




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未命名-512022/8/2216:28:13
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本書(shū)以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用場(chǎng)景為依托,將必須掌握的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信基
本知識(shí)與項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施建立聯(lián)系,將能力和技能培養(yǎng)貫穿其中。本書(shū)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)
行業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的知識(shí)和技能要求,設(shè)計(jì)了七個(gè)工程案例教學(xué)項(xiàng)目:認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感
網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)識(shí)別、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)按鍵控制應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)串口通
信應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)溫濕度采集應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)光照度采集應(yīng)用、無(wú)線傳感
網(wǎng)絡(luò)人體紅外采集應(yīng)用。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程,以任務(wù)方式將課程內(nèi)容的各種實(shí)際操
作“項(xiàng)目化”,使學(xué)生能在較短時(shí)間內(nèi)掌握無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信采集和控制技術(shù)。
本書(shū)既可以作為各級(jí)院校物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)專業(yè)的項(xiàng)目化課程教材,也可作為工
程技術(shù)人員進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用考證培訓(xùn)參考書(shū)。
圖書(shū)在版編目(CIP)數(shù)據(jù)
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程/王浩,王詠梅主編.—北京:中國(guó)
鐵道出版社有限公司,2022.8
計(jì)算機(jī)及電子信息類專業(yè)新形態(tài)系列教材
ISBN978-7-113-29472-4
Ⅰ.①無(wú)…Ⅱ.①王…②王…Ⅲ.①無(wú)線電通信-傳感器-計(jì)算機(jī)
網(wǎng)絡(luò)-教材Ⅳ.①TP212
中國(guó)版本圖書(shū)館CIP數(shù)據(jù)核字(2022)第132585號(hào)
書(shū)名:無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
作者:王浩王詠梅
策劃:曹莉群編輯部電話:(010)51873202
責(zé)任編輯:劉麗麗
封面設(shè)計(jì):劉莎
責(zé)任校對(duì):孫?玫
責(zé)任印制:樊啟鵬
出版發(fā)行:中國(guó)鐵道出版社有限公司(100054,北京市西城區(qū)右安門(mén)西街8號(hào))
網(wǎng)址:/51eds/
印刷:北京銘成印刷有限公司
版次:2022年8月第1版2022年8月第1次印刷
開(kāi)本:787mm×1092mm1/16印張:13.25字?jǐn)?shù):280千
書(shū)號(hào):ISBN978-7-113-29472-4
定價(jià):49.00元
版權(quán)所有侵權(quán)必究
凡購(gòu)買(mǎi)鐵道版圖書(shū),如有印制質(zhì)量問(wèn)題,請(qǐng)與本社教材圖書(shū)營(yíng)銷(xiāo)部聯(lián)系調(diào)換。電話:(010)63550836
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前言
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課程,注重理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的
緊密結(jié)合。本書(shū)的設(shè)計(jì)思路是采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式將課程內(nèi)容實(shí)際操作“項(xiàng)目化”,項(xiàng)
目化課程強(qiáng)調(diào)不僅要給學(xué)生知識(shí),而且要通過(guò)訓(xùn)練,使學(xué)生能夠在知識(shí)與工作任務(wù)之
間建立聯(lián)系。項(xiàng)目化課程的實(shí)施將課程的技能目標(biāo)、學(xué)習(xí)目標(biāo)要素貫穿在對(duì)工作任務(wù)
的認(rèn)識(shí)、體驗(yàn)和實(shí)施當(dāng)中,并通過(guò)技能訓(xùn)練加以考核和完成。在項(xiàng)目化課程的實(shí)施過(guò)
程中,以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng),強(qiáng)化知識(shí)的學(xué)習(xí)和技能的培養(yǎng)。
本書(shū)以貼近實(shí)際的具體項(xiàng)目為依托,將必須掌握的基本知識(shí)與項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施
建立聯(lián)系,將能力和技能培養(yǎng)貫穿其中。本書(shū)根據(jù)行業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的知識(shí)和技能要求,
設(shè)計(jì)了七個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信的工程案例教學(xué)項(xiàng)目:認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)器與終
端節(jié)點(diǎn)識(shí)別、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)按鍵控制應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)串口通信應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)
絡(luò)溫濕度采集應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)光照度采集應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)人體紅外采集應(yīng)用。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程,以任務(wù)方式將課程內(nèi)容的各種實(shí)際操作“項(xiàng)目化”,使學(xué)生能在
較短時(shí)間內(nèi)掌握無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信采集和控制技術(shù)。
本書(shū)由蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院王浩和上海市高級(jí)技工學(xué)校王詠梅擔(dān)任主編,江
蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校招啟東、上海中僑職業(yè)技術(shù)大學(xué)趙欣、上海市高級(jí)技工學(xué)校張
雪梅、江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校施向榮、上海市高級(jí)技工學(xué)校施瑋炯老師擔(dān)任副主編,
參與編寫(xiě)的還有上海杉達(dá)學(xué)院的隋欣和王莉軍老師。參加編寫(xiě)的人員均為學(xué)校教學(xué)一
線的教學(xué)骨干,在大家的共同努力下,協(xié)作完成了本書(shū)的編寫(xiě)工作。
本書(shū)內(nèi)容體系完整,案例翔實(shí),敘述風(fēng)格平實(shí)、通俗易懂。書(shū)中的所有程序?qū)?/p>
例已全部通過(guò)了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備驗(yàn)證,該硬件平臺(tái)是由蘇州創(chuàng)彥物聯(lián)網(wǎng)科
技有限公司研制的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。學(xué)生通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí),可以快速掌握無(wú)線傳感網(wǎng)
絡(luò)數(shù)據(jù)采集和控制應(yīng)用編程能力,并能提升無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
水平。
由于編者水平有限,加上無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展日新月異,書(shū)中難免存在
疏漏之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
??????編者
2022年4月
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
IV
目錄
目錄
項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)…………………1
項(xiàng)目情境?……………1
學(xué)習(xí)目標(biāo)?……………1
任務(wù)1.1無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建?……………1
任務(wù)描述?………………………1
任務(wù)分析?………………………2
操作方法與步驟?………………2
任務(wù)1.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)操作應(yīng)用?……11
任務(wù)描述?……………………11
任務(wù)分析?……………………11
操作方法與步驟?……………11
拓展任務(wù)?…………18
任務(wù)描述?……………………18
任務(wù)要求?……………………18
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表?………………………19
項(xiàng)目2協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)識(shí)別…………20
項(xiàng)目情境?…………20
學(xué)習(xí)目標(biāo)?…………20
任務(wù)2.1?協(xié)調(diào)器組網(wǎng)點(diǎn)亮LED燈?………………20
任務(wù)描述?……………………20
任務(wù)分析?……………………21
操作方法與步驟?……………21
任務(wù)2.2終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮LED燈?………27
任務(wù)描述?……………………27
任務(wù)分析?……………………28
操作方法與步驟?……………29
任務(wù)2.3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)自定義事件點(diǎn)亮LED燈?………………35
任務(wù)描述?……………………35
任務(wù)分析?……………………36
操作方法與步驟?……………37
拓展任務(wù)?…………44
任務(wù)描述?……………………44
I
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
任務(wù)要求………………………44
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………45
項(xiàng)目3無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)按鍵控制應(yīng)用……………………46
項(xiàng)目情境……………46
學(xué)習(xí)目標(biāo)……………46
任務(wù)3.1協(xié)調(diào)器組網(wǎng)按鍵控制應(yīng)用………………46
任務(wù)描述………………………46
任務(wù)分析………………………47
操作方法與步驟………………47
任務(wù)3.2終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)按鍵控制應(yīng)用………57
任務(wù)描述………………………57
任務(wù)分析………………………57
操作方法與步驟………………59
任務(wù)3.3協(xié)調(diào)器按鍵無(wú)線控制終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)用………………70
任務(wù)描述………………………70
任務(wù)分析………………………71
操作方法與步驟………………72
拓展任務(wù)……………84
任務(wù)描述………………………84
任務(wù)要求………………………84
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………85
項(xiàng)目4無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)串口通信應(yīng)用……………………86
項(xiàng)目情境……………86
學(xué)習(xí)目標(biāo)……………86
任務(wù)4.1協(xié)調(diào)器組網(wǎng)串口通信應(yīng)用………………86
任務(wù)描述………………………86
任務(wù)分析………………………87
操作方法與步驟………………88
任務(wù)4.2終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)串口通信應(yīng)用………95
任務(wù)描述………………………95
任務(wù)分析………………………96
操作方法與步驟………………97
任務(wù)4.3協(xié)調(diào)器串口通信無(wú)線控制終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)用…………106
任務(wù)描述………………………106
任務(wù)分析………………………106
II
目錄
操作方法與步驟………………107
拓展任務(wù)……………117
任務(wù)描述………………………117
任務(wù)要求………………………117
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………118
項(xiàng)目5無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)溫濕度采集應(yīng)用…………………119
項(xiàng)目情境……………119
學(xué)習(xí)目標(biāo)……………119
任務(wù)5.1終端節(jié)點(diǎn)溫濕度采集協(xié)調(diào)器串口通信顯示……………119
任務(wù)描述………………………119
任務(wù)分析………………………120
操作方法與步驟………………121
任務(wù)5.2溫濕度采集風(fēng)扇控制應(yīng)用………………132
任務(wù)描述………………………132
任務(wù)分析………………………132
操作方法與步驟………………134
拓展任務(wù)……………146
任務(wù)描述………………………146
任務(wù)要求………………………146
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………147
項(xiàng)目6無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)光照度采集應(yīng)用…………………148
項(xiàng)目情境……………148
學(xué)習(xí)目標(biāo)……………148
任務(wù)6.1終端節(jié)點(diǎn)光照度采集協(xié)調(diào)器串口通信顯示……………148
任務(wù)描述………………………148
任務(wù)分析………………………149
操作方法與步驟………………150
任務(wù)6.2光照度采集步進(jìn)電機(jī)控制應(yīng)用…………160
任務(wù)描述………………………160
任務(wù)分析………………………160
操作方法與步驟………………162
拓展任務(wù)……………175
任務(wù)描述………………………175
任務(wù)要求………………………175
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………176
III
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
項(xiàng)目7無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)人體紅外采集應(yīng)用………………177
項(xiàng)目情境……………177
學(xué)習(xí)目標(biāo)……………177
任務(wù)7.1終端節(jié)點(diǎn)人體紅外采集協(xié)調(diào)器串口通信顯示…………177
任務(wù)描述………………………177
任務(wù)分析………………………178
操作方法與步驟………………179
任務(wù)7.2人體紅外采集繼電器控制應(yīng)用…………189
任務(wù)描述………………………189
任務(wù)分析………………………189
操作方法與步驟………………191
拓展任務(wù)……………202
任務(wù)描述………………………202
任務(wù)要求………………………202
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表…………203
IV
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
項(xiàng)目情境
由于智能家居的興起,現(xiàn)在每個(gè)用戶家庭里都或多或少有智能家居的存在,無(wú)
論是音箱、風(fēng)扇,還是插座、開(kāi)關(guān)都可以變得智能化,這其中最有代表性的通信方式
就是ZigBee無(wú)線傳感通信。ZigBee也稱紫蜂,是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)上協(xié)議,
底層采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問(wèn)層與物理層,主要特色有低速、低耗電、
低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)和多種網(wǎng)上拓?fù)?,能?shí)現(xiàn)快速、可靠、安全的通信數(shù)據(jù)傳輸。
本項(xiàng)目首先安裝ZigBee應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,然后安裝ZigBee
協(xié)議棧,接著下載安裝設(shè)備所需ZigBee仿真器的驅(qū)動(dòng)程序,最后完成一個(gè)簡(jiǎn)單的
CC2530程序調(diào)試和運(yùn)行。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
■了解ZigBee無(wú)線通信技術(shù)特點(diǎn)
■掌握Z(yǔ)igBee協(xié)議棧的組成
■掌握Z(yǔ)igBee開(kāi)發(fā)平臺(tái)的配置
■掌握CC2530程序編寫(xiě)流程
技能目標(biāo)
■會(huì)安裝IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
■會(huì)安裝ZigBee協(xié)議棧
■會(huì)安裝ZigBee仿真器的驅(qū)動(dòng)程序
■會(huì)調(diào)試和運(yùn)行CC2530程序
任務(wù)1.1無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建
任務(wù)描述
隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,短距離無(wú)線通信系統(tǒng)具有低成本、低功耗和對(duì)等通信
1
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
等技術(shù)優(yōu)勢(shì),這其中的ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)
絡(luò)協(xié)議而設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的ZStack協(xié)議棧就是符
合ZigBee協(xié)議規(guī)范的一個(gè)軟件平臺(tái),它是ZigBee協(xié)議棧的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。對(duì)于
ZStack
的整個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE使用的是IAR。本次任務(wù)主要講解IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝。
任務(wù)分析
ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)硬件模塊所使用的CPU是基于增強(qiáng)型8051內(nèi)核的CC2530
微控制器,它結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器,是用于2.4GHzIEEE802.15.4的ZigBee應(yīng)用
的一個(gè)片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。如果進(jìn)行CC2530的無(wú)線傳感應(yīng)用開(kāi)發(fā),就要先
安裝IAREmbeddedWorkbench開(kāi)發(fā)環(huán)境。它的C語(yǔ)言交叉編譯器是一款完整、穩(wěn)定
且容易使用的專業(yè)嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。IAR開(kāi)發(fā)的最大優(yōu)勢(shì)就是能夠直接使用TI
公司提供的ZStack協(xié)議棧進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),開(kāi)發(fā)人員只需要調(diào)用相關(guān)的API接口函數(shù)
即可。另外IAR根據(jù)支持的微處理器種類的不同分為許多不同的版本。由于CC2530
使用的是增強(qiáng)型8051內(nèi)核,所以這里應(yīng)該選用的版本是IAREmbeddedWorkbenchfor
8051。具體無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)相關(guān)的環(huán)境搭建操作包括:
?安裝集成開(kāi)發(fā)環(huán)境:IAR-EW8051-8101。
?安裝仿真器SmartRF04EB的驅(qū)動(dòng)程序。
操作方法與步驟
1.IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝
(1)首先雙擊安裝包中的EW8051-EV-8103-Web.exe,出現(xiàn)圖1-1所示的安裝
向?qū)Ы缑妫瑔螕鬘ext按鈕。
圖1-1IAR安裝向?qū)Ы缑?/p>
2
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
(2)當(dāng)單擊Next按鈕之后,進(jìn)入圖1-2所示的接受序列號(hào)相關(guān)條例對(duì)話框,選
擇相應(yīng)選項(xiàng)接受許可協(xié)議,單擊Next按鈕。
圖1-2選擇接受許可協(xié)議
(3)在圖1-3所示的輸入用戶信息對(duì)話框中,分別填寫(xiě)用戶名字及認(rèn)證序列號(hào),
正確填寫(xiě)之后,單擊Next按鈕。
圖1-3填寫(xiě)用戶信息及認(rèn)證序列號(hào)
(4)進(jìn)入圖1-4所示的對(duì)話框中,輸入正確的認(rèn)證序列號(hào)及序列鑰匙后,單擊
Next按鈕。
3
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-4輸入認(rèn)證序列號(hào)和序列鑰匙
(5)在圖1-5所示界面中,可以選擇完全安裝或是自定義安裝,這里選擇完全
安裝選項(xiàng),繼續(xù)單擊Next按鈕到下一步。
圖1-5選擇完全安裝選項(xiàng)
(6)在圖1-6所示對(duì)話框中,選擇安裝的路徑,默認(rèn)是在C盤(pán)安裝。如果需要修
改,單擊Change按鈕即可修改,完成設(shè)置之后,單擊Next按鈕。
4
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
圖1-6選擇安裝路徑
(7)在圖1-7所示的對(duì)話框中,單擊Install按鈕開(kāi)始安裝。
圖1-7單擊Install按鈕開(kāi)始安裝
(8)安裝完成后,顯示圖1-8所示的安裝完成界面。單擊Finish按鈕,完成整
個(gè)IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝。
5
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-8IAR安裝完成界面
(9)完成安裝后,可以從“開(kāi)始”菜單中找到剛剛安裝的IAR軟件,單擊IAR
EmbeddedWorkbench選項(xiàng),打開(kāi)IAR運(yùn)行環(huán)境,如圖1-9所示。
圖1-9IAR運(yùn)行環(huán)境
6
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
2.仿真器SmartRF04EB的驅(qū)動(dòng)程序安裝
ZigBee開(kāi)發(fā)板在程序的下載、仿真和調(diào)試時(shí),需要安裝一些必要的驅(qū)動(dòng)程序,
如仿真器的驅(qū)動(dòng)程序。ZigBeeCCDebuggerSmartRF04EB仿真器如圖1-10所示,它是
用于TI低功耗射頻片上系統(tǒng)的小型編程器和調(diào)試器,可以與前面安裝的IAR開(kāi)發(fā)平
臺(tái)一起使用,以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。
圖1-10ZigBeeCCDebugger仿真器
(1)這里將CCDebugger仿真器通過(guò)USB線纜插入計(jì)算機(jī)。第一次使用時(shí),系
統(tǒng)將提示找到新硬件,“設(shè)備管理器”對(duì)話框中會(huì)出現(xiàn)圖1-11所示的圖標(biāo),這表示
沒(méi)有成功安裝仿真器驅(qū)動(dòng)。
圖1-11仿真器圖標(biāo)顯示未成功安裝
(2)右擊仿真器圖標(biāo),在彈出的快捷菜單中選擇“更新驅(qū)動(dòng)程序”選項(xiàng),如
圖1-12所示。
7
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-12選擇“更新驅(qū)動(dòng)程序”選項(xiàng)
(3)進(jìn)入圖1-13所示界面,選擇“瀏覽我的計(jì)算機(jī)以查找驅(qū)動(dòng)程序軟件”選項(xiàng)。
圖1-13選擇驅(qū)動(dòng)更新選項(xiàng)
(4)在圖1-14所示的界面中,單擊“瀏覽”按鈕,選擇驅(qū)動(dòng)程序位置選項(xiàng),單擊“下
一步”按鈕。
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項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
圖1-14選擇瀏覽驅(qū)動(dòng)程序選項(xiàng)
(5)在圖1-15所示的對(duì)話框中,單擊“瀏覽”按鈕,在新打開(kāi)的對(duì)話框中選
擇SmartRF04EB仿真器目錄下的win_64bit_x64文件夾,單擊“下一步”按鈕。
圖1-15選擇SmartRF04EB仿真器驅(qū)動(dòng)文件目錄
(6)當(dāng)SmartRF04EB仿真器驅(qū)動(dòng)安裝成功之后,顯示圖1-16所示W(wǎng)indows已
成功更新驅(qū)動(dòng)程序信息。
9
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-16SmartRF04EB仿真器驅(qū)動(dòng)安裝成功
(7)當(dāng)SmartRF04EB仿真器驅(qū)動(dòng)安裝成功之后,“設(shè)備管理器”界面中會(huì)顯示
正常的SmartRF04EB仿真器設(shè)備圖標(biāo),如圖1-17所示。
圖1-17正常的SmartRF04EB仿真器設(shè)備圖標(biāo)
10
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
任務(wù)1.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)操作應(yīng)用
任務(wù)描述
在上一個(gè)任務(wù)中,通過(guò)安裝無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用的IAR開(kāi)發(fā)平臺(tái)和ZigBee仿真
器驅(qū)動(dòng)程序,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。本次任務(wù)通過(guò)安裝
ZStack的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧ZStack-CC2530-2.5.1a之后,開(kāi)發(fā)人員通過(guò)使
用協(xié)議棧中相關(guān)的函數(shù)庫(kù)來(lái)使用這個(gè)協(xié)議,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的收發(fā)和傳輸。
任務(wù)分析
本書(shū)中所開(kāi)發(fā)的無(wú)線傳感應(yīng)用項(xiàng)目均采用TI公司推出的ZigBee2007(也稱
ZStack)協(xié)議棧進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā),具體的版本為ZStack-CC2530-2.5.1a(可以從TI的官
網(wǎng)免費(fèi)下載)。ZStack的安裝比較簡(jiǎn)單,安裝在默認(rèn)路徑下即可(默認(rèn)是安裝到C
盤(pán)根目錄下)。安裝完成之后,可以選擇CoordinatorEB(協(xié)調(diào)器)項(xiàng),進(jìn)行簡(jiǎn)單的
代碼編寫(xiě)、編譯和下載運(yùn)行。
操作方法與步驟
1.ZStack協(xié)議棧的安裝
(1)雙擊運(yùn)行ZStack-CC2530-2.5.1a.exe協(xié)議棧安裝程序,出現(xiàn)圖1-18所示的
安裝啟動(dòng)界面,單擊Next按鈕。
圖1-18ZStack協(xié)議棧安裝啟動(dòng)界面
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無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
(2)進(jìn)入圖1-19所示的安裝啟動(dòng)界面,選擇ZStack協(xié)議棧所需的安裝路徑。
這里選擇默認(rèn)的安裝路徑:C:\TexasInstruments\ZStack-CC2530-2.5.1a,單擊Next按鈕。
圖1-19選擇ZStack協(xié)議棧所需的安裝路徑
(3)安裝完成ZStack協(xié)議棧之后,顯示圖1-20所示安裝成功信息,單擊Finish
按鈕。
圖1-20ZStack協(xié)議棧安裝完成
12
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
2.打開(kāi)ZStack協(xié)議棧工程項(xiàng)目
(1)ZStack協(xié)議棧安裝完成之后,打開(kāi)所在的安裝目錄C:\TexasInstruments\
ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples,如圖1-21所示,可以看到TI公司的
ZStack協(xié)議棧提供三種應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目模板。
圖1-21ZStack協(xié)議棧應(yīng)用開(kāi)發(fā)模板
(2)打開(kāi)IAR開(kāi)發(fā)平臺(tái),選擇File→Open→Workspace選項(xiàng),如圖1-22所示。
圖1-22選擇Workspace選項(xiàng)
(3)這里選擇Sample工程項(xiàng)目模板,找到ZStack協(xié)議棧的C:\TexasInstruments\
ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples\SampleApp\CC2530DB目錄下的SampleApp.eww
工程文件,如圖1-23所示。
13
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-23選擇SampleApp.eww工程文件
(4)選擇Sample工程項(xiàng)目中的SampleApp.eww工程文件之后,打開(kāi)所對(duì)應(yīng)的協(xié)
議棧工程項(xiàng)目,如圖1-24所示。
圖1-24打開(kāi)對(duì)應(yīng)協(xié)議棧工程項(xiàng)目
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項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
3.ZStack協(xié)議棧項(xiàng)目代碼編寫(xiě)與編譯
(1)在App應(yīng)用層初始化函數(shù)中,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的P1.0和P1.1兩盞LED發(fā)
光二極管(又稱LED燈)進(jìn)行初始化設(shè)置,主要功能實(shí)現(xiàn)代碼如下面代碼段中的斜
體字部分:
voidSampleApp_Init(uint8task_id)
{
SampleApp_TaskID=task_id;
SampleApp_NwkState=DEV_INIT;
SampleApp_TransID=0;
設(shè)置和引腳為通用功能
P1SEL&=~0x03;//P1_0P1_1IO
P1DIR|=0x03;//設(shè)置P1_0和P1_1引腳為輸出功能
P1_0=0;//初始化低電平熄滅LED1燈
P1_1=0;//初始化高電平熄滅LED2燈
...
}
(2)在SampleApp_ProcessEvent的應(yīng)用層處理事件函數(shù)中完成LED燈狀態(tài)改變
功能代碼。這里實(shí)現(xiàn)P1.0和P1.1引腳連接的兩盞LED燈點(diǎn)亮,主要功能實(shí)現(xiàn)代碼如
下面代碼段中的斜體字部分:
uint16SampleApp_ProcessEvent(uint8task_id,uint16events)
{
...
caseZDO_STATE_CHANGE:
SampleApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);
if((SampleApp_NwkState==DEV_ZB_COORD)
||(SampleApp_NwkState==DEV_ROUTER)
||(SampleApp_NwkState==DEV_END_DEVICE))
{
高電平點(diǎn)亮燈
P1_0=1;//LED1
P1_1=1;//低電平點(diǎn)亮LED2燈
}
...
}
(3)右擊SampleApp選項(xiàng),在彈出的快捷菜單中選擇Make選項(xiàng)進(jìn)行項(xiàng)目編譯,
如圖1-25所示。
15
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖1-25選擇Make選項(xiàng)
(4)如果源文件沒(méi)有錯(cuò)誤,則此時(shí)會(huì)在IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的左下角彈出
Messages窗口。該窗口中顯示了源文件的錯(cuò)誤和警告信息,如圖1-26所示。
圖1-26編譯完成窗口
4.ZStack協(xié)議棧項(xiàng)目下載
(1)通過(guò)USB線纜一端連接CC2530仿真器接口,另一端連接端的USB接口,
再將仿真器的扁型電纜插入?yún)f(xié)調(diào)器模塊上的JTAG程序下載口,如圖1-27所示。
16
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
圖1-27仿真器連接模塊JTAG程序下載口
(2)單擊圖1-28右上角所示的三角下載按鈕,將程序通過(guò)PC端下載至設(shè)備中
的CC2530模塊中。
圖1-28下載協(xié)議棧程序
(3)當(dāng)下載過(guò)程中出現(xiàn)圖1-29所示的界面之后,先單擊“全速運(yùn)行”按鈕,
再單擊打叉按鈕,完成整個(gè)程序的下載。
圖1-29完成程序下載
17
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
5.物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)器模塊程序運(yùn)行效果
通過(guò)USB線纜一端連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備模塊的USB接口,另一端連接PC端的USB
接口之后,設(shè)備模塊加電運(yùn)行,完成LED1燈和LED2燈的點(diǎn)亮,如圖1-30所示。
圖1-30點(diǎn)亮LED1和LED2兩盞燈
拓展任務(wù)
任務(wù)描述
通過(guò)本項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)任務(wù)的操作訓(xùn)練,同學(xué)們已經(jīng)掌握了IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建、
ZigBee協(xié)議棧的安裝步驟、ZigBee仿真器的驅(qū)動(dòng)程序安裝、ZigBee開(kāi)發(fā)平臺(tái)的配置、
CC2530程序調(diào)試,了解了IAR的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)串口和終端節(jié)點(diǎn)的串口通信機(jī)制。協(xié)調(diào)
器組建網(wǎng)絡(luò)成功之后,將終端設(shè)備模塊加入無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)器,然后協(xié)調(diào)器收到之后
以廣播方式無(wú)線發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)模塊,到終端節(jié)點(diǎn)模塊后,控制兩盞LED燈的運(yùn)行
和停止操作。
任務(wù)要求
(1)控制兩盞LED燈輪流顯示,每個(gè)燈之間間隔500ms。
(2)控制兩盞LED燈,一個(gè)燈每隔100ms閃爍,一個(gè)燈每隔500ms閃爍。
18
項(xiàng)目1
認(rèn)識(shí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
項(xiàng)目評(píng)價(jià)表
學(xué)生自評(píng)項(xiàng)目組互評(píng)教師評(píng)分各項(xiàng)合計(jì)
評(píng)價(jià)要素分值
30%20%50%總分總分
無(wú)線完成PPT制作10
傳感
網(wǎng)的
概念小組展示交流10
無(wú)線成功安裝IAR
10
傳感集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
網(wǎng)絡(luò)
開(kāi)發(fā)成功安裝仿真器
平臺(tái)SmartRF04EB的10
搭建驅(qū)動(dòng)程序
無(wú)線成功安裝ZStack
10
傳感協(xié)議棧
網(wǎng)絡(luò)ZStack協(xié)議棧
開(kāi)發(fā)項(xiàng)目代碼編寫(xiě)與10
平臺(tái)編譯
操作
應(yīng)用項(xiàng)目調(diào)試成功10
項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告10教師評(píng)價(jià)
工作操守5
素質(zhì)學(xué)習(xí)態(tài)度5
考核
合作與交流5
出勤5
學(xué)生自評(píng)簽名:項(xiàng)目組互評(píng)簽名:教師簽名:
日期:日期:日期:
補(bǔ)充說(shuō)明:
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無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
項(xiàng)目2
協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)識(shí)別
項(xiàng)目情境
在常規(guī)無(wú)線傳感通信應(yīng)用模式中,協(xié)調(diào)器相當(dāng)于網(wǎng)關(guān),是ZigBee網(wǎng)絡(luò)整體的核心。
每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)只能接入一個(gè)ZigBee的協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)整體的建立、
管理,是網(wǎng)絡(luò)的中心。通過(guò)串口的作用,協(xié)調(diào)器既可以向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令,也
可以周期性地接收終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。
本項(xiàng)目首先通過(guò)應(yīng)用層系統(tǒng)事件的觸發(fā)完成協(xié)調(diào)器組網(wǎng)點(diǎn)亮LED燈,然后終端
節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之后,點(diǎn)亮終端節(jié)點(diǎn)上的LED燈,最后通過(guò)系統(tǒng)事
件和自定義事件的各自觸發(fā),分別完成協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)模塊上LED燈的點(diǎn)亮。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
■掌握協(xié)調(diào)器組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流程
■掌握終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)流程
■掌握系統(tǒng)事件觸發(fā)方式
■掌握自定義事件觸發(fā)方式
技能目標(biāo)
■會(huì)使用協(xié)調(diào)器組網(wǎng)點(diǎn)亮LED燈
■會(huì)使用終端節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮LED燈
■會(huì)使用系統(tǒng)事件函數(shù)的調(diào)用
■會(huì)使用觸發(fā)自定義事件函數(shù)的調(diào)用
任務(wù)2.1協(xié)調(diào)器組網(wǎng)點(diǎn)亮LED燈
任務(wù)描述
本次任務(wù)首先利用物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)設(shè)備的協(xié)調(diào)器模塊構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),當(dāng)協(xié)調(diào)器
20
項(xiàng)目2
協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)識(shí)別
視頻
模塊加電運(yùn)行直到成為協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時(shí),觸發(fā)系統(tǒng)事件產(chǎn)生,最后在系統(tǒng)
事件處理函數(shù)中點(diǎn)亮協(xié)調(diào)器上的兩盞LED燈。
任務(wù)分析
項(xiàng)目2協(xié)調(diào)器
組網(wǎng)點(diǎn)亮LED
物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)設(shè)備的協(xié)調(diào)器模塊主要包括基于CC2530的無(wú)線通信模塊燈視頻1
和LED燈。當(dāng)協(xié)調(diào)器模塊加電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),CC2530的無(wú)線通信模塊開(kāi)
始組建網(wǎng)絡(luò);當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)為協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時(shí),調(diào)用osal_set_event函數(shù)觸
發(fā)SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT系統(tǒng)事件產(chǎn)生,從而在SampleApp_
ProcessEvent系統(tǒng)事件處理函數(shù)中,點(diǎn)亮協(xié)調(diào)器模塊上P1_3引腳和P1_4引腳的兩
盞LED燈,表示當(dāng)前協(xié)調(diào)器模塊構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),并成為協(xié)調(diào)器角色,如圖2-1
所示。
圖2-1協(xié)調(diào)器組網(wǎng)點(diǎn)亮LED燈流程圖
操作方法與步驟
1.運(yùn)行ZStack協(xié)議棧工程項(xiàng)目
(1)打開(kāi)IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10Evaluation→IAREmbeddedWorkbench
開(kāi)發(fā)平臺(tái),如圖2-2所示。
(2)選擇File→Open→Workspace選項(xiàng),如圖2-3所示。
21
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
圖2-2打開(kāi)IAREmbeddedWorkbench開(kāi)發(fā)平臺(tái)
圖2-3選擇Workspace選項(xiàng)
22
項(xiàng)目2
協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)識(shí)別
(3)打開(kāi)目錄D:\Zigbee_code\ZStack-CC2530-2.5.1a_2.1\Projects\zstack\Samples\
SampleApp\CC2530DB里面的SampleApp.eww工程文件,如圖2-4所示。
圖2-4打開(kāi)SampleApp.eww工程文件
(4)在圖2-5所示界面左側(cè)的Workspace項(xiàng)的下拉列表中選擇CoordinatorEB選
項(xiàng)之后,打開(kāi)SampleApp.c文件,界面右側(cè)所示所有代碼均為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)服務(wù)。
圖2-5選擇CoordinatorEB選項(xiàng)
23
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目化教程
2.協(xié)調(diào)器模塊LED燈硬件電路
協(xié)調(diào)器模塊上CC2530通信模塊的P1_3引腳連接LED3發(fā)光二極管,P1_4引
腳連接另一個(gè)LED4發(fā)光二極管,通過(guò)輸出高低電平可以點(diǎn)亮或者熄滅LED燈,如
圖2-6所示。
視頻
項(xiàng)目2協(xié)調(diào)器
組網(wǎng)點(diǎn)亮LED
燈視頻2圖2-6協(xié)調(diào)器P1_3和P1_4引腳電路連接
3.編寫(xiě)項(xiàng)目功能代碼
(1)在SampleApp_Init函數(shù)中完成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中P1_3和P1_4兩盞LED燈的初
始化操作,主要功能實(shí)現(xiàn)代碼如下面代碼段中的斜體字部分:
voidSampleApp_Init(uint8task_id)
{
SampleApp_TaskID=task_id;
SampleApp_NwkState=DEV_INIT;
SampleApp_TransID=0;
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