LGWL-IPv6B型 IPv6 物聯網全功能實驗箱

一、產品簡介
LGWL-IPv6B型 IPv6 物聯網全功能實驗箱是一款覆蓋各種主流無線通信技術與下一代互聯網技術的教學科研平臺。該平臺采用 Cortex-A9 四核處理器，運行主流 Android 移動互聯網操作系統，結合豐富的外圍設備，集成 IPv6、ZigBee、Wi-Fi、藍牙 4.0 等多種無線傳感器網絡通信技術，支持多達十二種傳感層設備且每種傳感設備支持雙協議，提供包括 IPv6、ZigBee、Wi-Fi、藍牙 4.0 等各種通信源碼，具有 3G/4G 新一代移動互聯網通信技術、以及 GPS/北斗定位技術，IPv6 物聯網全功能實驗箱是一套完整的融合物聯網與下一代互聯網的全功能實驗箱。該平臺資源豐富，擴展性強，能夠滿足物聯網專業的課程實驗、創新實訓、學生大賽、科研開發的各種需求。相應技術又可無縫嵌入智能家居、智能農業、智能醫療、智能溯源、智能交通等各種物聯網應用領域。

二、平臺特點
1、模塊化設計，應用形式多樣：平臺由一個物聯網智能網關，12 種運行不同短距離無線通信協議的傳感層設備、四種網關功能擴展模塊組成，所有設備均通過香蕉頭和插針方式與底板可靠連接，既可以固定在實驗箱底板上使用，也可單獨取出，作為移動節點用于各種實訓項目。
2、新一代互聯網協議的引入：具備 IPv6 新一代互聯網協議的通信設備，所有傳感節點均包含獨立的 IPv6 國際唯一地址，能通過 IPv6 網絡進行數據通信。
3、真正的 A9 四核智能網關與豐富的外圍擴展接口：采用*新的 Samsung 四核 Cortex-A9 處理器，主頻 1Ghz，運行速度更快；內存 1GB，運行更流暢；EMCC標配 8GB，滿足大容量存儲空間的需求，可升級 16GB/32GB。同時具有豐富的外圍接口：1024*600 的 RGB 顯示，HDMI 接口，LVDS 顯示接口，100M 以
太網接口，USB OTG，USB host，1 路 MIC，1 路耳機，I2C 接口電容屏，支持 5 點觸摸，1 路調試串口，SDIO 接口的 WIFI 模塊，串口相連的 BT4.0 模塊，1 路 RS485，1 路 CAN2.0B 協議的 CAN 接口，1 個 500M 像素的攝像頭接口，標準 MiniPCI-E 接口，支持 3G 和 4G，充電指示燈，支持 3.7V 鋰電池，電量檢測功能，支持休眠與喚醒功能。
4、多種短距離無線通信協議的融合：提供 IPv6、ZigBee、藍牙 4.0、WiFi 等四種短距離無線通信協議的支持，每種短距離無線通信協議提供不少于三種傳感設備的支撐；各種物聯網傳感設備：ZigBee 節點、藍牙 4.0 節點、WiFi 節點、 IPv6 節點，除了能運行各自特有的短距離通信協議外，都能夠形成統一的 IPv6網絡。
5、多種接入互聯網的方式：以太網、3G/4G、WiFi 等，任意選擇傳輸方式。
6、Cortex-A9 高性能網關：采用 ARM 公司*新的 Cortex-A9 處理器，流暢運行Android 移動互聯網操作系統，可選用嵌入式 Linux 操作系統。
7、傳感器類型豐富：支持溫濕度、火焰、光敏、壓力、光線、霍爾開關、三軸模塊、紅外學習、繼電器控制、振動、語音、指紋等多達三十種傳感器，更換傳感器調理板即可改變節點傳感器類型。
8、基于 3G 的移動互聯網技術開發：可以開展 3G 通信原理、WCDMA 模塊驅動開發、3G 模塊原理設計、3G 移動互聯網接入、3G 物聯網應用開發等。
9、基于 WiFi/BT/ZigBee/IPv6 的網絡通信開發：可以開展 WiFi /BT/ZigBee/IPv6 通信原理、WiFi /BT/ZigBee/IPv6 模塊驅動開發、WiFi /BT/ZigBee/IPv6 模塊原理設計、WiFi 移動通信與物聯網應用開發等。
10、多層次網關應用程序：提供傳感層數據分析、處理、顯示的嵌入式應用程序；提供多傳感器匯聚信息的融合、決策、傳輸的網關中間件管理程序；提供智能溫室、智能家居、智能交通、智能停車、智能港口等各種實訓項目的應用層實施方案。
三、硬件資源
實驗箱硬件資源主要分為無線傳感器網絡、智能網關、網關擴展模塊三部分。

1、無線傳感器網絡
可以選擇 ZigBee、藍牙 4.0、WiFi、IPv6 無線通信協議，將傳感器與控制設備組成一個無線傳感器網絡，實現信息的無線傳輸。
每種無線傳感器節點都由采集控制主板、無線通信模塊、傳感器調理板、以及供電底板組成。可單獨使用獨有的無線通信協議通過網關擴展模塊的協調器接入智能網關，也可統一到 IPv6 通信網絡，通過 IPv6 主機接入智能網關。
節點可配置多種傳感器。ZigBee 標配傳感器有加速度、氣壓、LED&蜂鳴器控制等；藍牙 4.0 標配傳感器有溫濕度、霍爾檢測、振動檢測等；WiFi 標配傳感器有結露、顏色、光敏檢測等；IPv6 標配傳感器有紅外對射開關、紅外反射、以及光照度檢測等。除此之外，還可選擇語音識別、超聲波、繼電器等。
2、智能網關
網關部分采用 Sumsung 高性能 Cortex-A9 四核 S5P4418 處理器，主頻可調，*大可達 1.6GHz，內存為 1GB DDR3，EMCC 為 8GB。網關標配 7 寸真彩電容式觸摸屏，分辨率為 800*480。
網關集成豐富的外圍接口，具有 1 路 VGA 接口，1 路 HDMI 接口；2 個 USB HOST 2.0，1 個主 USB2.0 OTG 接口，1 個 RS232 調試串口，1 路 RCA 蓮花頭 AVIN 接口，1 路 CAN 接口，1 路 RS485 接口，1 個 MIC 咪頭，1 個耳機輸出口，1 個 1.3W 功放接口等，同時集成指南針、陀螺儀、加速度傳感器等，支持單鍵開關機的功能。
網關板載 WiFi/BT 二合一模塊（必配）、4G/3G 移動通信模塊（選配）、GPS定位模塊（選配）、ZigBee 無線通信模塊（選配，擴展模塊配備）等。支持 WIFI 網、有線網絡、3G 網絡自由切換；WCDMA 和 EVDO 兩種 3G 模塊系統自動識別等功能。
3、網關擴展
網關外擴 1 個 22PIN 的總線接口（包括 UART、I2C、SPI、PWM、AD/DA 等接口），用于網關擴展模塊的驅動控制。網關擴展模塊標配是點陣顯示模塊、矩陣鍵盤模塊、3 路繼電器控制模塊，可替換為步進電機模塊、直流電機模塊、基礎功能模塊（含 AD、LED、蜂鳴器、按鍵）。
四、軟件資源
1、無線傳感器網絡軟件
可以選擇 ZigBee、藍牙 4.0、WiFi、IPv6 無線通信協議，將傳感器與控制設備組成一個無線傳感器網絡，實現信息的無線傳輸。
2、Android 無線傳感器網絡拓撲軟件
Android 無線傳感器網絡拓撲軟件，匯聚當前網關管理的 ZigBee、Bluetooth4.0、WiFi、IPv6 等傳感器節點信息，并以拓撲結構的形式顯示在界面上，用戶可以點擊控制節點的圖標實現設備控制。Android 下的網關應用程序是采用 Eclipse或 Android Studio 結合 JAVA 語言開發的 GUI 圖形化應用程序界面。
3、云終端接入理工云服務平臺可以將智能網關接入物聯網云平臺，用戶只需注冊登錄到云平臺，錄入當前網關的信息，就可以利用智能終端，隨時隨地查看現場網關的信息、網關管理節點的實時數據和歷史數據、歷史數據曲線等。此時，網關運行 Linux 系統，內置嵌入式 Web 服務器以及 SQLite 數據庫。
4、上位機 PC 端的無線傳感器網絡管理軟件
ZigBee 協調器、藍牙主機、IPv6 主機可以通過串口連入 PC 機，在 PC 機上采用 Visual Studio 2012&MSDN 與 SQL SERVER 開發無線傳感器網絡管理軟件，實現傳感節點采集信息與控制信息的無線傳輸，代替嵌入式網關。

Android 無線傳感器網絡拓撲軟件界面 Android 下智能家居環境監測界面

五、典型實驗

1、CC2530 單片機接口與應用——部分典型實驗

基礎實驗		傳感器實驗
實驗一	★建立一個簡單的工程	實驗 1	溫濕度采集實驗
實驗二	通用數字 I/O 實驗	實驗 2	霍爾開關傳感器實驗
實驗三	OLED 屏顯示實驗 I	實驗 3	紅外對射傳感器實驗
實驗四	OLED 屏顯示實驗 II	實驗 4	三軸加速度采集實驗
實驗五	★UART 串口通訊實驗	實驗 5	光敏傳感器實驗
實驗六	時鐘模式實驗	實驗 6	接近開關實驗
實驗七	外部中斷實驗	實驗 7	光照度傳感器實驗
實驗八	AD 單次采樣實驗	實驗 8	雨滴傳感器實驗
實驗九	用戶按鍵實驗	實驗 9	振動傳感器實驗
實驗十	溫度傳感器實驗	實驗 10	大氣壓力傳感器實驗
實驗十一	功耗模式實驗	實驗 11	光譜氣體傳感器實驗
實驗十二	定時器中斷實驗	實驗 12 LED/BEEP 控制實驗
實驗十三	秒表實驗（定時器 3）	實驗 13	繼電器控制實驗
實驗十四	看門狗實驗
實驗十五	看門狗實驗(定時器模式)
實驗十六	DMA 傳輸實驗

2、ZigBee：短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

基本射頻實驗		信息單播、廣播、組播實驗
實驗 1	點對點通信實驗	實驗 5	信息單播、廣播、組播實驗
實驗 2	RSSI 測量實驗	實驗 6	多點自組網實驗
實驗 3	發射功率設置實驗	實驗 7	樹型網絡拓撲建立實驗；
實驗 4	無線信道設置實驗	實驗 8	★基于 Z-Stack2007 協議棧溫濕度節點與協調器的無線傳輸；
實驗 5	隨機序列發生器實驗	實驗 9	基于 Z-Stack2007 協議棧多節點與協調器的無線傳輸；
實驗 6	AES 安全協處理器實驗	實驗 10	★基于 GenericApp 的 ZigBee 節點數據采集與控制綜合實驗。
實驗 7	★射頻通信實驗 I(數據包誤碼率測	ZigBee 協議棧擴展實驗
實驗 8	★射頻通信實驗 II（Light&Switch）	實驗 1	SampleApp 實驗
實驗 9	★射頻通信實驗 III(頻譜分析儀)實驗	實驗 2	SimpleApp 無線串口實驗
ZigBee 協議棧實驗		實驗 3	TransmitApp 網絡吞吐量測試實驗
實驗 1	★Z-Stack2007 協議棧 GenericApp 原程序移植實驗	實驗 4	SensorDemo 網絡傳感器實驗
實驗 2	基于 Z-Stack2007 協議棧的點對點數據傳輸實驗	實驗 5	ZOAD 空中升級實驗
實驗 3	Z-Stack2007 協議棧分析實驗	實驗 6	HomeAutomation 家庭自動化實驗
實驗 4	Z-stack2007 協議棧綁定實驗	實驗 7	Smart Energy 智能能源實驗
		實驗 8	ZigBeeRF4CE 實驗

3、藍牙：短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

協議棧實驗		實驗十二	系統睡眠與喚醒
實驗一	OSAL 初探	實驗十三	從機廣播
實驗二	系統定時器	實驗十四	主機通信實驗
實驗三	LED 點燈	實驗十五	BLE 藍牙 4.0 協議棧啟動分析
實驗四	LED 閃爍	實驗十六	基于 BLE 協議棧的溫濕度采集實驗
實驗五	串口輸出	實驗十七	基于 BLE 協議棧的振動檢測
實驗六	串口雙工收發	實驗十八	基于 BLE 協議棧的光照度檢測
實驗七	普通按鍵輸入	實驗十九	基于 BLE 協議棧的光敏檢測
實驗八	AT 命令初步	實驗二十	基于 BLE 協議棧的雨滴檢測
實驗九	看門狗實驗	實驗二十一	基于 BLE 協議棧的火焰檢測
實驗十	多任務處理	實驗二十二	基于 BLE 協議棧的霍爾開關檢測
實驗十一	數據加密	實驗二十三	基于 BLE 協議棧的繼電器無線控制

4、WiFi：短距離無線傳感器網絡——部分典型實驗

實驗1	WiFi AT 命令配置實驗	實驗9	WiFi AP 無線網絡熱點實驗
實驗2	WiFi AT 命令配置 STA 實驗	實驗10	WiFi AP 兼容 Station 實驗
實驗3	WiFi AT 命令配置 AP 實驗	實驗11	WiFi 傳感器采集實驗
實驗4	WiFi 單片機控制實驗	實驗12	WiFi 繼電器控制實驗
實驗5	WiFi 單片機串口實驗	實驗13	WiFi RSSI 實驗
實驗6	WiFi 單片機通用 IO 口實驗	實驗14	WiFi 連接服務器數據傳輸實驗
實驗7	WiFi 接入無線路由器實驗	實驗15	WiFi 作為服務器數據傳輸實驗
實驗8	WiFi SOKET 編程實驗	......

5、IPv6 部分典型實驗

實驗1	IPv6 地址結構分析	實驗11	Contiki UDP-PING6 實驗
實驗2	IPv6 數據包格式分析	實驗12	IPv6 在 CC2530 移植實驗
實驗3	Contiki系統入門實驗	實驗13	基于 IPv6 模塊進程交互實驗
實驗4	Contiki系統移植實驗	實驗14	基于 RPL 的對點對通信實驗
實驗5	Contiki線程 Hello-world 實驗	實驗15	基于 IPv6 的單播、多播通信實驗
實驗6	Contik多線程實驗	實驗16	IPv6 SOCKET 編程實驗
實驗7	ContikEVENT-POST 實驗	實驗17	IPv6 串口通信實驗
實驗8	ContikTIMERS 實驗	實驗18	IPv6 網關 ZigBee 數據匯聚轉發實
實驗9	ContikTEST-SENSORS 實驗	實驗19	IPv6 網關藍牙數據匯聚轉發實驗
實驗10	ContikECHO-SERVER 實驗	實驗20	IPv6 網關 WiFi 數據匯聚轉發實驗

6、Andorid 部分典型實驗

★1.網關 Andorid 平臺快速建立：	6. ANDROID 基礎實驗
實驗一燒寫 uboot 到 SD 卡	LED 控制、ADC 采樣、按鍵檢測、PWM 蜂鳴器測試；串口通信實驗、數據庫使用實驗；播放器使用，幀動畫播放；服務器-客戶端網絡編程；
實驗二使用 sdfuse 燒寫系統：
實驗三使用 fastboot 燒寫系統
2.嵌入式 Andorid 開發環境的建立實驗：
實驗一 Android 編譯環境的安裝：安裝 Linux 主機環境、安裝必要的軟件包；安裝合適的 JDK、解壓 Android 源碼；	★7. Android 下 WSN 應用開發實驗
	（1）串口通信編程實驗
	（2）ZigBee 節點數據采集與控制: 溫濕度、三軸加速度、光線、光敏、數字氣壓、繼電器、火焰、雨滴、RFID、振動、紅外對射、空氣質量等節點。
實驗二編譯 uboot
實驗三配置編譯 Linux 內核
實驗四編譯 Android
3. Android 系統的測試與使用	（3）藍牙節點數據采集與控制實驗
★4. ANDROID (WINDOWS)開發環境建立：	（4）WiFi 節點數據采集與控制實驗
實驗一 JAVA 環境建立，安裝 JDK	（5）IPv6 節點的網絡 SOCKET 編程實驗
實驗二 ECLIPSE 安裝	★8. Android 綜合實驗
實驗三 ANDROID SDK 安裝	實驗一基于 3G 傳感數據網絡通信實驗
實驗四 ADT 安裝	實驗二基于 4G 的網絡通信實驗
實驗五創建、刪除和瀏覽 AVD（模擬器）	實驗三 google/baiduMap 個人移動地圖開發
5. LED 項目實驗：整體架構分析；Android 源碼中編寫硬件驅動；編寫 HAL 層；編寫 JNI 層；編寫 SERVICE層；編寫 app 軟件；代碼編譯與使用；	實驗四豆瓣網移動客戶端開發實驗 ……

7、Linux 部分典型實驗

★網關	5. 多媒體硬件編解碼測試實驗
實驗一 Uboot 燒寫	實驗一、配置編譯運行源碼實驗
實驗二 Linux 內核燒寫	實驗二、H264, MPEG4，H263 等硬解碼實驗
實驗三燒寫 ubifs 根文件系統	實驗三、圖像輸入輸出及 H264 解碼實驗
2. 嵌入式 Linux 開發環境的建立	實驗四、四窗口顯示及 3D 加速測試實驗
實驗一 VMware ubuntu 的安裝	6. 嵌入式 qtopia2.2.0/Qt4.7.3 應用程序
實驗二交叉編譯鏈與 mkcramfs 的安裝	實驗一含 Qtopia2.2.0 與 Qt4.7.3 的根文件系統制作實驗
實驗三安裝 nfs 服務器	實驗一含 Qtopia2.2.0 與 Qt4.7.3 的根文件系統制作實驗
實驗四 u-boot 配置與編譯	實驗二 Qtopia2.2.0 圖像界面庫的編譯實驗
實驗五 Linux 內核配置與編譯實驗	實驗三 Qt4.7.3 庫編譯實驗
3. 嵌入式 Linux 接口驅動測試實驗：	實驗四 Qt4.7.3 庫的測試實驗：
實驗一 LED 測試實驗	7. Qt4.7.3 庫的 WSN 應用開發
實驗二 ADC 測試實驗	★Qt-creator 環境搭建實驗；
實驗三按鍵檢測實驗	★基于 Qt4.7.3 的 hello world 實驗；
實驗四 PWM 蜂鳴器控制實驗	★基于 Qt4.7.3 的 ZigBee 節點數據采集與控制實驗：溫濕度、光線、光敏、數字氣壓、繼電器、遙控按鍵、火焰、雨滴、結露等節點。
實驗五串口測試實驗
4. 嵌入式 Linux 基礎實驗
實驗一 shell 編程實驗	基于 Qt4.7.3 的藍牙節點數據采集與控制實驗
實驗二 Hello world 實驗	基于 Qt4.7.3 的藍牙節點數據采集與控制實驗
實驗三多線程實驗	基于 Qt4.7.3 的 WiFi 節點數據采集與控制實驗
實驗四多進程實驗	基于 Qt4.7.3 的 WiFi 節點數據采集與控制實驗
實驗五網絡編程實驗—服務器/客戶機實驗	基于 Qt4.7.3 的 IPv6 節點通信實驗
實驗六 Makefile 實驗	......
實驗七進程間通信實驗

8、典型實訓案例

1、基于 Qt 的 WSN 網絡拓撲結構顯示實驗
2、基于 IPv6 的 WSN 網絡拓撲建立實驗（Android）
3、基于 Android 的智能家居環境監控實驗
4、基于 Qt 的智能交通與停車管理實驗
5、基于 Android 的農業大棚遠程監控實驗

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