圖：

三、TW-GS基本配置及詳情

上文一、二章實際上重點介紹了物聯網實驗箱的“應用層”，下文將重點介紹“感知”與“傳輸”層：

1、感知層――各種傳感器介紹

2、傳輸層之一 ―― Zigbee節點介紹

TW-FIT1000標配共用8個Zigbee節點，每個節點均由一個射頻板與一個底板構成，如下表：

3、傳輸層之二 ―― Zigbee-GPRS網關介紹

Zigbee-GPRS網關由三部分構成：一個基於華為公司GTM900-C GPRS模塊的核心板－FBGT900C；一個主控的Zigbee模塊－FB2530RF_A；一個模塊底板－FB232GDB。其中，zigbee模塊作為zigbee網絡中的協調器，把zigbee網絡內采集到的數據通過UART接口與GPRS模塊通訊，將數據上傳至GPRS服務器（可以采用“雲服務器”，也可以由用戶自行搭建服務器）

TW-FIT1000-GS實驗箱中提供Zigbee協調器網關源代碼與基於CC2530的GTM900-C驅動，用戶可非常方便地修改Zigbee協調器程序，對GTM900-C進行初始化、設置、發送等操作。

配套資料：

第一部分、CC2530單片機及通訊基礎實驗

一、TW係列物聯網實驗係統概況

二、仿真及程序下載器–CC Debugge的使用

三、TW物聯網實驗係統配置

3.1、CC253X 係列SOC

3.1.1. CC2530 功能概述

3.1.2. CC2530硬件特性簡述

3.1.3. CC253X 係列SOC 功能對比

3.2、TW物聯網實驗係統介紹

3.2.1. 綜述

3.2.2. 高性能2.4G 射頻模塊 – TW-FB2530RF

3.2.3. 多功能仿真擴展板 – TW-FB2530EB

3.2.4. 電池擴展板- TW-FB2530BB

四、C51單片機基礎實驗

4.1. IAR EW開發環境設置

4.2. CC2530 基礎實驗

4.2.1基礎I/O實驗

4.2.1.1流水燈實驗

4.2.1.2按鍵控製流水燈實驗

4.2.1.3利用外部中斷控製流水燈實驗

4.2.2 定時/計數器實驗

4.2.2.1 T1的使用

4.2.2.2 T3的使用 ---定時器中斷實驗

4.2.2.3 T4 UP/DOWN模式的使用

4.2.3 UART 串口實驗

4.2.3.1 UART0串口發送字符串

4.2.3.2 UART0串口收發字符串

4.2.3.3 UART0串口控製LED開關

4.2.3.4 UART0 串口設置並顯示時鍾

4.2.5 AD實驗 讀取片內溫度並通過串口顯示

4.2.6 睡眠定時器實驗

4.2.6.1 係統喚醒實驗 – 中斷喚醒

4.2.6.2 係統喚醒實驗 – 睡眠定時器喚醒

4.2.7 看門狗（Watch Dog）實驗

4.2.8 LCD顯示實驗

4.2.8.1 128*64點陣式單色LCD顯示實驗

4.2.8.2 TFT彩色LCD顯示實驗

五、通訊基礎實驗

5.1. BasicRF網絡結構及協議解析

5.2. 基於Basic RF的無線電燈控製實驗

5.3. 基於Basic RF的誤包率測試實驗

第二部分、Zigbee/RF4CE介紹及實驗

一、Zigbee/RF4CE技術簡介

1.1. IEEE802.15.4 標準由來

1.2. IEEE802.15.4/Zigbee 協議發展曆程

1.3. Zigbee技術特點

1.4. Zigbee 技術的主要應用領域

1.5. RF4CE 技術由來

二、Z-STACK基礎

2.1. Z-STACK（Zigbee　2007/Pro協議棧）介紹

2.1.1 Z-Stack的基本概念

2.1.2 Z-Stack協議棧結構

2.1.3 Z-Stack 網絡設備模型

2.2. Z-STACK (Zigbee　2007/Pro ) 組網

2.2.1 Z-Stack網絡建立

2.2.2 Z-Stack網絡地址分配（Addressing）

2.2.3 Z-Stack網絡設備尋址(Addressing in z-stack)

2.2.4 Zigbee網絡設備綁定（Binding）

2.2.5 Zigbee網絡路由（Routing）

2.2.6 Zigbee網絡安全(Security)

三、Z-STACK 編譯設置

3.1. Z-Stack 編譯選項介紹

3.2. Z-Stack 編譯選項設置和定義

四、Z-STACK應用程序接口（API）函數介紹

4.1. IEEE802.15.4 MAC層API函數

4.2. 硬件驅動層（HAL Driver）API函數

4.3. 操作係統抽象層（OSAL）API函數

4.4. 設備對象層（ZDO）API函數

4.5. 應用框架層（AF）API函數

4.6. 應用支持子層（APS）API函數

4.7. 網絡管理層（NWK）API函數

五、Z-STACK OAD（Over Air Download）原理與實現

4.1  Z-STACK OAD（Over Air Download）原理

4.2  Z-STACK OAD（Over Air Download）演示實驗

六、Z-STACK 低功耗電源管理實現

6.1. Z-STACK協議棧下的電源管理機製

6.1.1 電源管理的概念

6.1.2 Z-Stack協議棧下的係統電源管理機製

6.1.3 睡眠定時器

6.1.4 軟件應用設計注意事項

6.1.5 硬件應用設計注意事項

6.2. OSAL下的低功耗電源管理實現（CC2530）

七、Z-STACK基本應用實驗

7.1. OSAL操作係統原理講解

7.2. 自己動手用ZStack搭建最簡單通訊程序項目

7.3. ZStack例程之GenericApp－“Hello World”實驗

7.4. ZStack例程之SampleApp

7.5. ZStack例程之SimpleApp

7.6. ZStack例程之SerialApp－透口數據透傳實驗

7.7. ZStack例程之SensorDemo－CC2530片內溫度采集實驗

7.8. ZStack例程之HomeAutomation Sample－智能家居實驗

7.9. ZStack綜合應用實驗－飛比無線溫濕度傳感器網絡實驗

八、RemoTI協議棧介紹與例程

8.1. RF4CE協議介紹

8.2. RemoTI例程講解

8.2.1遙控功能測試例程(RC TEST)

8.2.2遙控接收板的串口軟件升級(SB)

8.2.3遙控器軟件的空中升級(OAD)

九、相關工具使用介紹

9.1. ZStack Monitor and Test(MT)功能簡介與Z-tool應用介紹

9.2. 如何用source insight編輯IAR項目源碼

9.3. IAR的workspace文件組織

十、擴展部分－開源Zigbee協議棧Freakz研究

10.1. Zigbee物理層詳解

10.2. 基於FB2530EB硬件平台的Freakz物理層移植

第三部分、傳感器技術介紹及實驗

一、傳感器技術簡介

1.1. 傳感器的定義

1.2. 傳感器的分類

1.3  傳感器係統

1.4  傳感器的靜態特性參數

二、溫度傳感器模塊

2.1. 溫度傳感器芯片TMP121簡介

2.2. 高精度數字式溫度傳感器模塊電原理圖

三、溫濕度傳感器模塊

3.1. 溫濕度傳感器芯片SHT1x簡介

3.2  高精度數字式溫濕度傳感器模塊電原理圖

四、3D加速度傳感器模塊

4.1  加速度傳感器芯片ADXL345簡介

4.2  加速度傳感器模塊電原理圖

五、紅外熱釋電人體感應傳感模塊

5.1  紅外熱釋電人體感應模塊芯片特性

5.2  紅外熱釋電人體感應模塊電原理圖

六、氣體傳感器模塊

6.1   氣體傳感器原理

6.2   氣體傳感器元件

6.3  酒精傳感器檢測模塊電原理圖

七、火焰傳感器模塊

7.1  火焰傳感器原理

7.2  火焰傳感器檢測模塊電原理圖

第四部分、物聯網綜合應用實驗

一、Zigbee采集與反向控製實驗――現代農業溫濕度采集與灌溉控製係統

二、GPRS網關遠傳實驗－－遠程溫濕度采集係統

三、基於3D運動傳感器的智能防盜係統

四、Zigbee+GPRS+3D/紅外防盜/火焰/煤氣等傳感數據遠傳實驗――遠程智能家居監控係統

五、基於Zigbee技術的停車場智能車位引導係統

物聯網無線傳感器係統配件

清單及價格

軟件配置清單

1.物聯網瀏覽器－IOT Explorer

2.Zigbee模塊程序升級工具Update

3.圖形化傳感器監控軟件Zigbee Sensor Monitor

4.傳感器監控軟件--Sensor Termin

5.上位機軟件

6.TI燒寫軟件

7.TI抓包軟件