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

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)大綱1 .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：5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2 .課程地位與任務(wù)（1）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。（2）課程的基本任務(wù)本課程采用“教、學(xué)、做” 一體化教學(xué)模式，項(xiàng)目為導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等教 學(xué)方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的ZigBee技術(shù)應(yīng)用、藍(lán)牙4.0應(yīng)用、GPR應(yīng)用、WIFI應(yīng)用、電路分析、測(cè)試、 制作、調(diào)試能力及創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生職業(yè)能力培

2、養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成起主要支撐或明顯促進(jìn)作用，為 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等后續(xù)課程和今后的工作奠定了基礎(chǔ)。3.課程目標(biāo)（1）能力目標(biāo)A1 .能正確安裝與使用 IAR、SmartRF Flash Programmer、Z-Stack 等軟件；A2.能熟練使用CC2530的基本組件；A3.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Basic RF的無線采集與網(wǎng)絡(luò)組建功能；A5.能熟練實(shí)現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、串口通信、串口透?jìng)?、綁定等；A6,能獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控；A7.能熟練開發(fā)基于BLE協(xié)議棧的主從機(jī)連接、串口透

3、傳、手機(jī)與藍(lán)牙通信等項(xiàng)目；A8,能熟練使用AT指令來控制GPR無線通信模塊；A9.能實(shí)現(xiàn)WIFI無線通信功能。（2）知識(shí)目標(biāo)K1. 了解Wi-Fi 藍(lán)牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；K2. 了解 IAR、SmartRF Flash Programmer 等軟件的菜單功能；K3.掌握CC253C單片機(jī)的GPIO中斷、定時(shí)器、串口、ADC等基本組件的原理；K4.掌握Basic RF Layer工作機(jī)制、開矢量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；K5.掌握Z-Stack協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、BLE協(xié)議棧的基本概念；K6.掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理；K7,掌握基于BLE協(xié)議棧

4、的串口通信、主從機(jī)連接與數(shù)據(jù)傳輸?shù)人璧闹R(shí)；K8,掌握撥打與接聽電話、短信的讀取與發(fā)送、GPRS1信等AT指令；K9. 了解WIFI無線通信應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。(3)素質(zhì)目標(biāo)Q1.具有良好的職業(yè)道德、規(guī)范操作意識(shí)；Q2具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神；Q3.具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；Q4.具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；Q5.具有開拓創(chuàng)新的學(xué)習(xí)精神；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ZigBee技術(shù)為主，以藍(lán)牙4.0、GPRS WIFI等典型的短距離無線通信技術(shù)為輔，并結(jié)合溫濕度傳感器、可燃性氣體傳感器等傳感器組成 無線傳感網(wǎng)絡(luò)。包括認(rèn)識(shí)無線

5、傳感網(wǎng)絡(luò)、CC2530基本組件應(yīng)用、Basic RF無線通信應(yīng)用、zigbee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)、藍(lán)牙4.0無線通信應(yīng)用、GPRS6線通信應(yīng)用、WIFI無線通信應(yīng)用等7個(gè)由簡(jiǎn) 到繁的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。本課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配見表1 ,表2。表1課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)場(chǎng)所4 4z八、rrF-參考學(xué)時(shí)1認(rèn)識(shí)無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室42CC2530基本組件應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室123Basic RF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)絡(luò)建議學(xué)時(shí)4課時(shí)介紹本章在實(shí)現(xiàn)

6、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實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行了介紹， 還對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 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；了解Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等典型短距禺無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；了解ZigBee無線 傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)；了解 IAR、SmartRF Flash Programmer 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)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1搭建ZigBee開發(fā)環(huán)境項(xiàng)目二CC2530基E本組

7、件應(yīng)用建議學(xué)時(shí)12課時(shí)介紹本章從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等基本組件的原埋，并借助NEWLab平臺(tái)，將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，為講一步學(xué)習(xí)BasicRF和ZiqBee協(xié)議棧做好鋪墊。目標(biāo)掌握CC2530單片機(jī)基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；掌握CC2530單片機(jī)I/O的外設(shè)、GIPO、輸入、輸出等功能配置；掌握CC2530單片機(jī)中斷的使熊、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級(jí)等壞節(jié)的工作原理；掌握CC2530單片 機(jī)定時(shí)器的二種定時(shí)模式、中斷方式

8、的工作原理；掌握CC2530單片機(jī)串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；掌握CC2530單片機(jī)ADC 單次站梅，理解松神豹據(jù)的一講制補(bǔ)碼結(jié)松1。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1控制LED交替閃爍任務(wù)2按鍵中斷控制LED亮滅任務(wù)3定時(shí)器1控制LED閃爍任務(wù)4串口通信應(yīng)用任務(wù)5:片內(nèi)溫度測(cè)量項(xiàng)目三Basic RF無線通信應(yīng)用建議學(xué)時(shí)24課時(shí)介紹本章主要介紹 Basic RF Layer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Basic RF無線傳感網(wǎng)絡(luò)。通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信、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Basic RF的模擬量、開關(guān)量和邏

9、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)了解Basic RF Layer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、PANJD、RF_CHANNEL等根E念；了解basic RF、board、com mon等驅(qū)動(dòng)文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；掌握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。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1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)量傳感器米集任務(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)介紹本章通過6個(gè)

10、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)、OSAL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協(xié)議棧的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、串口透?jìng)?、無線綁定、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 嗡器網(wǎng)絡(luò)，立母無線傳感器的堀采隼、沅程陳控等功能。目標(biāo)掌握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；掌握Z-Stack協(xié)議棧實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，理解OSAL運(yùn)行機(jī)理、任務(wù)調(diào)試、API函數(shù)等；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； 掌握Z-Stack協(xié)議棧的LED和KEY驅(qū)動(dòng)函數(shù)

11、的工作原理；掌握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。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1基于Z-Stack的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信任務(wù)2基于Z-Stack的串口通信任務(wù)3基于乙Stack的串口透?jìng)魅蝿?wù)4:基于綁定的無線開關(guān)系統(tǒng)任務(wù)5ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取任務(wù)6ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目五 藍(lán)牙4.0無線通信應(yīng)用建議學(xué)時(shí)12課時(shí)介紹本章通過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

12、、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)基本配置文件、BTool 工具，以及 SimpleBLEPeripheral 和 SimpleBLECentral 兩個(gè)工程。目標(biāo)掌握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；掌握 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；理解BLE協(xié)議棧中的GAP和GATT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?/p>

13、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程；掌握特征值、句柄、 UUID、GATT服務(wù)等概念和作用；理解特彳正侑屬性、涌知機(jī)制，以及堂握特征侑的相關(guān)函數(shù)與初始化。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1基于BLE協(xié)議棧的串口通信任務(wù)2主從機(jī)建立連接與數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)3基于BLE協(xié)議棧的無線點(diǎn)燈任務(wù)4:基于BLE協(xié)議棧的串口透?jìng)魅蝿?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)介紹G510 是 FIBOCOM 推出的一款 850/900/1800/1900MHZ 四頻段 GPRS (Ge neral PacketRadio Service )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

14、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GPRS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涌信等功解。目標(biāo)掌握基本AT指令；掌握撥打與接聽電話；掌握短信讀取與發(fā)送；了解GPRS模塊的種噗；掌握Socket連接原 理；掌握串口發(fā)送與接收原埋。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難點(diǎn)重點(diǎn)備注任務(wù)1撥打與接聽電話任務(wù)2短信的讀取與發(fā)送任務(wù)3GPRS通信項(xiàng)目七WIFI無線通(言應(yīng)用建議學(xué)時(shí)8課時(shí)介紹Newlab的WNi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

15、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)崿F(xiàn)通過WIFI無線獲取溫度和紅外傳感器信息。目標(biāo)了解WIFI無線控制方式；理解WIFI無線控制命令數(shù)據(jù)格式；了解IP地址的基本知識(shí)；掌握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)器任務(wù)2WIFI控制風(fēng)扇啟動(dòng)和停止任務(wù)3WIFI控制電燈亮和滅任務(wù)4:WIFI獲取紅外傳感器的狀態(tài)任務(wù)5WIFI獲取溫度傳感器的溫度值5.考核方式本課程考核采取形成性考核和終結(jié)性考核兩種方式進(jìn)行，兩部分的分?jǐn)?shù)比例為：課程考核成績=形 成性考核成績(40% +終結(jié)性考核成績(60%