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平台简介
伴随物联网技术风靡全球的热潮,为完善大学计划的物联网教学设备产品线,满足高校对物联网教学设备的迫切需求,决定设计一款以ARM Cortex-A53/Cortex-A72为核心的高端异构网络实验箱,重在研究不同网络在物联网中的各种应用,包含RFID 技术、Zigbee、BlueTooth、Wifi、4G等各种数据通信方式,可应用于嵌入式、物联网专业教学、项目开发等方向。
物联网综合实验箱将模拟电子、数字电子、电路设计、信号处理、传感器原理与检测、单片机技术、RFID 技术、BlueTooth 技术、Wifi 技术、Zigbee 通信、GPRS 通信、嵌入式技术等相关知识融会贯通,涵盖了当前物联网行业最热门最尖端的技术,实现了多网融合,让学生可以灵活应用各科知识,发挥创新能力。
平台特点
(1) 创新模块化设计,应用形式多样,教学形式新颖,适用于物联网、嵌入式、移动互联等系统开发。
(2) 嵌入式网关: 由ARM Cortex-A53/Cortex-A72平台构成,实验箱控制中心;
(3) 嵌入式扩展资源:满足嵌入式接口学习、应用设计;
(4) Zigbee节点(6个):CC2530为核心处理芯片,构成不同形状Zigbee网络,研究学习Zigbee协议;
(5) 蓝牙节点(1对):CC2540为核心处理芯片,完成蓝牙点对点通信;
(6) WIFI节点(1对):USB WIFI模块,完成WIFI数据网络通信;
(7) RFID模块(3种频率):125KHz、13.56MHz模块、900MHz模块,完成标签的识别、以及读、写功能;
(8) 4G模块(1个):完成系统数据与手机互联,完成手机远 程控制、查询等功能
一、硬件构成
1、整体结构:采用“嵌入式网关+嵌入式资源+物联网节点模块”方式设计,包含标签读写系统、蓝牙系统、Wifi系统、Zigbee系统、GPRS模组等几大部分组成,既可组合使用,也可分别使用,方便实验开发。
2、嵌入式网关平台资源:
(1) 多媒体(音视频)资源:
(2) 声卡:采用音频解码芯片;1个音频输出3.5mm插座;1x3.5mm MIC/LineIn输入。
(3) 显示:7寸800x480 TFT LCD,带有电容触摸屏,标配铁边框固定,与嵌入式网关分离;
(4) 视频:HDMI 1.4 Video 1080p高清数字视频输出;标准VGA输出,支持液晶显示器显示;CMOS摄像头接口,AVIN,SDIO-WIFI接口,具备MIPI-DSI接口;
(5) 人机交互资源:4X4 I2C ZLG7290矩阵键盘,五向控制按钮;
(6) 存储资源:1个SD卡接口,支持SD/SDIO/SDHC,可用于外接SDIO Wifi;板载I2C存储器,板载SPI储存器;
(7) 通信资源:4xUSB 2.0 Host,1个USB 2.0 OTG ,
(8) Mini-PCIE接口;
3、嵌入式系统扩展资源:
1) 板载光敏电阻,测量当前环境光照度; 1个独立RTC;2个8位GPIO接口引出,板载三轴重力加速度传感器,板载气体烟雾传感器、板载温湿度传感器。
2) 板载直流电机模块、步进电机模块、继电器模块;
4、板载WSN节点模块技术参数:
① 标配6个ZigBee节点:ZigBee协调器节点(与嵌入式网关串口通讯);ZigBee温湿度传感器节点;ZigBee燃气传感器节点;ZigBee火焰传感器节点;ZigBee光照度传感器节点;ZigBee执行器节点,节点支持传感器插拔更换和升级;
② 蓝牙模块(1对):
由1个CC2540蓝牙4.0主机,可与嵌入式网关直接通讯,串口交互;1个蓝牙4.0节点(光照传感器、热敏电阻)从机组成;使用Ti CC2540 方案;完整的蓝牙通信4.0协议;LowPowerBluetooth;板载天线;组网:星型网络;
③ 板载Wifi模块(1对):
1个Wifi数据采集节点:由主板、核心板、wifi温湿度传感器组成,节点母板主控芯片为CC2530,可与嵌入式网关直接通讯,串口交互;
1个 Wifi数据接收模块:具备无线组网功能,与Wifi数据采集节点组成Wifi网络;
5、板载RFID模块(3个):
① RFID-125KHZ模块:
125KHz读卡模块1个,1张RFID-125KHZ卡,1个ID钥匙扣卡
工作电源:3.5-5.5V
uart串口韦根输出id卡射频模块,自带看门狗;
通信协议:波特率为19200IIC接口可密封胶全防护,适应于及其潮湿的恶劣环境。
② RFID-13.56MHz模块:
13.56MHz读卡模块1个,1张RFID-13.56MHz卡:
工作电源:4.5-5.5V
采用PHILIPS高度集成读卡芯片及其兼容芯片
符合ISO14443 TYPE A/MIFARE标准
支持Mifare one S50,S70及其兼容卡片
通用协议:默认波特率19200BPS;
③ RIFD-900MHz模块:
900MHz读卡模块1个,工作频段:902~928MHZ,天线1个,3张RIFD-900MHz卡,可进行多卡识别
读取距离:稳定读取距离> 1米;
支持协议:ISO18000-6C(EPC G2)或ISO-18000-6B
6、其他可配套传感器和执行器:
人体红外传感器、雨滴传感器、酒精传感器、继电器模块、震动传感器等;