物聯網&嵌入式綜合教學實驗平臺是針對高校推出的移動互聯網開發、物聯網技術應用與開發的科研型綜合教學平臺。該平臺國內首創全積木式搭建方法,各種開發平臺模塊、無線傳感模塊、RFID模塊、傳感器模塊可隨意搭配,靈活多樣,為各類開發人員提供強大的硬件支撐。
嵌入式中控網關采用Samsung ARM Cortex-A9 S5P4418四核處理器與Cortex-A53 S5P6818 八核處理器兼容方案,搭載嵌入式Linux-3.4/Android-4.4/ Android5.1操作系統,10.1寸高清多點電容觸摸液晶屏,板載WIFI、藍牙、4G、音頻、溫濕度傳感器、光照傳感器等豐富外設支持Linux/Android雙操作系統一鍵切換。
無線模塊包含ZIGBEE、WIFI、BLE、LORA等多種最主流無線傳感網模塊,各類模塊接口完全統一,支持任意更換。為了達到教學目的,更直觀的顯示相關系統信息,全部標配0.96寸OLED顯示屏。統一傳感器模塊尺寸封裝和接口定義,可支持溫濕度、人體感應、RGB調光燈等幾十種傳感器模塊。
RFID模塊涵蓋全部主流的頻段,包括低頻、高頻、超高頻和微波,支持125K讀寫卡、125K只讀卡、IC TYPEA卡、身份證TYPEB卡、UHF 6C卡、2.4G有源標簽卡。實驗平臺支持選配各種應用擴展模塊,包括GPRS/GSM、GPS/北斗、指紋識別、NBIOT等嵌入式/移動互聯通信模塊,能夠滿足嵌入式、移動互聯、物聯網應用等學科技術的學習。
1、嵌入式網關單元技術參數要求:
1.1、嵌入式網關平臺
核心板芯片:Cortex-A9 S5P4418四核;處理器主頻1.4GHz及以上;采用28nm制作工藝,內置高性能4核A9 ARM架構,配備Mali-400 GPU;支持 2D/3D圖形加速;內部MFC支持 MPEG2/4、H.263、H.264等的編解碼和VC1的解碼;
DDR3內存:≥2GB DDR3;
海量存儲:≥16GB EMMC 存儲;
▲LCD液晶:10.1寸 分辨率1024×800。(截圖證明)
▲中斷按鍵:一鍵切換雙系統(Android/Linux)功能
觸摸屏:多點觸控電容屏接口;
視頻輸出:HDMI1.4視頻輸出接口;
無線模塊:標準雙排防反插接口,處理器CC2530
無線模塊協議:符合IEEE802.15.4 ZigBee標準規范;
標準音頻單元,音頻輸入輸出接口;
1路TF卡插座(含32G卡,讀卡器);
1路千兆以太網RJ45網口;
≥3路USB Host2.0接口;≥1路USB OTG接口;
≥2路RS232接口;≥1路RS485接口;
WiFi/藍牙4.0二合一;用戶按鍵:4個獨立按鍵
1.2、A94418 裸機調試仿真器
▲支持仿真Cortex-A9內核芯片;
支持Eclipse等集成開發環境;
USB口取電,能給目標板或用戶板提供3.3V;
提供Windows系統驅動即插即用;
▲實現單步、斷點、寄存器查看等功能;
不同實驗之間切換,無需重啟設備,即可繼續進行實驗。
▲實驗平臺在無需USB/SD卡等方式刷寫系統,按鍵選擇一鍵可任意切換雙系統(Linux/Android)自啟動,當選擇Linux系統的時候通過Qt應用軟件查詢傳感器數據、當選擇Android系統通過APP應用軟件查詢傳感器數據(視頻演示)
▲實驗平臺用ARM仿真器通過USB接口與電腦相連,另一端通過排線與實驗平臺JTAG接口相連,采用Eclipse集成開發環境通過GDB調試工具,通過程序實現單步、斷點、寄存器查看等功能調試實驗平臺蜂鳴器、LED流水燈(視頻演示)
2、物聯網無線傳感單元區技術參數要求:
2.1、M3內核+底板×每套8個
CORTEX-M3內核,最高主頻72MHz;底板配備雙排20P防反插插座,支持ZIGBEE、WIFI、BLE、LORA無線模塊;提供統一的傳感器接口,支持兼容溫濕度、光照等多種傳感器;硬件支持一鍵切換傳感器連接通路,選擇無線模塊或STM32來操作傳感器,根據實際需求構建不同的課程體系;
▲標配0.96寸OLED液晶顯示屏;(截圖證明)
下載接口:支持CORTEX-M3內核程序的燒寫和調試;SWD下載接口,與無線模塊CC Debug調試共用下載接口;可以通過選擇調試對象CORTEX-M3或無線模塊;
外接電源、底板、板載USB轉串口、電池等多種供電方式可供選擇。板載電源開關,復位按鍵,功能按鍵等交互單元。提供防反插接口,用于無線模塊與傳感器模塊接入。
2.2、多網絡協議異構處理單元×每套1個
板載支持1*Zigbee、1*WiFi、1*藍牙、1*LoRa等四種網關協調器功能:
通過CORTEX-M3支持串口數據透傳傳輸等功能;
支持多平臺開發,可切換信號至ARM平臺或PC平臺;
2.3、Zigbee無線節點模塊×每套2個
微處理器CC2530,標準雙排防反插20pin接口
符合IEEE802.15.4 ZigBee標準規范;
頻段范圍2045M-2483.5M,
傳送速率最大250Kbps,通道16個可選頻段;
擴展CC Debug調試JTAG接口;
LED燈:電源、連接、數據傳輸等狀態指示;
信號濾波器采用進口非平衡巴倫濾波器;
2.4、Bluetooth無線節點模塊×每套2個
CC2541處理器,標準雙排防反插20pin接口;
板載閃存:≥256KB片內Flash、≥8KB片內SRAM;
工作電壓:2.0V~3.6V 低功耗藍牙;
射頻頻率:2.4GHz 傳輸速率:≥1Mbps;
協議:LowPower Bluetooth 4.0;
擴展CC Debug調試JTAG接口;
LED燈:電源、連接、數據傳輸等狀態指示;
信號濾波器采用進口非平衡巴倫濾波器;
2.5、WIFI無線節點模塊×每套2個
ESP8266模組,標準雙排防反插20pin接口
WIFI模塊采用最小的 802.11b/g/n Wi-Fi SOC模;
頻率范圍:2.4~2.4835GHz;
傳輸速率11n:最高可達150Mbps;
支持多種網絡協議:TCP/IP/UDP/MQTT;
支持無線工作在STA/AP/STA+AP 工作模式;
支持透明協議數據傳輸模式;
2.6、LoRa無線節點模塊×每套2個
模塊嵌入高速低功耗單片機和高性能LoRa擴頻芯片SX1278,支持LoRa擴頻調制技術;
標準雙排防反插20pin接口;
+20dBm-100mW電壓變化時恒定的射頻功率輸出
高靈敏度:低至-148 dBm
半雙工SPI通訊
可編程比特率高達300kbps
支持FSK、GFSK、MSK、GMSK、LoRa™及OOK調制方式
自動射頻信號檢測,CAD模式和超高速AFC
帶有CRC、高達256字節的數據包引擎
2.7、傳感器/控制器模塊
①、光照傳感器;
②、RGB燈執行單元;
③、數碼管執行器;
④、震動感應傳感器;
⑤、溫濕度傳感器;
⑥、磁感應傳感器;
⑦、人體感應傳感器;
⑧、雨滴傳感器;
⑨、氣壓傳感器
⑩、燃氣傳感器
?、舵機控制器
?、風扇控制器
?、電磁鎖控制器
3、RFID射頻識別單元區技術參數要求
3.1、13.56M高頻RFID模塊
采用高頻NFC芯片;
工作頻率為13.56MHz;板載天線;
讀卡性能支持:支持ISO14443A/B協議,
支持標準非接觸s50卡 、s70卡、身份證讀取;
模塊功能:完成對 ISO14443 標簽的尋卡、防沖突、
選擇卡、密碼下載和校驗、修改密碼和讀寫操作等;
通訊與供電: 防反插標準插座或USB;
3.2、低頻125KHz模塊
EM4095方案支持讀、寫卡操作
通訊與供電: 防反插標準插座或USB;
電感耦合 ISO/IEC14223
3.3、有源標簽卡識別模塊
NRF24L01/NRF24LE1+芯片方案
通訊與供電: 防反插標準插座或USB;
支持讀卡操作
有源電子標簽(ETC標簽、電池2-3年)
3.4、超高頻900MHz 模塊
UHF讀卡器模塊集成射頻芯片IC;
通訊與供電: 防反插標準插座或USB;
支持多卡讀、寫卡操作
讀寫距離3-8m
支持標準ISO/IEC 18000-6
4、無線聯動模塊單元
包含門禁電機、ETC 閘機、門禁鎖頭、繼電器
既可獨立使用也可板載在實驗箱上與RFID模塊聯動使用;
采用Cortex-M3嵌入式32位核心處理器;
通信接口:RS232\RJ45\ZIGBEE;
無線通信模塊:CC2530標準雙列直插24pin接口;
JTAG口引出,方便程序調試;
通過嵌入式主控網關采集RFID讀卡數據匹配,
然后使用ZigBee無線通信控制舵機、電子鎖等
控制電路接口:繼電器開關三路
門禁電機:電壓:5V,轉速:5500RPM
出軸長度:10.7MM,配合RFID模塊模擬電力拖動控制;
門禁閘機:操作速度:0.12秒/6 0度,扭矩:1.6KG/CM
工作電壓:4.8V,死區設定:5微秒轉動角度:最大180度
電動閘門的抬桿、放桿操作功等功能
門禁鎖頭:工作電壓:12v,插銷長度:10mm
開鎖時間:1S,可以模擬門禁開啟、關閉。
1、使用手冊與實驗指導書
提供一本使用手冊、7本實驗指導書,包括:
嵌入式網關應用開發實驗指導書;
CC2530/2541實驗指導書;
射頻識別RFID實驗指導書;
STM32 WiFi/LoRa實驗指導書;
綜合實訓實驗指導書。
2、教學實驗綜合案例
提供八個綜合案例,包括:
環境監測系統綜合案例;
智能窗簾控制系統綜合案例;
智能超市綜合案例;
智能門禁-RFID綜合案例;
智能門禁-指紋解鎖綜合案例;
智能家居綜合案例;
智能農業綜合案例;