物联网技术综合实验系统配置高性能的嵌入式 ARM Cortex-A53 八核 CPU S5P6818 网关及丰富的工业应用接口，系统涉及物联网感知层（传感/射频识别）、网络层、应用层三层关键技术，提供多达 45 个通用/专用传感器模块、8 个控制器模块可供选择，均采用统一接口，可插拔。另外，平台配置了 4G、WiFi、GPS、蓝牙、摄像头等功能扩展模块及 10.1 英寸高清电容式触摸液晶显示屏，支持 Android Lollipop操作系统。

物联网技术综合实验系统采用模块化设计，整个系统由高级物联网网关、ZigBee 无线网络模块、传感器节点模块及 RFID 射频开发套件四部分组成。实验系统提供多达数十种课程实验，课程实验提供开放的软件及硬件资源，着重培养学生的实际动手能力，可实现教学、科研等物联网相关课题。

一、物联网技术综合实验系统特点：u

1、以嵌入式 ARM Cortex-A53 S5P6818 八核处理器为网关，配丰富的扩展应用接口；

2、多达 45 个传感器模块、8 个控制器模块可选择，采用统一接口，可插拔；

3、完整深入的物联网技术，涵盖传感器技术、射频识别技术、ZigBee 无线通信技术、互联网技术、嵌入式硬件技术、嵌入式软件技术、集成电路技术、电子应用技术、泛太网通信技术；

4、采用泛在网络，包括 ZigBee、蓝牙、4G、GPS、Wi-Fi 无线通讯网络，并且提供有线数据通信网，实现各种有线和无线网络与互联网融合；

5、提供基于 JAVA 设计语言的物联网应用程序；

6、物联网的底层单片机及其相关应用技术，提供 C 语言级的源程序；

7、由浅及深，从物联网底层技术入手，循序渐进学习传感器技术、无线通信网络技术，再到深层次的物联网综合应用系统；

二、功能接口（标配）：

◆ Cortex-A53 八核物联网网关

◆ 1 个 ZigBee 协调器模块

◆ 3 个 ZigBee 路由器模块

◆ 8 个传感器模块

◆ 1 个继电器控制模块

◆ 10.1 英寸液晶显示屏

三、设备整体要求：

▲1、整个实验设备采用模块化设计，子模块相互独立，可自由组合，各功能节点采用电池、USB、主板三种供电方式，模块可固定于主板上，也可拆下，每个节点由射频单元、传感器和供电单元构成，三部分可分离（易于设备的维护），实验主板统一供电，每个节点安装电源开关，采用气动式轻触按钮，整个实验主板尺寸520mm（宽）x380mm(长)，主板需清晰划分每个功能区域（以节点标示）；采用实验箱储存方式，内部分为上、下两层，上层放置实验主板，以螺丝加固，下层为实验箱辅件，包括实验教程、教学资源包、实验开发工具。

2、满足物联网课题教学实验，实验内容需涵盖传感器数据采集、无线数据传输、无线路由通信、RFID射频开发、单片机开发、嵌入式网关系统开发，需提供完整的实验软件包及实验指导书，不仅可进行验证实验，同时满足创新类物联网应用开发。

▲3、提供物联网综合应用场景案例，需包括智能家居系统、农业智能大棚系统、气象信息系统、智能路灯系统、运输车震动监测系统，提供完整的案例软件包以及实验指导书，并满足基于实验案例进行物联网应用扩展开发。

4、设备满足教师进行科研项目的开发使用，满足学生在物联网方向的实践实验、毕业论文设计、创新创意开发等课题。

四、物联网技术综合实验系统配置要求：

5、设备需配置嵌入式ARM Cortex-A53 八核处理器，主频1.6GHz，实验主板上的功能模块，需采用统一接口，可插拔，设备同时需配置4G、WiFi、GPS、蓝牙、摄像头等移动互联和应用模块，设备需包括物联网网关、Zigbee无线模块、RFID射频开发套件和传感器模块，并配数十种课程实验，提供相应的实验教材。

五、软件要求：

6、能实现传感器数据采集开发实验、无线传感器网络实验、物联网综合应用实验、Android移动互联实验、嵌入式系统开发实验、RFID射频基础及应用实验、单片机开发实验，提供完整的实验案例，开放源代码，满足二次开发。

六、设备资源：

▲7、实验主板高度集成，一体化设计，不接受外连方式，需配置13个模块、1块显示屏和1个多媒体音频喇叭，统一安装在实验主板上，模块应包括A53/八核架构嵌入式网关、1个无线协调器、3个无线路由器、人体红外感应传感器、震动传感器、磁场传感器、气压测量传感器、光照/光强度传感器、烟雾传感器、红外对射传感器、温湿度传感器、继电器执行等应用层、网络层、感知层模块，每个模块配独立的电源开关，显示屏至少是10.1寸人机交互显示触摸屏。

8、需满足物联网应用场景智能家居系统、农业智能大棚系统、环境智能路灯系统、气象信息系统的模拟以及扩展。

9、嵌入式物联网网关：

（1） CPU: Cortex-A53八核处理器，主频不低于1.6GHz；内存不低于1GBytes DDR3；eMMC容量不低于8GBytes；系统配置移动终端低功耗PMIC电源管理电路。

★（2）网关主板需配置WIFI+BT二合一无线模块，支持支持802.11b/g/n制式，蓝牙4.0，USB接口；第四代移动通信（4G）模块，MINI-PCIE通信接口，SIM卡槽，支持数据通信、收发短信、网络连接；GPS模块，串口通信接口；摄像头模块:标准24Pin摄像头接口，配置OV3640，300万像素摄像头；上述模块必须集成在网关主板上，不接受外连方式。

（3）以太网:使用RTL8211E千兆以太网PHY

（4）LCD:配置10.1英寸LVDS电容触摸液晶显示屏，分辨率不低于1280*800

（5）音频接口:IIS接口，支持录音、放音，并配外部功放

（6）HDMI接口:1路HDMI 1.4接口（1080P/60Hz）

（7）UART串口:2个9针RS232串行数据端口，用于串口通讯和调试输出

（8）SD/HSMMC接口:2路SD 2.0，板上引出一个SD/MMC卡槽

（9）USB 2.0 HOST接口 : 2个USB 2.0 HOST Type-A接口

（10）OTG接口:1路OTG接口

（11）至少6个功能按键:包括电源按键、复位按键、中断按键等

（12）至少3个LED用户自定义指示灯，至少1个SOT蜂鸣器，后备3V纽扣锂电池，为实钟电源。

（13）外接电源:AC220 DC12V/5A电源适配器，带电源开关和指示灯

（14）主板尺寸:52*38*16CM

10、Zigbee无线协调器：

（1）模块化设计，要求由射频主板和协调器底板构成，22pin两排排针连接，连接器采用通用型11PIN，2.0mm间距插座，可插拔。

（2）射频主板采用TI公司的ZigBee第二代SOC高配芯片CC2530F256，支持2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE片上系统(SoC)解决方案应用。

（3）模块具备RF射频通信和增强型8051单片机可编程应用，CPU内置8KB RAM和256K闪存。

（4）射频天线需采用PCB阻抗匹配天线，平均增益不低于3dB，开阔地通信距离需达到200-300米范围。

（5）工作频段：2.4GHz

（6）射频主板尺寸：21mmx25mm，协调器底板尺寸：40mmx68mm。

（7） 该模块和路由器及不同类型的无线传感器节点，可构成ZigBee无线传感器网络。

11、无线路由器：

（1）模块化设计，要求由射频主板和路由器底板构成，22pin两排排针连接，连接器采用通用型11PIN，2.0mm间距插座，可插拔。

（2）射频主板采用TI公司的ZigBee第二代SOC高配芯片CC2530F256，支持2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE片上系统(SoC)解决方案应用。

▲（3）路由器底板提供2个按键、2个LED灯、10针0.5mm间距JTAG调试插针、1个拨动开关和1个mini USB接口。

（4）模块支持电池、USB、实验主板三种供电方式，带电池充电电路。

（5）射频主板尺寸：21mmx25mm，路由器底板尺寸：40mmx63mm。

（6）该模块和路由器及不同类型的无线传感器节点，可构成ZigBee无线传感器网络。

12、终端设备节点底板：

（1）ZigBee主控模块与ZigBee终端设备节点底板和传感器模块、控制节点模块、RFID模块等构成ZigBee终端节点，完成对设备的控制和数据的采集，包括传感器模块、控制节点模块、RFID模块等数据。该底板要求：

（2）主控模块接口：2.0间距22针（2排，每排11针）插座接口，与ZigBee主控模块相连接

（3）传感器模块、控制节点模块、RFID模块等接口：2.0间距22针（2排，每排11针）插座接口，与传感器模块、控制节点模块、RFID模块等相连接，引出所有IO口

（4）与协调器或路由节点通信：通过连接的主控板RF功能实现

（5）供电方式：USB、直流5V或单节锂电池（3.7V）均可

（6）ZigBee主控模块：主控模块供电电路，DC 3.3V

（7）充电电路：锂电充电电路

（8）功能接口：Debug接口，兼容TI标准仿真工具

（9）功能按键：1个复位，1个普通按键

（10）LED指示灯：电源指示灯、充电指示灯和组网指示灯

（11）尺寸大小：40mmx63mm

13、无线人体红外感应传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）工作电压：DC3.3V，静态电流: <50uA ，电平输出：高3.3 V /低0V

（3）触发方式：L不可重复触发/H重复触发(默认重复触发)

（4）延时时间：0.5-200S(可调)可制作范围零点几秒-几十分钟

（5）封锁时间：2.5S(默认)可制作范围零点几秒-几十秒

（6）感应角度：<100度锥角，工作温度：-15～70℃

（7）尺寸大小：29.2mmx40mm

14、无线震动检测传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）高灵敏震动传感器，全方位感应震动

（3）比较器输出，波形好，驱动超15mA

（4）工作电压：3.3V-5V

（5）输出形式：数字开关量输出（0和1）

（6）可以检测周围环境的震动，灵敏度可调

15、无线磁场传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）12-bit ADC与低干扰AMR传感器，能在±8高斯的磁场中实现5毫高斯分辨，内置自检功能

（3）低电压工作(2.16-3.6V) 和超低功耗（100uA）

（4）内置驱动电路，I2C 数字接口，无引线封装结构，磁场范围广（+/-8Oe）

（5）有相应软件及算法支持，最大输出频率可达160Hz

16、无线气压测量传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）压力范围：300~1100hPa（海拔9000米~-500米）

（3）电源电压：1.8V~3.6V（VDDA），1.62V~3.6V（VDDD）

（4）尺寸：3.6mmx3.8x0.93mm

（5）在标准模式,功耗低于5μA，

（6）低功耗模式下，分辨率为0.06hPa（0.5米）

（7）高线性模式下，分辨率为0.03hPa（0.25米）

（8）含温度输出，I2C接口，温度补偿， MSL 1反应时间：7.5ms，待机电流：0.1μA，无需外部时钟电路

17、无线光照/光强度传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）模块采用ROHM原装BH1750FVI芯片，供电电源：3.3V

（3）光照度范围：0-65535 lx，传感器内置16bitAD转换器

（4）直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定，不区分环境光源

（5）接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定

（6）标准NXP IIC通信协议

18、无线烟雾传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）路电压：≤15V（AC or DC），加热电压：5±0.2V（AC or DC）

（3）负载电阻：可调 ，加热电阻：31Ω±3Ω ，加热功耗：≤900mW

（4）检测浓度范围：100ppm-20000ppm

（5）清洁空气中电压：≤1.5V ，灵敏度：≥3% ，响应时间：≤1S（预热3-5分钟），回复时间：≤30S，具有信号输出指示灯指示，双路信号输出；（模拟量输出及TTL电平输出），TTL输出有效信号为低电平，可接直接接单片机IO口，模拟量输出0~2.5V电压，浓度越高电压越高

19、无线红外对射传感器：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）响应速度快，槽宽度5mm

（3）有输出状态指示灯，输出高电平灯灭，输出低电平灯亮

（4）有遮挡，输出高电平；无遮挡，输出低电平

（5）比较器输出，波形好，驱动能力超过15mA

（6）工作电压3.3V-5V，输出形式：数字开关量输出（0和1）

20、无线温湿度传感器：

▲（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）全量程标定，两线数字输出 湿度测量范围：0～100%RH

（3）温度测量范围：-40～+123.8℃ ，湿度测量精度：±3%RH

（4）温度测量精度：±0.4℃

（5）响应时间：8s (tau63%) 低功耗80μW(12位测量，1次/s)

21、无线继电器控制模块：

（1）模块化设计，要求由传感器板、射频主板、终端设备底板三块板组成，射频主板/传感器板通过22pin双排排针安装在底板上。传感器板要求：

（2）模块符合国际安全标准，控制区域与负载区域有隔离槽

（3）模块带光耦隔离，具有电源和继电器动作指示，吸合亮，断开不亮

（4）信号输入端有低电平信号时，公共端与常开端会导通

（5）有1个常开和1个常闭触点 ，输入低电平有效

22、RFID射频开发套件：

（1）RFID主控MCU选用STC公司的STC89C54RD增强型51单片机，最高时钟频率可达80MHz

（2）片内搭载16KB的FLASH程序存储器ROM和1KB的数据存储器RAM

（3）射频读写芯片采用NXP公司高集成度的CLRC632，其传输率可高达424kbps

（4）支持ISO14443 A&B、ICODE1、ISO15693多标准射频协议

（5）最大非接触距离可达100mm

▲（6）配置规格16×2个字符的点阵显示屏，可对相应的数据操作进行显示，

RFID系统通过串行口与上位机网关进行数据通信

七、软件资源：

▲23、物联网软件系统配置不得低于Android5.1Lollipop，提供物联网综合应用DEMO案例、无线传感器网络程序、传感器数据采集程序、移动互联基础程序、嵌入式系统开发软件包、单片机编程程序。

▲24、提供配套教材、教学资源包、实验指导书和实验实训课程。

八、实验项目需包括以下内容：

一）物联网网关系统移植开发实验：

实验一 安装Ubuntu Linux操作系统实验

实验二 搭建Android开发环境实验

实验三 编译Android系统实验

实验四 烧录Android系统实验

实验五 编写HelloAndroid应用程序实验

二）物联网网关设备驱动开发实验：

实验六 BUZZER蜂鸣器控制实验

实验七 LED指示灯控制实验

实验八 UART串口通讯实验

实验九 WiFi无线通讯实验

实验十 GPS定位系统实验

实验十一 BT蓝牙通讯实验

实验十二 4G模块通信实验

三）物联网单片机基础实验：

实验十三 CC2530程序的编译与烧写

实验十四 IO端口实验

实验十五 定时器实验

实验十六 CC2530AD转换实验

实验十七 单片机与PC机的通信

实验十八 CC2530外部中断实验

实验十九 CC2530无线通信实验

实验二十 RFID编译烧写实验

实验二十一 RFID串口通信实验

实验二十二 RFID控制LCD和蜂鸣器实验

四）物联网传感器应用实验：

实验二十三 温湿度传感器实验

实验二十四 人体红外感应传感器实验

实验二十五 光照/光强度传感器实验

实验二十六 震动传感器实验

实验二十七 气压传感器实验

实验二十八 磁场传感器实验

实验二十九 红外对射传感器实验

实验三十 烟雾传感器实验

实验三十一 继电器控制模块实验

实验三十二 射频读卡器实验（一）

实验三十三 射频读卡器实验（二）

实验三十四 射频读卡器实验（三）

五）物联网综合应用实验：

实验三十五 ZigBee组网实验

实验三十六 运输车震动系统

实验三十七 消防报警系统

实验三十八 智能路灯系统

实验三十九 气象信息系统

实验四十 农业智能大棚系统

实验四十一 智能家居系统

实验四十二 门禁系统

实验四十三 食堂饭卡管理系统