中南大學(xué)劉偉榮物聯(lián)網(wǎng)-《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班 級(jí)： 物聯(lián)網(wǎng) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 劉偉榮 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2014年4月11日 目錄實(shí)驗(yàn)一 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(LED實(shí)驗(yàn))- 2 -1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 2 -1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具- 2 -1.3實(shí)驗(yàn)原理- 2 -1.4 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果- 5 -實(shí)驗(yàn)二 射頻實(shí)驗(yàn)- 6 -2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 6 -2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容- 6 -2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具- 7 -2.4 實(shí)驗(yàn)原理- 7 -2.5 實(shí)驗(yàn)步驟- 8 -2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論- 9 -實(shí)驗(yàn)三 Zstack組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)- 10 -3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 10 -3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容- 10 -3.3 預(yù)備知識(shí)- 11 -3.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具- 11 -3.5 實(shí)驗(yàn)原理- 11 -3.6 實(shí)驗(yàn)步驟- 16 -3.7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論- 17 -實(shí)驗(yàn)四 綜合實(shí)驗(yàn)(傳感器網(wǎng)絡(luò))- 17 -4.1 智能網(wǎng)關(guān)程序設(shè)計(jì)- 18 -4.2 Android 用戶控制程序設(shè)計(jì)- 19 -4.3 Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序設(shè)計(jì)- 30 -4.4 平臺(tái)控制操作- 34 -實(shí)驗(yàn)一 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(LED實(shí)驗(yàn))1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膗 通過 I/O控制小燈閃爍的過程。 u 在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上運(yùn)行自己的程序。1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具u 硬件：ZX2530A 型底板及CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī) u 軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境。 1.3實(shí)驗(yàn)原理通過 CC2530 的 I/O 引腳，輸出高低電平來控制 LED 的亮與滅。 本實(shí)驗(yàn)選擇 P2_0 I/O 引腳，將P2_0 置成高電平即點(diǎn)亮 LED。 如圖 為 LED 小燈驅(qū) 動(dòng)電路，DS1 為 LED 小燈，P2_0引腳使用 CC2430/1 的內(nèi)置電源驅(qū)動(dòng)LED 小燈。 CC2530的 I/O 控制口一共有21個(gè)，分成3組，分別是P0、P1和P2；由上面的對(duì)照表可以看出 LED1所對(duì)應(yīng)的I/O 口為P1_0，LED2所對(duì)應(yīng)的I/O口為P1_2。 下面我們來看一下本次實(shí)驗(yàn)所用到的控制寄存器中每一位的取值所對(duì)應(yīng)的意義： P1DIR（P1 方向寄存器，P0DIR 同理） ：P1SEL（P1 功能選擇寄存器，P0SEL 同理） ：寄存器的設(shè)置： 將控制寄存器的某一位置 1： 例：P1DIR |= 0X02； 解釋：”|=“表示按位或運(yùn)算，0X02 為十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為 0000 0010，若 P1DIR 原來的值為 0011 0000，或運(yùn)算后 P1DIR的值為 0011 0010。根據(jù)上面給出的取值表可知，按位與運(yùn)算后 P1_1 的方向改為輸出，其他 I/O 口方向保持不變。 將控制寄存器某一位清 0：例：P1DIR &= 0X02； 解釋：”&=“表示按位與運(yùn)算，”“運(yùn)算符表示取反， 0X02為0000 0010， 即0X02 為1111 1101。若 P1DIR 原來的值為 0011 0010，與運(yùn)算后 P1DIR 的值為0011 0000。程序源碼 /引入頭文件 #include /引入 CC2530所對(duì)應(yīng)的頭文件（包含各 SFR 的定義） /定義LED引腳 #define led1 P1_0 /定義 LED1 為P1_0 口控制 #define led2 P1_2 /定義 LED2 為P1_1 口控制 void Delay(unsigned char n) unsigned char i; unsigned int j; for(i = 0; i n; i+) for(j = 1; j8), (byte) 0, /addr 0x00, 0x01, / cmd 0x00,0x01, 0x00,0x02, 0x00,0x05, 0x00,0x14, 0x00,0x15 ); 當(dāng) syncRequestSYS_APP_MSG 返回后，如果 ninfo!=null，則 ninfo 中保存獲取到的協(xié)調(diào)器信息，否則獲取協(xié)調(diào)器信息失敗，zigbee 網(wǎng)絡(luò)搜索結(jié)束。獲取到協(xié)調(diào)器信息后通過以下代碼 Top.DrawTop(mTree); Message msg = Message.obtain(); msg.what = MSG_NEW_NETWORK; msg.arg1 = 1; mMainHandler.sendMessage(msg); 生成協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)并通知主線程在屏幕上顯示出來。 當(dāng)找到協(xié)調(diào)器后，程序通過查找與協(xié)調(diào)器直接連接的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，然后遞歸搜索，最終搜索完整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并繪制出 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)的 TOP結(jié)構(gòu)。 具體實(shí)現(xiàn)代碼如下private void buildNetWork(Node pa, int cli) for (int i=0; i8), (byte) clii, /addr 0x00, 0x01, / cmd 0x00,0x01, 0x00,0x02, 0x00,0x05, 0x00,0x14, 0x00,0x15 ); if (ninfo=null | ninfo.length29) Log.d(TAG, * get node +clii+ info fail.); continue; int tmp, off=0; tmp = Tool.builduInt(ninfooff, ninfooff+1); / addr if (tmp != clii) Log.d(TAG, net add is not equl.); continue; off += 2; tmp = Tool.builduInt(ninfooff, ninfooff+1); /cmd if (tmp != 0x8001) Log.d(TAG, response cmd not euql.); continue; off += 2; if (ninfooff != 0) /read status Log.d(TAG, read status is not 0); continue; off += 1; Node nd = new Node(clii, Node.ZB_NODE_TYPE_ENDDEVICE); int childs = ; while (off ninfo.length) tmp = Tool.builduInt(ninfooff, ninfooff+1); off += 2; switch (tmp) case 0x0001: / hard vernd.mHardVer = Tool.builduInt(ninfooff, ninfooff+1); off += 2; break; case 0x0002: nd.mSoftVer = Tool.builduInt(ninfooff, ninfooff+1); off += 2; break; case 0x0005: nd.mDevType = ninfooff; off += 1; break; case 0x0014: for (int j=0; j8; j+) nd.mIEEEAddrj = ninfooff+j; off += 8; break; case 0x0015: int assocCnt = ninfooff;off += 1; break; case 0x0014: for (int j=0; j8; j+) nd.mIEEEAddrj = ninfooff+j; off += 8; break; case 0x0015: int assocCnt = ninfooff; off += 1; if (assocCnt != 0) nd.mNodeType = Node.ZB_NODE_TYPE_ROUTER; int nli = new intassocCnt; for (int j=0; j New - Android Project”出現(xiàn)如下對(duì)話框其中紅線標(biāo)示出來是要填充的：Location：指定 Android 用戶控制程序源代碼的存放位置。填寫好后點(diǎn)擊“Finish”按鈕。建立工程后工程結(jié)構(gòu)如下圖：3） 選擇菜單“Project”確保Build Automaticall 被選中，如下圖：4） 選擇菜單“Project - Clean”出現(xiàn)如下對(duì)話框點(diǎn)擊“Ok”按鈕5） 點(diǎn)擊 eclipse 上的運(yùn)行按鈕就可以在模擬器上運(yùn)行程序了，第一次運(yùn)行程序會(huì)出現(xiàn)如下對(duì)話框，請(qǐng)選擇 Android Application。然后點(diǎn)擊“OK”按鈕。6）如果在執(zhí)行第 5 步時(shí)，將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)驗(yàn)箱與 pc 用 usb 連接起來了，那么程序?qū)?huì)自動(dòng)下載到實(shí)驗(yàn)箱上。就可以在實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行程序了4.3 Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序設(shè)計(jì)Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序運(yùn)行在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)不同的傳感器類型，設(shè)計(jì)不同的傳感器控制程序。所有節(jié)點(diǎn)控制程序都是基于 Zstack 協(xié)議棧的，并且都是在 SampleApp 的基礎(chǔ)上修改而來。 下面對(duì)各個(gè)傳感器工程進(jìn)行介紹：先將“物聯(lián)網(wǎng)光盤綜合實(shí)驗(yàn)Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序”復(fù)制到本地磁盤。 打開工程文件“ProjectszstackSamplesSimpleAppCC2530DB SimpleApp.eww”1) 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleCoordinator即協(xié)調(diào)器工程，如下圖協(xié)調(diào)器的應(yīng)用功能代碼實(shí)現(xiàn)文件是 SimpleCoordinator.c 在工程文件夾 App 目錄下具體實(shí)現(xiàn)可參考源碼。按下鍵盤上的 F7 即個(gè)編譯協(xié)調(diào)器工程，編譯好之后可將代碼下載到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)板。 2) 繼電器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleLight即繼電器節(jié)點(diǎn)工程，如下圖 程序中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)繼電器的控制， 具體實(shí)現(xiàn)代碼可參考源文件工程目錄 App 下 SimpleLight.C 3) 氣體傳感器工程 SimpleCo2Sensor即氣體傳感器節(jié)點(diǎn)工程，如下圖氣體傳感器的控制代碼請(qǐng)參考工程 App 目錄下 SimpleCo2Sensor.c4）溫度傳感器工程 SimpleTempSensor即溫度傳感器工程如下圖 溫度傳感器節(jié)點(diǎn)用用控制代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleTempSensor.c 文件 5）人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleInfrared 即人體紅外傳感器工程，如下圖 人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下SimpleInfrared.c 6）超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleDistanceSensor 即超聲波距離傳感器工程，如下圖超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleDistanceSensor.c。超聲波測(cè)距驅(qū)動(dòng)代碼請(qǐng)參考 ys-srf05.c 文件。7）濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleHumiditySensor 即濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程，如下圖 濕度傳感器應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleHumiditySensor.c 文件，其濕度的測(cè)量驅(qū)動(dòng)可參考溫濕度傳感器驅(qū)動(dòng) dht11.c 文件 8）開關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleSwitch 即開關(guān)傳感器工程，如下圖開關(guān)傳感器應(yīng)用控制實(shí)現(xiàn)代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleSwitch.c 文件。4.4 平臺(tái)控制操作4.4.1 啟動(dòng)程序 1）安裝好程序后，打開 android 應(yīng)用程序面板，找到圖標(biāo)，點(diǎn)擊進(jìn)入程序。 2）直接點(diǎn)擊登錄按鈕，進(jìn)入到系統(tǒng)主界面。第一次進(jìn)入是系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)連接到 zigbee 網(wǎng)關(guān)然后去搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)的 zigbee網(wǎng)關(guān)地址為本機(jī) IP 地址，即 127.0.0.1。 3）如果你的zigbee 網(wǎng)關(guān)地址不是本機(jī)，則需要修改默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。通過按下系統(tǒng)菜單按鍵，會(huì)出現(xiàn)如下菜單選擇設(shè)置菜單，可以設(shè)置默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)。如下圖：4）設(shè)置好網(wǎng)關(guān)后，下次啟動(dòng)程序就不用再次設(shè)置了。4.4.2 搜索網(wǎng)絡(luò)如果 zigbee網(wǎng)關(guān)設(shè)置好，通過菜單選擇搜索網(wǎng)絡(luò)就可以搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)了，正常情況下至少會(huì)有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，如果程序提示搜索不到網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)檢查你的網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)調(diào)器是否正確