物联网无线传感器教学设计开发平台
（BQ-WS型）
一、系统特点：
* 使用TI当下主流Zigbee解决方案中推荐的处理器CC2530，内置先进的射频系统及增强型8位51单片机。
* 含有丰富的I/O端口、内置温度传感器、A/D和各种常用外围接口(定时器、UART、DMA、中断、AES加密 协处理器等。
* 符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，频段范围2045M-2483.5M，可自由在16个频段间切换。
* 无线数据传输速率约为20~250 kb/s。
* 具有片内128K的可编程Flash，和8K的RAM。
* 工作电压2.0V-3.6V，超低功耗，支持休眠及唤醒功能。
* 支持TI 官方最新的Z-Stack2007/Pro协议栈，可方便快速进行二次开发。
* 支持TI Z-Stack自带的轮询操作系统，支持多任务处理。
* 支持Z-TOOL软件、Packet Sniffer逻辑分析仪。
* 基于IAR 51集成开发环境的工程仿真调试环境。
* 支持形状网、树状网和网状(Mesh)组网方式。
* 支持路由中继功能、网络节点自动修复功能。
* 节点提供标准的JTAG仿真接口，支持官方仿真器，支持节点工作在2V-3.6V内任意电压下进行实时仿真。
* 可外接配合多种传感器节点模块，进行温湿度、可燃气体、加速度、光感应、声音检测、磁感应、红外检测等数据采集。
* 每个节点提供一个USB接口，内部实现USB转串口，可以方便连接到计算机，方便节点调试和二次开发。
* 节点内置锂电池，使用USB接口充电，带有锂电池充电管理芯片，可显示充电状态。
* 锂电池供电模式可同时为传感器与CC2530芯片长时间供电，节点可以在有效范围内无障碍长时间移动使用。
* 节点板载132x32分辨率LCD显示屏，可方便显示节点各种信息。
* 节点上CC2530所有IO口均引出，方便进行二次开发。
* 节点采用CC2530核心板+传感器底板的分离设计，方便开发人员使用CC2530核心板进行二次开发。
* 本实验箱适用以下领域教学或评估开发：高级计量、智能能源、智能家居、消费电子、远程控制、楼宇自动化、工、农业控制、交通能源，环保节能，医疗监控等。
二、技术指标：
CC2530核心板：工作频率：2.4GHz（2394MHz~2507MHz）
信道数量 16
片上FLASH容量 256KB
片上RAM容量 8KB
无线调制方式 直接序列扩频（DSSS）
无线射频数据速率 250kbps
工作电压 2V~3.6V
射频接受灵敏度 -97dBm
射频最大发射功率 4.5dBM
内部定时器 1个16位、2个8位
DMA通道 5通道
ADC精度 12位
串行接口 2个
IO数目 21个
工作主频 32MHz
天线 微型陶瓷天线/柱状天线可选
核心板尺寸 35mmX27mmX10mm
节点设备：引出IO数量 20个
复位按键 1个
用户按键 1个
用户LED指示灯 2个
标准JTAG接口 1个
电池容量 2000mAH
电池供电持续工作时间 大于50个小时（少数类型传感器稍短）
电池充电时间 4小时
充电指示灯 1个
充满指示灯 1个
LCD屏分辨率 132X32
USB转串口 1（信号全部跳线引出）
节点电源开关 1个
节点间最大通讯距离 100米
传感器节点尺寸 85mmX57mmX27mm
通用节点尺寸 65mmX45mmX27mm
网络特性：网络最大节点容量 大于1000
通讯速率 250kbps
平均接入网络时间 30ms
地址管理 自动智能管理
大数据包处理 自动分割为小包传输
频道选择 自动避开RF冲突选择最佳信道
加密 支持AES128高级加密
定位性能 硬件RSSI计算
PC网关：连接方式 通用节点板载USB口
通讯方式 串口（通过USB转换）
通讯速率 9600~115200bps
状态指示灯 1-16个
ARM网关:CPU SamsungS3C2440/S3C6410/ CortexA8-S5PV210
DDR RAM 256M / 512M
SDRAM内存 64MHz（100-133MHz）
NAND FLASH 64MB / 2G / 2G
NOR FLASH 2MB
核心电压 1.25V
支持系统 Linux / WINCE
显示屏 8寸TFT真彩液晶
触摸屏 四线电阻式
USB HOST 1个，支持鼠标、键盘、U盘等设备
USB DEVICE 1个，支持PC机同步、下载烧写程序
串行接口RS232 2个，COM0调试接口、COM2用户接口
TTL串口 1个，COM1连接ZIGBEE网关
系统状态指示灯 2个
LED灯 8个
蜂鸣器 1个
SD卡接口 1个
ARM JTAG接口 1个，标准20PIN
CC2530 JTAG接口 1个，标准10PIN
复位按键 2个，ARM和网关节点各一个
三、传感器节点类型
通用节点：带有16个LED灯实时显示各IO口状态，适合做PC机网关。
普通传感器节点：1、温湿度传感器节点：相对湿度和温度测量、全量程校准，全静态时序控制，数字格式输出、有自动休眠功能，体积小，功耗低。
2、三轴加速度传感器节点：X、Y、Z三方向加速度测量，测量范围±8g全量程线性测量、I2C总线接口、可产生2路外部中断。
3、人体红外传感器节点：用于探测红外特征辐射，可感知人体，小动物的热源，适合做热释红外物体运动检测。
4、可燃气体传感器节点：用于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等烷烃类气体的探测。
5、干簧管与霍尔开关传感器节点：机械和数字式磁敏传感器，可用于磁场检测。
6、接近开关与红外对射节点：高灵敏度触碰开关，适合检测触摸和碰撞；反射式红外传感器，可应用循迹检测，位置检测等领域。
7、声光传感器节点：可检测声音和光照强度，并具有报警指示灯，可以应用在道路交通，楼宇声光检测等领域。
8、按键节点：可检测用户对按键的输入操作。
9、颜色感应传感器节点：可检测传感器面对的物体颜色。
10、数字罗盘传感器节点：检测地磁场，提供传感器的方向信息，能够提供其相对于地球的姿态。
11、气压传感器节点：检测实时大气压力，通过大气压力的换算可得到海拔高程信息，还能够对天气变化做出反应。
高级传感器节点：1、遥控接收节点：能接收标准的红外遥控信号，并能实时显示在板载数码管上。
2、超声波测距节点：通过超声波探头进行测量，获得距离信息，在工业中有着广泛的应用。
3、GPS卫星定位节点：通过接收GPS卫星信号，获得节点的经纬度和高程等信息。
4、GPRS通讯节点：通过访问手机GSM网络，能够在ZIGBEE网络和GSM网络中进行数据交换。
5、RFID节点：RFID是物联网的支撑技术之一，这里通过RFID能够对无源的射频卡片或者设备进行信息读写。
执 行 节 点：1、LED灯节点：节点板载大功率LED灯泡，能够控制灯泡亮熄。
2、数码管节点：节点板载8字数码管，能够控制其显示。
3、步进电机节点：节点带有步进电机，能够控制其运动。
4、受控插座节点：节点控制一个接线板，能够控制接线板上220V交流电插座的通断。
智 能 节 点：安卓智能设备节点：通过嵌入安卓设备，用户可以访问系统内的其他节点设备，进行数据交换和控制。
四、软件资源
•ZIGBEE开发环境 IAR EW8051
•芯片烧写软件SmartRF Flash Programmer
•协议仿真软件Packet Sniffer
•芯片测试软件SmartRF Studio
•PC机上位机开发环境VC++
•ARM嵌入式开发环境QT
五、实验例程
A、快速入门分
1、系统上手、软件安装使用 2、创建工程，编译仿真烧写 3、进行组网操作
B、基础实验
1、LED发光二极管实验 2、串口收发数据实验
3、按键控制实验 4、液晶显示实验
5、电池监测实验 6、空气温湿度实验
7、三轴加速度实验 8、人体红外实验
9、可燃气体实验 10、干簧管与霍尔开关实验
11、接近开关与红外对射实验 12、声光实验
13、按键实验 14、遥控接收实验
15、颜色感应实验 16、数字罗盘实验
17、气压测量实验 18、超声波测距实验
19、GPS定位实验 20、GPRS通讯实验
21、RFID读写卡实验
C、网络实验
1、Z-Stack点对点通讯实验 2、星状网络实验
3、树状网络实验
D、嵌入式ARM平台实验
1、Linux开发环境的建立（VMware 6.5 & Fedora 10）
2、Linux内核移植实验 3、Linux基本应用程序实验
4、Linux多线程应用程序设计实验 5、Linux驱动程序编写实验
6、Linux串口通讯实验 7、Linux定时器实验
8、Linux下的USB接口实验 9、Linux下LED灯控制实验
10、Linux下蜂鸣器控制实验 11、Linux下QT的显示实验
E、综合实验
1、数据采集网络建立实验 2、PC机软件综合实验
3、PC机网络拓扑实验 4、ARM嵌入式综合实验
六、部分传感器节点：
目前的智能家居技术：
1.有线方式
这种方式所有的控制信号必须通过有线方式连接，但遇到问题排查也相当困难。有线方式缺点突出，布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网。有线方式的智能家居只停留在概念和试点阶段，无法大规模推广。
2.无线方式
用于智能家居的无线系统需要满足几个特性：低功耗、稳定、易于扩展并网；。目前几种可用于智能家居的无线方式
蓝牙：是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。但这种技术通讯距离太短，同时属于点对点通讯方式，对于智能家居的要求不适用。
WIFI：其实就是 IEEE 802.11b 的别称，但对于智能家居应用来说缺点很明显，功耗高、组网专业性强。但高功耗对于低功耗传感器是非常致命的缺陷，因此只是起到辅助补充的作用。
无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF等场所，但由于其抗干扰能力弱，组网不便。
Zigbee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。因此，ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。
3. 方案选择
作为一个标准的智能家居,需要覆盖多方面的应用,但前提条件一定是任何一个普通消费者都能够非常简单快捷地自行安装部署甚至扩展应用，而不需要专业的安装人员上门安装。一个典型的智能家居系统通常需要下列设备：
1、无线网关
2、无线智能调光开关
3、无线温湿度传感器
4、无线智能插座
5、无线红外转发器
6、无线红外防闯入探测器
7、无线空气质量传感器
8、无线门铃
9、无线门磁、窗磁
10、太阳能无线智能阀门
11、无线床头睡眠按钮
12、无线燃气泄漏传感器
嵌入式无线网关：是所有无线传感器和无线联动设备的信息收集控制终端。
无线智能调光开关：该开光可直接取代家中的墙壁开光面板，
无线温湿度传感器：主要用于探测室内、室外温湿度。
无线智能插座：主要用于控制家电的开关。
无线红外转发器：这个产品主要是用于家中可以被红外遥控器控制的设备，
无线红外防闯入探测器：这个产品主要用于防非法入侵，
无线空气质量传感器：该传感器主要探测卧室内的空气质量是否混浊。
无线门铃：这种门铃对于大户型或别墅很有价值。
无线门磁、窗磁：主要用于防入侵。
太阳能无线智能阀门：这是通过太阳能供电的无线浇灌系统。
无线燃气泄漏传感器：该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况，它无需布线，一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。
无线辐射传感器、无线空气污染传感器：对于一些对太阳辐射敏感的人来说，这种传感器具有特别的意义。
