《短距離無線通信》課程標(biāo)準(zhǔn)(高職)

《短距離無線通信》課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程說明課程名稱短距離無線通信適用專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)修讀學(xué)期課程代碼1343240課程學(xué)時課程類型B類課程性質(zhì)先修課程后續(xù)課程對應(yīng)職業(yè)資格證或內(nèi)容合作開發(fā)企業(yè)執(zhí)筆人合作者修定日期標(biāo)準(zhǔn)簡稱無線通信第四制訂時間2018年8月64+22課程學(xué)分4+1必修課課程類別專業(yè)核心課通信原理勿聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用助理物聯(lián)網(wǎng)工程師無無審核人2019年8月二、課程定位《短距離無線通信》是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課程和核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能了解無線單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本理論、基本知識與基本技能，掌握無線單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)的設(shè)計、調(diào)試方法，理解無線通信重要理論，WiFi、4G、GPRS、Zigbee＞藍(lán)牙、紅外以及簡單網(wǎng)絡(luò)，從點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)，到網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的搭建。本課程與前修課程《通信原理》相銜接，是對在校所學(xué)知識的一次實踐應(yīng)用，同時與平行專業(yè)課程《Java程序設(shè)計基礎(chǔ)》、《物聯(lián)網(wǎng)工程基礎(chǔ)施工》、《物聯(lián)網(wǎng)工程工程現(xiàn)場管理》等,共同構(gòu)成學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)工程崗位群中相關(guān)崗位就業(yè)所應(yīng)具備的知識和技能。三、設(shè)計思路本課程將以工作任務(wù)為邏輯主線，將完成工作任務(wù)必需的相關(guān)理論知識構(gòu)建于工程之中，學(xué)生在完成具體工程的過程中學(xué)會完成相應(yīng)工作任務(wù)，鍛煉職業(yè)能力，掌握相應(yīng)的理論知識。在教學(xué)中，根據(jù)校內(nèi)外實訓(xùn)、實習(xí)資源情況貫徹模擬無線通信網(wǎng)絡(luò)工程（校內(nèi)實訓(xùn)室）或承當(dāng)真實的無線通信網(wǎng)搭建（工程現(xiàn)場）的教學(xué)策略，并根據(jù)工程情況設(shè)計教學(xué)過程。與行業(yè)、企業(yè)的專家（兼職教師）合作進(jìn)行課程設(shè)計開發(fā)與教學(xué)實施的全過程。將物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)崗位群中的方案設(shè)計、工程實施、系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)與管理的技能進(jìn)行歸納，提煉出與物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的搭建與實施相關(guān)的行動領(lǐng)域，再轉(zhuǎn)換成學(xué)習(xí)領(lǐng)域，然后基于工作過程設(shè)計學(xué)習(xí)情境以專業(yè)能力、方法能力、社會能力的培養(yǎng)為重點(diǎn)，充分表達(dá)課程教學(xué)內(nèi)容的職業(yè)性。28842基于Windows系統(tǒng)的WiFi模塊檢測工程熟悉無線路由器的電路構(gòu)成。多媒體、黑板、PPT52基于WiFi技術(shù)的星型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工程了解WiFi技術(shù)在防盜、空氣質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用。第二章習(xí)題多媒體、黑板、PPT52飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)仿真（一）了解實訓(xùn)條件；明確工程工程目標(biāo)；學(xué)習(xí)項目方案設(shè)計。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器62飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)仿真（二）要求進(jìn)行工程組組建及角色分配，確定工程設(shè)計方案；熟悉產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器62飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)仿真（三）系統(tǒng)硬件搭建，軟件設(shè)計及功能仿真。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器72ZigBee技術(shù)基礎(chǔ)知識掌握ZigBee協(xié)議的工作原理、ZigBee模塊的傳輸原理；第三章習(xí)題多媒體、黑板、PPT72常用ZigBee模塊綜述了解常用ZigBee模塊。多媒體、黑板、PPT82基于Windows系統(tǒng)的ZigBee模塊檢測工程掌握ZigBee模塊外國電路設(shè)計基本原理。多媒體、黑板、PPT82基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫濕度測試系統(tǒng)項目掌握溫濕度傳感器的使用方法。第三章習(xí)題多媒體、黑板、PPT297

92倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)仿真（一）了解實訓(xùn)條件；明確工程工程目標(biāo)；學(xué)習(xí)項目方案設(shè)計。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器92倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)仿真（二）要求進(jìn)行工程組組建及角色分配，確定工程設(shè)計方案；熟悉產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀潛102倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)仿真（三）系統(tǒng)硬件搭建，軟件設(shè)計及功能仿真。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器102藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)知識掌握藍(lán)牙協(xié)議的工作原理、藍(lán)牙模塊的傳輸原理。第四章習(xí)題多媒體、黑板、PPT112常用藍(lán)牙模塊綜述了解常用藍(lán)牙模塊。多媒體、黑板、PPT112藍(lán)牙模塊檢測工程掌握藍(lán)牙模塊外圍電路設(shè)計基本原理。多媒體、黑板、PPT122基于藍(lán)牙技術(shù)的通信系統(tǒng)工程掌握藍(lán)牙模塊外圍電路設(shè)計基本原理第四章習(xí)題多媒體、黑板、PPT122藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng)仿真（一）了解實訓(xùn)條件；明確工程工程目標(biāo)；學(xué)習(xí)項目方案設(shè)計。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器132藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng)仿真（二）要求進(jìn)行工程組組建及角色分配，確定工程設(shè)計方案；熟悉產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器298

132藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng)仿真（三）系統(tǒng)硬件搭建，軟件設(shè)計及功能仿真。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀潛142無線自組織網(wǎng)絡(luò)概述；Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；無線自組織網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)與進(jìn)展掌握無線自組織網(wǎng)絡(luò)的概念和原理；了解Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的概念、原理、MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議；了解Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用。第五章習(xí)題多媒體、黑板、PPT142Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實例掌握Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和協(xié)議及實際應(yīng)用。多媒體、黑板、PPT152Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的短距離語音通話系統(tǒng)仿真（■）了解實訓(xùn)條件；明確工程工程目標(biāo)；工程方案設(shè)計。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器152Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的短距離語音通話系統(tǒng)仿真（二）要求進(jìn)行工程組組建及角色分配，系統(tǒng)功能仿真。電腦、無線數(shù)據(jù)通信模塊、測量儀器162復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)，能夠靈活運(yùn)用多媒體、黑板、PPT162考試299物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)短距離無線通信實訓(xùn)指a書機(jī)電工程系電子教研室二。一九年八月300實訓(xùn)一藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的串口通信302實訓(xùn)二ZigBee無線通信及RS232串口通信實驗307301實訓(xùn)一藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的串口通信一、實訓(xùn)目的1、了解CC2541藍(lán)牙模塊的功能；2、了解單片機(jī)C8051的使用;3、掌握CC2541藍(lán)牙模塊與51單片機(jī)實現(xiàn)無線通信的方法。二、實訓(xùn)設(shè)備與器材PC機(jī)、CC2541藍(lán)牙模塊、51單片機(jī)模塊、USB數(shù)據(jù)線、杜邦線三、實訓(xùn)原理與內(nèi)容1、藍(lán)牙概述藍(lán)牙技術(shù)的最初倡導(dǎo)者是五家世界著名的計算機(jī)和通信公司：愛立信、國際商用機(jī)器、英特爾、諾基亞和東芝。1998年5月，以愛立信為首，此五家IT巨人共同提出了一種近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)是實現(xiàn)最高傳輸速率可達(dá)1Mb/s（有效傳輸速率為720Kb/s）,最大傳輸距離為10m的無線通信技術(shù)，即藍(lán)牙技術(shù)，并成立了組織藍(lán)牙SIG（SpecialinterestGroup）,致力于藍(lán)牙規(guī)范的制定和藍(lán)牙技術(shù)在全球范圍內(nèi)的推廣。藍(lán)牙通信有很多優(yōu)點(diǎn)，首先是低功耗，以BLE4.0為例，一節(jié)鈕扣電池在靜態(tài)工作狀態(tài)可以支持一年；其次是低本錢，TI公司的CC2540藍(lán)牙SOC方案芯片出售價僅1美元，可以讓人們低廉使用藍(lán)牙技術(shù)；再次是，2.4GHz的頻段全球開放，沒有政府監(jiān)管；最后是適合時代潮流，現(xiàn)在是手機(jī)的時代，藍(lán)牙技術(shù)本來就為它而生。藍(lán)牙4.0協(xié)議是2010年6月由SIG（SpecialInterestGroup）發(fā)布的最新標(biāo)準(zhǔn)，它有2種模式：BLE（Bluetoothlowenergy）只能與4.0協(xié)議設(shè)備通信，適應(yīng)節(jié)能且僅收發(fā)少量數(shù)據(jù)的設(shè)備（如家用電子）;BR/EDR（BasicRate/EnhancedDataRate）,向下兼容（能與3.0/2.1/2.0通信），適應(yīng)收發(fā)數(shù)據(jù)較多的設(shè)備（如耳機(jī)）。目前，蘋果公司的iPhone4S>iPhone5、miniPad和iPad3；小米手機(jī)2；三星公司的GalaxySill和NoteII；HTCONE系列等移動設(shè)備都支持藍(lán)牙4.0。CC2540/CC2541是美國德州儀器半導(dǎo)體公司（簡稱TI）的BLE芯片，TI實現(xiàn)的BLE協(xié)議棧同樣是BLE協(xié)議的代碼實現(xiàn)，這些BLE代碼正是運(yùn)行在CC2540/CC2541芯片上，簡單的說CC254X就是一顆帶有藍(lán)牙功能的51單片機(jī)，其他單片機(jī)有的資源，例如定時器，UART,SPI,ADC,GPIO,USB（CC2540專有），I2C（CC2541專有）等等,CC254X也都有,而BLE協(xié)議棧也就是一些復(fù)雜一點(diǎn)的C語言源碼。2、硬件設(shè)備CC254X的應(yīng)用非常廣，三種經(jīng)典應(yīng)用：L串口透傳，2.穿戴式設(shè)備，3.PC上的BLE適配器，這樣就對應(yīng)了三種設(shè)備，帶有串口的SmartRF開發(fā)板（用來開發(fā)大局部的應(yīng)用），帶有三軸加速度計的Keyfob防丟器開發(fā)板（用來開發(fā)穿戴式設(shè)備），最后是CC2540USBdongle,可以直接插在USB口上（開發(fā)BLE適配器或者虛擬串口等應(yīng)用）。而且TI的BLE協(xié)議棧例程，也是建立在這三種設(shè)備上。SmartRF開發(fā)板302

SmartRF開發(fā)板兼容TI官方的SmartRF05EB開發(fā)板，TI的BLE協(xié)議棧里提供的大局部例程，均基于該開發(fā)板創(chuàng)立，除了升級了LCD為12864外，其余完全兼容，TI協(xié)議棧例程可以直接在我們的SmartRF上運(yùn)行，這一點(diǎn)非常重要，因為TI經(jīng)常有版本更新或者新的例程出來。Keyfob開發(fā)板Keyfob開發(fā)板帶有一個三軸加速度計和一個蜂鳴器，除了可以開發(fā)防丟器外，還有更多的想象空間：計步器、運(yùn)動檢測等等。和SmartRF開發(fā)板一樣，采用的也是底板別離的設(shè)計，核心板SmartRF相同(Keyfob默認(rèn)發(fā)CC2541核心板，CC2541版本的keyfob資源更多)。Keyfob的反面有一個型號為CR2032的紐扣電池座。采用的電池座和TI的Sensortag開發(fā)板的質(zhì)量一樣，厚實、耐用。CC-Debugger仿真器CC254X不支持串口下載，所以只能通過CC-Debugger燒寫，除了燒寫功能，也可以在IAR開發(fā)軟件里，通過CC-Debugger連接芯片調(diào)試你開發(fā)的程序，單步運(yùn)行、打斷點(diǎn)等，所以又叫仿真器。TI官方開發(fā)板配套使用的全部是CC-Debugger仿真器。3、軟件環(huán)境IARfor8051開發(fā)環(huán)境，F(xiàn)lashProgrammer固件燒寫軟件。4、CC2541芯片的特性參數(shù)CC2541是一款針對藍(lán)牙低能耗以及私有2.4GHz應(yīng)用的功率優(yōu)化的真正片載系統(tǒng)(SoC)解決方案。它使得使用低本錢建立強(qiáng)健網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成為可能。CC2541將領(lǐng)先RF收發(fā)器的出色性能和一個業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051MCU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存存儲器、8kBRAM和很多其它功能強(qiáng)大的特性和外設(shè)組合在一起，CC2541非常適合應(yīng)用于需要超低能耗的系統(tǒng)。這由多種不同的運(yùn)行模式指定。運(yùn)行模式間較短的轉(zhuǎn)換時間進(jìn)一步使低能耗變?yōu)榭赡?。如果CC2540上的USB未啟用并且CC2541上的I2C/額外I/O未啟用，那么CC2541與CC2540在6mmx6mm方形扁平無引腳(QFN)40封裝內(nèi)引腳兼容。與CC2540相比，CC2541提供更低RF流耗。CC2541沒有CC2540所具有的USB接口，并在TX模式中提供較低的最大輸出功率CC2541還增加了1個HWI2c接口。CC2541與CC2533優(yōu)化RF4CEIEEE802.15.4SoC引腳兼容。CC2541有2個不同的版本：分別具有128kB和256kB閃存的的CC2541F128/F256。U!、實訓(xùn)步驟U!、實訓(xùn)步驟L掌握單片機(jī)與藍(lán)牙模塊的硬件連接目前，最流行的HCI是通過通用異步收發(fā)器(UART)和通信串行總線(USB)連接的。其中UART通常更受青睞，因為其性能和數(shù)據(jù)吞吐率水平與USB接口相當(dāng)，且傳輸協(xié)議較為簡單，減少了軟件開銷，是一種更為經(jīng)濟(jì)高效的硬件解決方案。(1)藍(lán)牙模塊電源線藍(lán)牙模塊的電壓管理器共有4個輸入，分別是Vcc(12)>MASTER(28)、SW(27)和SW1oVcc提供電源電壓，典型值是3.3V；MASTERQ8)為UART提供一個獨(dú)立的電源回路，可以與單片機(jī)邏輯接口相同，可以連接到Vcc；SW(27)信號控制內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器導(dǎo)通或關(guān)303

斷。將Vcc(12)、MASTER(28)、SW(27)和SW1(23)連接在一起使用時，不需要考慮藍(lán)牙模塊的加電順序。圖1藍(lán)牙模塊的外圍電路(2)數(shù)據(jù)線和信號線單片機(jī)C8051F120具有兩個UART,在此選用UARTOo在編程時候可通過交叉開關(guān)設(shè)置，將UART0分配到兩個管腳上,例如P3.MTXD)和P3.0(RXD),分別與藍(lán)牙模塊的RXD和TXD相連。另外，單片機(jī)端需另外分配兩個管腳，例如P1.2和P13分別作為流量控制信號CTS和RTS,分別與藍(lán)牙模塊的RTS和CTS相連。假設(shè)CTS為1那么允許對方發(fā)送，假設(shè)CTS為0那么禁止對方發(fā)送。304

HC-49/U15MHrHC-49/U15MHrHC-49/U15MHrU1S1B-72.51BLT2EXP1B1..91B4..P1BSKOSISlBtMISOB1B73CK&sr...paBORxnP3BimPaB2EirC1HF7PF?--4.二?P?BahTTB3B4TO.33BST1.?aBt73T.paBM.XTAL2..GKD......WCPQBOXDOPCB1AD1PuBCAD：HC-49/U15MHrU1S1B-72.51BLT2EXP1B1..91B4..P1BSKOSISlBtMISOB1B73CK&sr...paBORxnP3BimPaB2EirC1HF7PF?--4.二?P?BahTTB3B4TO.33BST1.?aBt73T.paBM.XTAL2..GKD......WCPQBOXDOPCB1AD1PuBCAD：PQB3XD3加BSXDqJQB5XD5..CPZPPALETO7P2B7X15KBcABKB5X13P如Al：PZBakliP2B2M0RTB1ASP2BQA3VCC：：：：：：：C3：：：C4：：：：：：：：：10uFz510uF圖2單片機(jī)的外圍電路（3）藍(lán)牙模塊天線藍(lán)牙模塊ant管腳連接到50歐的天線，天線的電壓駐波比小于2：lo在本實驗的實驗板的設(shè)計中，單片機(jī)和藍(lán)牙模塊是焊接在一個PCB板上的。由于藍(lán)牙模塊采用平面封裝，而且引腳很密集，要想直接焊接到PCB板上很困難，而且天線也很難焊接上去。因而自行設(shè)計了一個輔助電路板，先將藍(lán)牙模塊焊接到此輔助電路板上，然后將要用到的藍(lán)牙模塊的部分引腳引出來，通過插座將藍(lán)牙模塊連接到PCB板上，這樣就使得藍(lán)牙模塊的裝卸變得很方便。輔助電路板引出的管腳有GND地線、VCC3.3V、數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD和TXD、流控線RTS和CTS、使能信號線EN、復(fù)位信號線RESET,其中BTEN即圖3中的ON信號，實際應(yīng)用中將它與VCC接在一起，其他的與單片機(jī)相連。305

圖3CC2541與單片機(jī)的連接電路.實驗軟件燒錄單片機(jī)通過UART控制藍(lán)牙模塊時，最底層的數(shù)據(jù)傳輸是通過UART實現(xiàn)的。因而需要實現(xiàn)單片機(jī)UART接口函數(shù)來完成最基本的字節(jié)級的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。UART即通用異步通信接收發(fā)送器，它是一種同步/異步傳輸?shù)拇薪涌?，工作在同步傳輸?shù)臑榘腚p工方式，而工作在異步傳輸?shù)臑槿p工方式。單片機(jī)的UART用一個SFR的地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器，并允許在軟件尚未讀取前一個接收字節(jié)的情況下，開始接收第2個輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。C8051F120的UART工作模式有模式0、模式1、模式2、模式3共4種，其中模式0是同步半雙工方式，其余全為異步全雙工方式。五、實訓(xùn)報告1、完成單片機(jī)與藍(lán)牙通信程序設(shè)計；2、總結(jié)實驗步驟和實驗結(jié)果。六、評分標(biāo)準(zhǔn)序號工程分值得分1程序燒錄能夠正確使用軟件將程序燒錄到IC中30分2完成通信完成藍(lán)牙通信，利用無線通信方式點(diǎn)殼LED燈40分3出勤情況曠課3次內(nèi),每次扣5分。曠課3次以上不及格4實訓(xùn)總結(jié)根據(jù)實訓(xùn)工程完成實訓(xùn)總結(jié)30分合計306、課程培養(yǎng)目標(biāo)完本錢課程學(xué)習(xí)后能夠獲得的理論知識、專業(yè)能力、方法能力、社會能力。（-）知識目標(biāo)和專業(yè)能力L掌握無線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識；2,掌握WiFi技術(shù)的特點(diǎn)、原理，常用模塊的應(yīng)用；.掌握ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)、原理常用模塊的應(yīng)用；.掌握藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)、原理，常用模塊的應(yīng)用；.掌握Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)及搭建；.掌握點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；.能夠進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用工程的需求分析和設(shè)計；.能夠按要求正確選型各種無線傳輸模塊并搭建無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；.具備無線通信網(wǎng)系統(tǒng)測試的能力。（-）方法能力.制定完成工作任務(wù)的策略能力；.制定工作計劃能力；.確定工作方法能力；.發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力。（三）社會能力.具有自主學(xué)習(xí)的能力；.具有強(qiáng)烈的事業(yè)心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；.培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、老實守信的良好的職業(yè)道德；.學(xué)會一定的溝通、交際、組織、團(tuán)隊合作的社會能力。五、課程內(nèi)容、要求及教學(xué)設(shè)計（1）標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)周為16周，課時為64節(jié)，每周2次課4課時。其中1周用于復(fù)習(xí)和考試。其中理論課時安排為32課時，實踐課時（含習(xí)題課）為32課時。（2）可選實訓(xùn)工程：藍(lán)牙小車、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。289實訓(xùn)二ZigBee無線通信及RS232串口通信實驗一、實訓(xùn)目的1、了解ZigBee驅(qū)動函數(shù)的功能。2、了解MSP430F6638中USCI_Ax模塊的UART模塊的使用。3、掌握MSP430F6638的串口通信和定時器的使用。二、實訓(xùn)器材PC機(jī)、兩個CC2520模塊、兩臺MSP430F6638實驗箱、USB數(shù)據(jù)線、杜邦線三、實訓(xùn)內(nèi)容1、驗證性實驗利用兩個ZigBee模塊通信，一個模塊作發(fā)射，一個作接收。發(fā)射模塊所在實驗箱按下按鍵控制接收模塊所在實驗箱上LED1的亮滅，從而實現(xiàn)無線點(diǎn)燈的功能。2、設(shè)計性實驗利用MSP430F6638單片機(jī)的USCI_Ax模塊進(jìn)行RS232串口通信，實現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)的雙向通信，要求如下：（1）單片機(jī)發(fā)送數(shù)字0到9至PC機(jī)，從數(shù)字5開始發(fā)送，每隔1s發(fā)送一個數(shù)。假設(shè)單片機(jī)開發(fā)板上按下一按鍵（例如S3）,那么數(shù)字加1后進(jìn)行發(fā)送，加到9以后，又從0開始，假設(shè)沒有按鍵按下，那么繼續(xù)發(fā)送當(dāng)前的數(shù)字。在PC機(jī)上用串口調(diào)試助手軟件查看PC機(jī)接收的數(shù)據(jù)是否正確。（2）PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送點(diǎn)燈的命令。如果單片機(jī)接收到PC機(jī)發(fā)送的數(shù)字1,那么點(diǎn)亮單片機(jī)開發(fā)板上的LED1；接收到PC機(jī)發(fā)送的數(shù)字2,那么點(diǎn)亮單片機(jī)開發(fā)板上的LED2,，直到LED5點(diǎn)亮。1、驗證性實驗ZigBee是基于標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（Bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（Zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低本錢。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種廉價的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。本實驗所用到的是CC2520芯片，它只是一個符合物理層標(biāo)準(zhǔn)的芯片，只負(fù)責(zé)調(diào)制解調(diào)無線通訊信號，需要外部連接MCU,否那么無法獨(dú)立完成數(shù)據(jù)傳輸。實驗是用兩塊MSP430F6638評估板分別控制兩塊CC2520模塊，控制其中的一塊CC2520作為接收模塊且另一塊CC2520作為發(fā)送模塊。發(fā)送模塊在查詢到S3的按鍵信號時，發(fā)送信號給接收模塊。接收模塊在接收到信號時，點(diǎn)亮LEDloCC2520在MSP430F6638評估版上的連接如下列圖所示：307

<fP4aTBO0P41,TBO1<P41TBO2cmTIKTP4<P42TB02><P43TBO3?<<fP4aTBO0P41,TBO1<P41TBO2cmTIKTP4<P42TB02><P43TBO3?<P14HB04><PS5TB05〉<P^.5TA2.0?<K.4OMF4>，他572MAp55(P26kMAP6〉RF1GNDRF2圖2CC2520接口模塊原理圖實訓(xùn)中單片機(jī)和CC2520之間通過SPI通訊,程序中CC2520_PSDU定義說明:CC2520_PSDU[],下標(biāo)范圍為0—127,此數(shù)組從下標(biāo)24開始可以使用，驗證程序中從下標(biāo)25開始使用，數(shù)據(jù)格式自定義如下：CC2520_PSDU[25]：本地節(jié)點(diǎn)地址CC2520_PSDU[26]：對方節(jié)點(diǎn)地址CC2520_PSDU[27]：命令類型，在主函數(shù)中有具體宏定義CC2520_PSDU[30]：傳輸?shù)挠杏脭?shù)據(jù)CC2520與MSP430F6638的接口表如下:表1MSP430F6638與CC2520接口的管腳定義位置序號定義說明序號定義說明P41GND2NC3P4.0TB0.04NC5P4.1TBO.16P4.2TBO.27P4.2TBO.28P4.3TBO.39P4.3TBO.310P4.4TB0.4308

（RFHeader左側(cè)）11NC12P4.5TB0.513NC14P3.5TA2.015NC16P2.4UCA0SIM017NC18P2.5UCA0S0MI19NC20P2.6GPI02、設(shè)計性實訓(xùn)MSP430f6638自帶的USCI_Ax模塊在軟件上的通信協(xié)議由使用者來確定。設(shè)計實驗用到的是UART通信模式，即通用異步接收/發(fā)送模式，異步通訊的特性包括：7位或8位數(shù)據(jù)位，支持奇偶校驗；獨(dú)立的發(fā)送和接收移位寄存器；獨(dú)立的發(fā)送接收緩存；可選擇優(yōu)先發(fā)送（接收）MSB還是LSB；空閑位多機(jī)模式和地址位多機(jī)模式；通過有效的起始位檢測將MSP430f6638從低功耗中喚醒；狀態(tài)標(biāo)志檢測錯誤或地址位；獨(dú)立的接收和發(fā)送中斷；可編程實現(xiàn)波特率安排。本實驗中所用的UART配置為波特率9600,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗。五、實訓(xùn)步驟1、驗證性試驗（1）用杜邦線連接P17的6.1引腳和P19中右下角的引腳，如下列圖。■■nr?34io“8皿SI是PFPR332w.?Q—KT6■-三3CC11fWULATIONBoosterPack1-MSP430F6638EVMBoost?rPack2AUDIOmicroSD2，P一■■nr?34io“8皿SI是PFPR332w.?Q—KT6■-三3CC11fWULATIONBoosterPack1-MSP430F6638EVMBoost?rPack2AUDIOmicroSD2，P一0A2637309

（2）翻開驗證程序工程，對兩個實驗箱進(jìn)行通訊的對應(yīng)單片機(jī)程序中發(fā)送和接收的地址編號CC2520_PSDU[25]設(shè)為相同，然后對工程進(jìn)行編譯，編譯無誤后下載、運(yùn)行程序。按下一臺實驗箱中的按鍵S3,觀察另一臺實驗箱的現(xiàn)象。2、設(shè)計性試驗（1）按照實驗一附件L3建立工程文件，根據(jù)要求設(shè)計程序。（2）運(yùn)行串口調(diào)試助手軟件，設(shè)置串口和波特率，注意串口號需要和設(shè)備管理器中的串口號相同，例如下列圖設(shè)備管理器顯示的和開發(fā)板連接的串口為COM4,那么在串口調(diào)試助手軟件圖4.5中串口設(shè)為C0M4o圖4設(shè)備管理器310

圖5串口調(diào)試助手運(yùn)行界面(3)下載程序并運(yùn)行，如果程序設(shè)計正確，在下列圖中能看到PC機(jī)接收區(qū)到“5”,如圖4.6所示。如果按下按鍵S3,那么接收數(shù)字為6,再次按下，那么接收數(shù)字為7,……直到接收到“9”以后，再次按下按鍵S3,那么接收數(shù)字為Oo刪除圖4.5中發(fā)送區(qū)的信息，在發(fā)送區(qū)中輸入命令“1”，點(diǎn)擊“手動發(fā)送”，觀察實驗箱中LED1是點(diǎn)亮，再分別輸入數(shù)字2-5,點(diǎn)擊“手動發(fā)送”，觀察LED2到LED5是否點(diǎn)亮。圖6單片機(jī)程序運(yùn)行時PC機(jī)串口接收(4)實驗完成后請整理好實驗設(shè)備。實驗完畢請用“Shift+Delete"鍵刪除設(shè)計程序和所在的文件夾。六、實訓(xùn)報告要求1、總結(jié)實訓(xùn)步驟和實訓(xùn)結(jié)果2、完成實訓(xùn)思考題七、評分標(biāo)準(zhǔn)序號工程分值得分1程序燒錄能夠正確使用軟件將程序燒錄到IC中20分2完成通信完成ZigBee通信，那個無線點(diǎn)亮LED燈30分3出勤情況曠課3次內(nèi)，每次扣5分。曠課3次以上不及格4實訓(xùn)報告根據(jù)實訓(xùn)工程完成實訓(xùn)一、實訓(xùn)二的實訓(xùn)報告50分合計311

(-)課程整體設(shè)計序號學(xué)習(xí)情境知識目標(biāo)專業(yè)能力方法能力社會能力學(xué)時1認(rèn)知無線數(shù)據(jù)通信技術(shù).掌握無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成和工作原理；.了解常用的無線通信技術(shù)及特點(diǎn)；.掌握無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原理；.掌握點(diǎn)對點(diǎn)通信在實際中的應(yīng)用。.具備電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識；.具備無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的整體認(rèn)識。能夠閱讀設(shè)備數(shù)據(jù)手nn-J1/J0通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)扎實的工作作風(fēng)。102WiFi技術(shù)及應(yīng)用一飯店點(diǎn)菜系統(tǒng).掌握WiFi協(xié)議的工作原理;.掌握WiFi技術(shù)的工作特性；.了解主流WiFi模塊；.熟悉無線路由器的電路構(gòu)成；.掌握WiFi技術(shù)在飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)的應(yīng)用；.了解WiFi技術(shù)在防盜、空氣質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用。能夠按照工程要求選型設(shè)備并搭建網(wǎng)絡(luò)。能夠采用正確的需求分析方法進(jìn)行需求分析。培養(yǎng)學(xué)生對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神。143ZigBee技術(shù)及應(yīng)用一倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng).掌握ZigBee協(xié)議的工作原理、ZigBee模塊的傳輸原理；.掌握ZigBee模塊外圍電路設(shè)計基本原理。.能夠利用ZigBee模塊實現(xiàn)倉庫的溫濕度監(jiān)測；.溫濕度傳感器的使用方法。培養(yǎng)工程需求分析和設(shè)計工程方案能力。培養(yǎng)學(xué)生耐心嚴(yán)謹(jǐn)扎實的工作作風(fēng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。144藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用-藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng).掌握藍(lán)牙協(xié)議的工作原理、藍(lán)牙模塊的傳輸原理；.掌握藍(lán)牙模塊外圍電路設(shè)計基本原理。能夠利用藍(lán)牙模塊實現(xiàn)藍(lán)牙耳機(jī)的語言通信功能。培養(yǎng)工程需求分析和設(shè)計工程方案能力。通過學(xué)習(xí)養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和解決問題的習(xí)慣和能力。12290

序號學(xué)習(xí)情境知識目標(biāo)專業(yè)能力方法能力社會能力學(xué)時5Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的短距離語音通話系統(tǒng).掌握無線自組織網(wǎng)絡(luò)的概念和原理；.了解Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的概念、原理、MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議;.了解Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用。能夠正確進(jìn)行設(shè)備選型及系統(tǒng)搭建，并用C語言進(jìn)行軟件編寫。培養(yǎng)具體問題具體分析的能力.培養(yǎng)學(xué)生對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神。106復(fù)習(xí)與考試全部理論知識能夠靈活使用所學(xué)知識能夠資料，做到有效利用。養(yǎng)成對待學(xué)習(xí)實事求是、精益求精的精神。47短距離無線通信實訓(xùn)掌握無線單片機(jī)外圍電路的設(shè)計，掌握無線單片機(jī)控制系統(tǒng)的編程。培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的方法能力；具有制訂完善工作計劃的能力。掌握短距離無線通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法及調(diào)試過程，強(qiáng)化工程需求分析和設(shè)計工程方案能力。培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的開拓開展創(chuàng)新能力；具有較強(qiáng)的語言表達(dá)能力、人際溝通能力；具有良好的心理素質(zhì)和身體素質(zhì)。22合計講授32學(xué)時，實踐32學(xué)時、包括了復(fù)習(xí)與習(xí)題課4學(xué)時，共64學(xué)時；另有整周實訓(xùn)22學(xué)時。共64+22課時。291（二）課程學(xué)習(xí)單元內(nèi)容與要求學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱認(rèn)知無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)學(xué)時10學(xué)習(xí)要求.學(xué)生掌握無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成；.學(xué)生熟悉無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及連接方式；.學(xué)生能夠合理搭建雙向無線遙控器的硬件電路、進(jìn)行軟件設(shè)計與仿真。任務(wù)分解任務(wù)1課程內(nèi)容介紹任務(wù)2無線數(shù)據(jù)通信的整體概念任務(wù)3工程組組建及分工方案任務(wù)4雙向無線遙控器系統(tǒng)硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序設(shè)計以及整機(jī)仿真實踐學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱WiFi技術(shù)及應(yīng)用一飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)學(xué)時14學(xué)習(xí)要求.學(xué)生掌握WiFi協(xié)議的傳輸原理、通信方式及WIFI模塊的工作原理；.學(xué)生會編寫WiFi模塊驅(qū)動程序；.學(xué)生掌握工程需求分析方法；.學(xué)生能夠采用正確的需求分析方法進(jìn)行需求分析。任務(wù)分解任務(wù)1WiFi協(xié)議通信、聽Fi模塊工作原理和WiFi模塊驅(qū)動程序工作原理任務(wù)2小組討論，確定實施方案任務(wù)3飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序設(shè)計及仿真學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元冬稱ZigBee技術(shù)及應(yīng)用一倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)學(xué)時14學(xué)習(xí)要求.學(xué)生掌握ZigBee協(xié)議的傳輸原理、通信方式及ZigBee模塊的工作原理；.學(xué)生會分析ZigBee模塊外圍電路的工作原理，編寫ZigBee模塊驅(qū)動程序；.學(xué)生掌握工程總體方案設(shè)計的方法；.學(xué)生能夠采用正確的方法進(jìn)行總體方案設(shè)計。任務(wù)分解任務(wù)1ZigBee協(xié)議、ZigBee模塊工作原理和ZigBee模塊驅(qū)動程序工作原理任務(wù)2小組討論，確定實施方案任務(wù)3倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序設(shè)計及仿真292

學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用-藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng)學(xué)時12學(xué)習(xí)要求.學(xué)生掌握藍(lán)牙協(xié)議的傳輸原理、通信方式及藍(lán)牙模塊的工作原理；.學(xué)生會分析藍(lán)牙模塊外圍電路的工作原理，編寫藍(lán)牙模塊驅(qū)動程序；.學(xué)生掌握工程總體方案設(shè)計的方法；.學(xué)生能夠采用正確的方法進(jìn)行總體方案設(shè)計。任務(wù)分解任務(wù)1藍(lán)牙協(xié)議、藍(lán)牙模塊工作原理和藍(lán)牙模塊驅(qū)動程序工作原理任務(wù)2小組討論，確定實施方案任務(wù)3藍(lán)牙耳機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序設(shè)計及仿真學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱Ad-hoc學(xué)時10學(xué)習(xí)要求.學(xué)生掌握無線自組織網(wǎng)絡(luò)概念和原理.學(xué)生掌握Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和協(xié)議及實際應(yīng)用；.學(xué)生掌握工程總體方案設(shè)計的方法；.學(xué)生能夠采用正確的方法進(jìn)行總體方案設(shè)計。任務(wù)分解任務(wù)1Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和協(xié)議，短距離語音通話系統(tǒng)的模塊設(shè)計、工作狀態(tài)設(shè)計方法任務(wù)2小組討論，確定實施方案任務(wù)3Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的短距離語音通話系統(tǒng)硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序設(shè)計及仿真學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱短距離無線通信實訓(xùn)學(xué)時22學(xué)習(xí)要求掌握無線單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計，掌握無線單片機(jī)控制系統(tǒng)的編程。任務(wù)分解任務(wù)1明確工程工程目標(biāo)任務(wù)2藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的串口通信任務(wù)3ZigBee無線通信及RS232串口通信實驗任務(wù)4編寫每個環(huán)節(jié)的相關(guān)文檔，提交實訓(xùn)報告293六、課程考核與評價本課程考核分為平時成績、實踐成績和期末成績?nèi)齻€局部，分別占總評成績的30%、40%、30%o列表如下:總評成績平時成績實踐成績期末成績出勤平時作業(yè)100%10%20%40%30%小計