物联网实验报告.doc

实验名称：RFID开发实验一、实验环境 硬件：UP-MobNet-II型嵌入式综合实验平台，PC机 软件：Vmware Workstation +Ubuntu12.04+ MiniCom/Xshell + ARM-LINUX交叉编译开发环境 Rfid_900M模块QT测试程序 二、实验内容 1、了解UHF的基本概念、国际标准、协议内容 2、了解UHF的标准接口 3、了解UHF的应用范围及领域 4、掌握对功率和功放相关命令的操作 三、实验原理 超高频射频识别系统的协议目前有很多种，主要可以分为两大协议制定者：一是ISO（国际标准化组织）；二是EPC Global。ISO组织目前针对UHF（超高频）频段制定了射频识别协议ISO 180006，而EPC Global组织则制定了针对产品电子编码（Electronic Product Code）超高频射频识别系统的标准。目前，超高频射频识别系统中的两大标准化组织有融合的趋势，EPC Class 1 Generation 2标准可能会变成ISO 18000-6标准的Type c。本文主要讨论的是针对 ISO 180006标准的射频识别系统，本节讨论的是 ISO 180006 协议中与系统架构相关的物理层参数。ISO 18000-6 目前定义了两种类型：Type A 和 Type B。下面对这两种类型标准在物理接口、协议和命令机制方面进行分析和比较。1 物理接口ISO 18000-6 标准定义了两种类型的协议Type A 和 Type B。标准规定：读写器需要同时支持两种类型，它能够在两种类型之间切换，电子标签至少支持一种类型。（1）Type A 的物理接口Type A 协议的通信机制是一种“读写器先发言”的机制，即基于读写器的命令与电子标签的应答之间交替发送的机制。整个通信中的数据信号定义为以下四种：“0”，“1”，“SOF”，“EOF”。通信中的数据信号的编码和调制方法定义为： 读写器到电子标签的数据传输读写器发送的数据采用 ASK 调制，调制指数为 30（误码不超过 3）。数据编码采用脉冲间隔编码，即通过定义下降沿之间的不同宽度来表示不同的数据信号。 电子标签到读写器的数据传输电子标签通过反向散射给读写器传输信息，数据速率为 40kbits。数据采用双相间隔码来进行编码，是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如果电平从位窗的起始处翻转，则表示逻辑“1”；如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗的中间翻转，则表示逻辑“0”。（2）Type B 的物理接口Type B 的传输机制也是基于“读写器先发言”的，即基于读写器命令与电子标签的应答之间交换的机制。 读写器到电子标签的数据传输采用 ASK 调制，调制指数为 11或 99，位速率规定为 10kbits 或 40kbits，由曼彻斯特编码来完成。具体来说就是一种 on-offkey 格式，射频场存在代表“1”，射频场不存在代表“0”。曼彻斯特编码是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑“1”（下降沿）和逻辑“0”（上升沿）的。 电子标签到读写器的数据传输同 TypeA 一样，通过调制入射并反向散射给读写器来传输信息，数据速率为 40kbits，同 TypeA 采用一样的编码。四、实验步骤1、将UP-MobNet-II型移动互联网实验产品光盘 V2.1(linux-3.0.15 (CC2530) V2.120150510 RFID实验部分ExpRfid_900MRfid_900M_install.tar.gz 压缩包通过 Samba 服务器或其它共享方式拷贝到虚拟机下。 2、 在虚拟机下打开终端，进入 Rfid_900M 目录 rootlocalhost Rfid_900M# ls input Makefile Rfid_900M tty widget.cpp widget.ui main.cpp public Rfid_900M.pro uhf900m widget.h3、重新生成.pro 文件和 Makefilerootlocalhost Rfid_900M# /home/uptech/QT4/for_arm/qt-everywhere-opensource-src-4.8.5/bin/qmake project rootlocalhost Rfid_900M# /home/uptech/QT4/for_arm/qt-everywhere-opensource-src-4.8.5/bin/qmake4、 Make 编译程序，生成可执行文件， 并拷贝到/tftpboot 目录rootlocalhost Rfid_900M# make 。 rootlocalhost Rfid_900M# ls Rfid_900M Rfid_900M rootlocalhost Rfid_900M# cp Rfid_900M /tftpboot/5、 打开超级终端或 XShell，登陆控制器终端，将上一步编译生成的 Rfid_900M 文件通过 tftp 下载到开发板 rootUP-TECH up_rfid_t# tftp -gr Rfid_900M 192.168.12.134 修改可执行权限 rootUP-TECH up_rfid_t# chmod 777 Rfid_900M6、 复制 export4arm.sh 脚本，并改名为 module.sh rootUP-TECH yaffs# cd /mnt/yaffs/up_rfid_t/ rootUP-TECH up_rfid_t# cp export4arm.sh module.sh7、 修改 module.sh 文件为如下内容，并保存退出 insmod cpld_ctrl.ko export QTDIR=$PWD export LD_LIBRARY_PATH=$PWD/lib export TSLIB_TSDEVICE=/dev/event1 export TSLIB_PLUGINDIR=$PWD/lib/ts export QT_QWS_FONTDIR=$PWD/lib/fonts export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none export TSLIB_CONFFILE=$PWD/etc/ts.conf export POINTERCAL_FILE=$PWD/etc/ts-calib.conf export QWS_MOUSE_PROTO=tslib:/dev/event1 export TSLIB_CALIBFILE=$PWD/etc/ts-calib.conf export LANG=zh_CN export QWS_DISPLAY=LinuxFb:mmWidth200:mmHeight130:0 export QT_PLUGIN_PATH=$PWD/plugins/ echo begin to start $1 # for tslib if ! -f $PWD/etc/ts-calib.conf ;then $PWD/bin/ts_calibrate fi #./RfidDemo -qws -font wenquanyi ./Rfid_900M -qws -font wenquanyi8、 运行 module.sh 脚本 rootUP-TECH up_rfid_t# ./module.sh 五、实验结果六、实验心得体会：通过这次实验，使我大开眼界。因为这次实验是需要用到软件的，并且用电脑显示输出，可以说是半自动化的。因此在实验过程中我受益匪浅，它让我深刻体会到试验前的理论知识准备，也要事先了解将要做的实验的有关资料。虽然做实验时，指导老师会讲解一下实验步骤和注意的问题，但也要有一定的了解并按步骤做下去，才会掌握其中的技巧。实验名称：无线传感器实验一、实验目的 1.掌握温湿度传感器数据采数及数据处理的方法 2.掌握LINUX 与QT界面编程 3.了解LINUX Socket编程基础 二、实验内容 1.创建客户端，与server进行通信。 2.创建接口，获取传感器数据，更新UI界面 3.将温度信息友好的展示到UI界面 三、实验环境 硬件：UP-MOBNET-A9-II型移动互联网实验平台，PC机Pentium 500以上, 硬盘80GB以上,内存大于2GB 软件：Vmware Workstation + Fedora14 + MiniCom/Xshell + ARM-LINUX交叉编译开发环境 + QT/E 四、实验原理 SOF1 SOF2 LEN CMD1 CMD2 DAT EOF SOF M-TYPE F-LEN F-TYPE C-TYPE C-ID MOD/RET GID SID EOF 0xFE 0x0A SOF1: 帧起始字节1，固定值0xFE，标记一帧数据的开始 SOF2: 帧起始字节2，标记模块类型，定义如下 宏定义 值 描述 MODULE_TYPE_ZIGBEE_CC2530 0xE0 硬件：CC2530 软件：Stack2007 MODULE_TYPE_TINYOS_CC2530 0xE1 硬件：CC2530 软件：TinyOS MODULE_TYPE_IPV6_CC2530 0xE2 硬件：CC2530 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_IPV6_STM32 0xE3 硬件：STM32W108CB 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_BLE_CC2540 0xE4 硬件：CC2540 软件：BLE4.0 MODULE_TYPE_WIFI_STM32 0xE5 硬件：STM32+WIFI MODULE_TYPE_ALL 0xEF LEN: 帧长度字节 CMD1: 帧命令字节1 位 名称 描述 Bit7 RSP_FLAG 请求帧/响应帧标记位 =0为请求帧， =1为响应帧 Bit6 NWK_FLAG 本地帧/网络帧标记位 =0为本地帧，帧数据在本地节点进行处理 =1为网络帧，帧数据被透传到网络目标节点进行处理 Bit5-4 NWK_MODE 网络发送方式 =00：NC =01：单播发送，需要在EOF前指定单播地址 =10：组播发送，需要在EOF前指定组播地址 =11：广播发送，需要在EOF前指定广播地址 Bit3 RSP_NEED 是否需要响应标记位 =0：处理帧后不发送响应帧 =1：处理帧后发送响应帧 Bit2-0 NC NC CMD2: 帧命令字节2 位 名称 描述 Bit7-4 CMD_TYPE 帧命令类型 =0x5: 节点配置命令，例如对节点的ID，信道，PANID进行配置等 =0x6: 节点信息命令，例如获得节点的类型，软件版本，地址信息等 =0x7: 节点驱动命令，例如获得传感器数据及设置模块状态 Bit3-0 CMD_ID 帧命令ID =0x0: 控制节点模式命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，控制节点数据上报方式为中断上报，定时上报，定时上报时间间隔等 =0x1: 读节点命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，用于读取传感器的状态 DAT: 长度 n 字节，帧有效数据 MOD/RET: 数据域标记 当为请求帧时，为MOD模式字节，保留 当为响应帧时，为RET模式字节，定义如下位 名称 描述 Bit7 RESULT 请求帧处理结果 =0：表示正确，可以对DAT域数据进行处理 =1：表示错误，抛弃DAT域数据 Bit6-0 ERR_ID 错误ID GID: 节点组 ID 长度 1 字节，用于标记不同的传感器 SID: 节点子 ID 长度 1 字节，用于标记同种传感器，例如一个 ZigBee 网络中用了 5 个 SHT11 温湿度传感器，我们需要通用 SID 来给它们编号，以便区分它们 EOF:帧结束字节，固定值为0x0A,标记一帧数据的结束温湿度数据： DAT0 DAT1 DAT2 DAT3 HUMI_H HUMI_L TEMP_H TEMP_L Uint16 humi_val = BUILD_UINT16(HUMI_L, HUMI_H); Uint16 temp_val = BUILD_UINT16(TEMP_L, TEMP_H); Double humi = -4 + 0.0405*humi_val - 2.8*pow(10, -6)*pow(humi_val, 2); 单位% Double temp = -39.6 + 0.01*temp_val; 单位 +说明： humi: 湿度 temp: 温度 五、实验结果六、实验心得体会：在这次试验中，我学到了很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。对于这次的无线传感器实验我的记忆尤其深刻，因为在试验过程中我出现了很多问题，指导老师总会给我们详细解释出现问题的原因和这些问题应该怎样解决。在实验过程中我受益匪浅，它让我深刻体会到试验前的理论知识准备，也要事先了解将要做的实验的有关资料。实验名称：基于ZigBee智能家居综合实验一、实验目的 1. 掌握红外对射传感器、温湿度传感器、LED蜂鸣器、广谱气体传感器的数据采数及数据处理的方法 2. 掌握LINUX Socket编程基础,掌握Server数据格式 二、实验内容 1. 基于嵌入式网关系统，进行基于Zigbee无线传感器网络的智能家居的简单图形界面显示设计 2.基于嵌入式网关系统，了解掌握Linux 系统下socket编程 3.创建客户端，与server进行通信。 4.将传感器信息友好的展示到UI界面 三、实验环境 硬件：UP-MOBNET-A9-II型移动互联网实验平台，PC机Pentium 500以上, 硬盘80GB以上,内存大于2GB 软件：Vmware Workstation + Fedora14 + MiniCom/Xshell + ARM-LINUX交叉编译开发环境 + QT/E 四、实验原理 标准帧定义：SOF1 SOF2 LEN CMD1 CMD2 DAT EOF SOF M-TYPE F-LEN F-TYPE C-TYPE C-ID MOD/RET GID SID EOF 0xFE 0x0A SOF1: 帧起始字节1，固定值0xFE，标记一帧数据的开始 SOF2: 帧起始字节2，标记模块类型，定义如下 宏定义 值 描述 MODULE_TYPE_ZIGBEE_CC2530 0xE0 硬件：CC2530 软件：Stack2007 MODULE_TYPE_TINYOS_CC2530 0xE1 硬件：CC2530 软件：TinyOS MODULE_TYPE_IPV6_CC2530 0xE2 硬件：CC2530 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_IPV6_STM32 0xE3 硬件：STM32W108CB 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_BLE_CC2540 0xE4 硬件：CC2540 软件：BLE4.0 MODULE_TYPE_WIFI_STM32 0xE5 硬件：STM32+WIFI MODULE_TYPE_ALL 0xEF LEN: 帧长度字节 CMD1: 帧命令字节1 位 名称 描述 Bit7 RSP_FLAG 请求帧/响应帧标记位 =0为请求帧， =1为响应帧 Bit6 NWK_FLAG 本地帧/网络帧标记位 =0为本地帧，帧数据在本地节点进行处理 =1为网络帧，帧数据被透传到网络目标节点进行处理 Bit5-4 NWK_MODE 网络发送方式 =00：NC =01：单播发送，需要在EOF前指定单播地址 =10：组播发送，需要在EOF前指定组播地址 =11：广播发送，需要在EOF前指定广播地址 Bit3 RSP_NEED 是否需要响应标记位 =0：处理帧后不发送响应帧 =1：处理帧后发送响应帧 Bit2-0 NC NC CMD2: 帧命令字节2 位 名称 描述 Bit7-4 CMD_TYPE 帧命令类型 =0x5: 节点配置命令，例如对节点的ID，信道，PANID进行配置等 =0x6: 节点信息命令，例如获得节点的类型，软件版本，地址信息等 =0x7: 节点驱动命令，例如获得传感器数据及设置模块状态 Bit3-0 CMD_ID 帧命令ID =0x0: 控制节点模式命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，控制节点数据上报方式为中断上报，定时上报，定时上报时间间隔等 =0x1: 读节点命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，用于读取传感器的状态 DAT: 长度 n 字节，帧有效数据 MOD/RET: 数据域标记 当为请求帧时，为MOD模式字节，保留 当为响应帧时，为RET模式字节，定义如下位 名称 描述 Bit7 RESULT 请求帧处理结果 =0：表示正确，可以对DAT域数据进行处理 =1：表示错误，抛弃DAT域数据 Bit6-0 ERR_ID 错误ID GID: 节点组 ID 长度 1 字节，用于标记不同的传感器 SID: 节点子 ID 长度 1 字节，用于标记同种传感器，例如一个 ZigBee 网络中用了 5 个 SHT11 温湿度传感器，我们需要通用 SID 来给它们编号，以便区分它们 EOF:帧结束字节，固定值为0x0A,标记一帧数据的结束获取所有zigbee指令如下： SOF1 SOF2 LEN CMD1 CMD2 DAT EOF SOF M-TYPE F-LEN F-TYPE C-TYPE C-ID MOD GID SID EOF FE E0 09 78 71 00 FF FF 0A 五、实验结果：六、实验心得体会：经过这次实验使我想起了：以前做实验时，大部分都是照本宣科，很少动脑筋去思考实验的前因后果，对指导老师的讲解也都是一知半解的混着。但是，这次实验着实让我费了一番脑子，实验操作的机理，仪器的使用方法，同时让我认识到自己以前的迷糊与不负责任，也让我体会到全身心的投入到一件事中，是如此快乐和满足，也得到了好多在课堂上永远无法获得的知识。实验名称：物联网综合实验一、实验目的 1.掌握实验箱配套传感器数据采集与处理的方法2.掌握LINUX Socket编程，UI布局等相关技术 二、实验内容 1.学习LINUX Socket编程 2.学习友好的UI设计与开发 三、实验环境 硬件：UP-MOBNET-A9-II型移动互联网实验平台，PC机Pentium 500以上, 硬盘80GB以上,内存大于2GB 软件：Vmware Workstation + Fedora14 + MiniCom/Xshell + ARM-LINUX交叉编译开发环境 + QT/E 四、实验原理 标准帧定义：SOF1 SOF2 LEN CMD1 CMD2 DAT EOF SOF M-TYPE F-LEN F-TYPE C-TYPE C-ID MOD/RET GID SID EOF 0xFE 0x0A SOF1: 帧起始字节1，固定值0xFE，标记一帧数据的开始 SOF2: 帧起始字节2，标记模块类型，定义如下 宏定义 值 描述 MODULE_TYPE_ZIGBEE_CC2530 0xE0 硬件：CC2530 软件：Stack2007 MODULE_TYPE_TINYOS_CC2530 0xE1 硬件：CC2530 软件：TinyOS MODULE_TYPE_IPV6_CC2530 0xE2 硬件：CC2530 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_IPV6_STM32 0xE3 硬件：STM32W108CB 软件：Contiki-IPv6 MODULE_TYPE_BLE_CC2540 0xE4 硬件：CC2540 软件：BLE4.0 MODULE_TYPE_WIFI_STM32 0xE5 硬件：STM32+WIFI MODULE_TYPE_ALL 0xEF LEN: 帧长度字节 CMD1: 帧命令字节1 位 名称 描述 Bit7 RSP_FLAG 请求帧/响应帧标记位 =0为请求帧， =1为响应帧 Bit6 NWK_FLAG 本地帧/网络帧标记位 =0为本地帧，帧数据在本地节点进行处理 =1为网络帧，帧数据被透传到网络目标节点进行处理 Bit5-4 NWK_MODE 网络发送方式 =00：NC =01：单播发送，需要在EOF前指定单播地址 =10：组播发送，需要在EOF前指定组播地址 =11：广播发送，需要在EOF前指定广播地址 Bit3 RSP_NEED 是否需要响应标记位 =0：处理帧后不发送响应帧 =1：处理帧后发送响应帧 Bit2-0 NC NC CMD2: 帧命令字节2 位 名称 描述 Bit7-4 CMD_TYPE 帧命令类型 =0x5: 节点配置命令，例如对节点的ID，信道，PANID进行配置等 =0x6: 节点信息命令，例如获得节点的类型，软件版本，地址信息等 =0x7: 节点驱动命令，例如获得传感器数据及设置模块状态 Bit3-0 CMD_ID 帧命令ID =0x0: 控制节点模式命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，控制节点数据上报方式为中断上报，定时上报，定时上报时间间隔等 =0x1: 读节点命令，例如在CMD_TYPE=0x7时，用于读取传感器的状态 DAT: 长度 n 字节，帧有效数据 MOD/RET: 数据域标记 当为请求帧时，为MOD模式字节，保留 当为响应帧时，为RET模式字节，定义如下位 名称 描述 Bit7 RESULT 请求帧处理结果 =0：表示正确，可以对DAT域数据进行处理 =1：表示错误，抛弃DAT域数据 Bit6-0 ERR_ID 错误ID GID: 节点组 ID 长度 1 字节，用于标记不同的传感器 SID: 节点子 ID 长度 1 字节，用于标记同种传感器，例如一个 ZigBee 网络中用了 5 个 SHT11 温湿度传感器，我们需要通用 SID 来给它们编号，以便区分它们 EOF:帧结束字节，固定值为0x0A,标记一帧数据的结束获取所有传感器信息指令： 标准帧定义： SOF1 SOF2 LEN CMD1 CMD2 DAT EOF 0xFE 0xEF 0x09 0x78 0x71 0x00 0xFF 0xFF 0x0A 五、实验结果：六、实验心得体会：对于这次的物联网综合实验我的记忆很深刻，因为在试验过程中我出现了很多问题，指导老师总会给我详细解释出现问题的原因和这些问题应该怎样解决；实验过程中培养了我们在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的探究能力，如独立思考、实验前沿信息的捕获能力等；提高了我的动手能力，使我懂得理论联系实际的重要性。本科实验报告课程名称： 物联网技术与应用 实验项目： 实验一RFID开发实验 实验地点： 物联网实验室 专业班级： 电科1302 学号： 学生姓名： 指导教师： 张起贵 2016年 12 月 1 日