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LGWL-WD01型 物联网综合实验实训台
一、平台简介
LGWL-WD01型 物联网综合实验实训台是一款覆盖各种主流无线通信技术与下一代互联网技术、面向物联网三个层次知识点的综合实验实训平台。平台采用模块化设计，包含 433M 探测区、ZigBee 传感区、Bluetooth4.0 传感区、 WiFi 传感区、IPv6 传感区、智能网关与网关扩展区、ZigBee 强电控制区、计算机通信接口以及电源供电区等。平台传感区集成了多达十六种传感器节点，涵盖433M/ZigBee/BT/WiFi/IPv6 各种无线传感器网络模块与 ZigBee 强电控制模块；网关采用 Cortex-A8（A9）处理器，具有 3G/4G 新一代移动互联网通信模块、以及GPS/北斗定位模块。平台提供无线传感网络协议、数据采集控制程序、网关 GUI 应用程序、数据库管理程序、网络监控等各种软件资源，支持 PC 与 ARM 架构的二次开发与应用；具有详细的硬件设计电路图、丰富的实验例程以及完善的实验指导书，非常适合高校物联网专业教学、实验、实训、科研开发。
二、平台特点
全面覆盖物联网各层知识点，传感层包含 16 种不同类型传感器，3 种以上控制设备；短距离通信网络包含 433M 无线网络、ZigBee 无线传感网、Wi-Fi 无线网络、蓝牙无线通信、IPv6 无线网络、RFID 射频识别等。网关集成 3G/4G 新一代移动通信网络、WiFi 无线通信模块以及用于嵌入式开发的各种输入输出设备。网关可运行 Android 或 Linux 操作系统，用于 Android 移动开发与 Linux 开发。
平台由实训桌与控制台组成，采用全钢结构，平台牢固，耐磨；实训桌底部安装有带刹车功能的万向轮，可以灵活，方便的移动设备；控制台是实现物联网采集与控制的主体，尺寸：长 1470mm×宽 750mm×高 760mm；
1、块化设计，应用形式多样：嵌入式网关、传感器节点通过插针或插件方式与底板连接。节点采用供电与固定一体的巧妙安装方式，使用灵活，既可固定在实验箱底板上使用，也可单独取出，作为移动节点用于各种实训项目。
2、传感器类型丰富：支持温湿度、火焰、光敏、压力、光线、烟雾、加速度、颜色、RFID 低频、霍尔、红外学习、继电器控制、遥控按键控制、语音识别、指纹识别等多达三十种传感器，更换传感器调理板即可改变节点传感器类型。
3、多种短距离无线传感器网络融合：集成 433M、ZigBee、WiFi、蓝牙、IPv6 五种频段传输传感器信息。433M 采用自定义协议栈传输信息，ZigBee 节点使用Z-Stack2007 协议栈，蓝牙采用 BLE4.0 协议栈，IPv6 使用 6LowPAN 协议栈。
4、多种接入互联网的方式：以太网、3G/4G、WiFi 等，任意选择传输方式。
5、支持多种主流操作系统的嵌入式网关：采用 Cortex-A8 网关，可升级 Cortex-A9 网关。核心板和接口底板通过邮票方式可靠连接，具有高主频（1Ghz）、大存储容量（8GB）、大内存容量（512MB）的特点，集成 ZigBee、WiFi/BT 二合一、3G/4G通信、GPS 定位等多种无线通信模块，具有 WIFI 网络、有线网络、3G 网络自由切换功能；具有陀螺仪、加速度等方位感知传感器支持，网关默认选用 Android 操作系统，也可使用 Linux 操作系统。
6、长距离通信模块：包括以太网（有线）、WiFi、3G/4G、GPS 等。
7、提供红外自学习模块，可学习空调、电视机、DVD、功放等红外遥控设备；
8、采用品牌漏电断路器，保障人身安全和防止设备因发生漏电造成的事故。
三、硬件资源
平台主要包括 433 频段、ZigBee、蓝牙、WiFi、IPv6 等无线传感器网络传感与控制节点、嵌入式网关、PC 机以及其他辅助硬件设备。详见下图：
四、软件架构
1、无线传感器网络软件：可以选择 433、ZigBee、蓝牙、WiFi、IPv6 无线通信协议，将传感器与控制设备组成一个无线传感器网络，实现信息的无线传输。
2、智能网关无线传感器网络管理软件：具有本地化工作模式与物联网工作模式。默认是本地化工作模式。
处于本地化工作的网关，主要运行 Android 或嵌入式 Linux 系统下的无线传感器网络管理软件，汇聚当前网关管理的 433、ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等传感器节点信息，控制相关的设备。Android 下的网关应用程序是采用 Eclipse或 Android Studio 结合 JAVA 语言开发的 GUI 图形化应用程序界面。Linux 下的网关应用程序是采用 QT4.7.3 函数库与 QT C++开发的 GUI 图形化应用程序界面。
可以将智能网关接入物联网云平台，用户只需注册登录到云平台，录入当前网关的信息，就可以利用智能终端，随时随地查看现场网关的信息、网关管理节点的实时数据和历史数据、历史数据曲线等。
3、上位机 PC 端的无线传感器网络管理软件：433 主机、ZigBee 协调器、蓝牙主机、IPv6 主机可以通过串口连入 PC 机，在 PC 机上采用 Visual Studio 2012&MSDN与 SQL SERVER 开发无线传感器网络管理软件，实现传感节点采集信息与控制信息的无线传输，代替嵌入式网关。
1、ZigBee：短距离无线传感器网络——部分典型实验
2、蓝牙：短距离无线传感器网络——部分典型实验
3、短距离无线传感器网络——部分典型实验
4、Andorid 部分典型实验
5、Linux 部分典型实验
6、典型实训案例
LGWL-WD01型 物联网综合实验实训台是一款覆盖各种主流无线通信技术与下一代互联网技术、面向物联网三个层次知识点的综合实验实训平台。平台采用模块化设计，包含 433M 探测区、ZigBee 传感区、Bluetooth4.0 传感区、 WiFi 传感区、IPv6 传感区、智能网关与网关扩展区、ZigBee 强电控制区、计算机通信接口以及电源供电区等。平台传感区集成了多达十六种传感器节点，涵盖433M/ZigBee/BT/WiFi/IPv6 各种无线传感器网络模块与 ZigBee 强电控制模块；网关采用 Cortex-A8（A9）处理器，具有 3G/4G 新一代移动互联网通信模块、以及GPS/北斗定位模块。平台提供无线传感网络协议、数据采集控制程序、网关 GUI 应用程序、数据库管理程序、网络监控等各种软件资源，支持 PC 与 ARM 架构的二次开发与应用；具有详细的硬件设计电路图、丰富的实验例程以及完善的实验指导书，非常适合高校物联网专业教学、实验、实训、科研开发。
全面覆盖物联网各层知识点，传感层包含 16 种不同类型传感器，3 种以上控制设备；短距离通信网络包含 433M 无线网络、ZigBee 无线传感网、Wi-Fi 无线网络、蓝牙无线通信、IPv6 无线网络、RFID 射频识别等。网关集成 3G/4G 新一代移动通信网络、WiFi 无线通信模块以及用于嵌入式开发的各种输入输出设备。网关可运行 Android 或 Linux 操作系统，用于 Android 移动开发与 Linux 开发。
平台由实训桌与控制台组成，采用全钢结构，平台牢固，耐磨；实训桌底部安装有带刹车功能的万向轮，可以灵活，方便的移动设备；控制台是实现物联网采集与控制的主体，尺寸：长 1470mm×宽 750mm×高 760mm；
1、块化设计，应用形式多样：嵌入式网关、传感器节点通过插针或插件方式与底板连接。节点采用供电与固定一体的巧妙安装方式，使用灵活，既可固定在实验箱底板上使用，也可单独取出，作为移动节点用于各种实训项目。
2、传感器类型丰富：支持温湿度、火焰、光敏、压力、光线、烟雾、加速度、颜色、RFID 低频、霍尔、红外学习、继电器控制、遥控按键控制、语音识别、指纹识别等多达三十种传感器，更换传感器调理板即可改变节点传感器类型。
3、多种短距离无线传感器网络融合：集成 433M、ZigBee、WiFi、蓝牙、IPv6 五种频段传输传感器信息。433M 采用自定义协议栈传输信息，ZigBee 节点使用Z-Stack2007 协议栈，蓝牙采用 BLE4.0 协议栈，IPv6 使用 6LowPAN 协议栈。
4、多种接入互联网的方式：以太网、3G/4G、WiFi 等，任意选择传输方式。
5、支持多种主流操作系统的嵌入式网关：采用 Cortex-A8 网关，可升级 Cortex-A9 网关。核心板和接口底板通过邮票方式可靠连接，具有高主频（1Ghz）、大存储容量（8GB）、大内存容量（512MB）的特点，集成 ZigBee、WiFi/BT 二合一、3G/4G通信、GPS 定位等多种无线通信模块，具有 WIFI 网络、有线网络、3G 网络自由切换功能；具有陀螺仪、加速度等方位感知传感器支持，网关默认选用 Android 操作系统，也可使用 Linux 操作系统。
6、长距离通信模块：包括以太网（有线）、WiFi、3G/4G、GPS 等。
7、提供红外自学习模块，可学习空调、电视机、DVD、功放等红外遥控设备；
8、采用品牌漏电断路器，保障人身安全和防止设备因发生漏电造成的事故。
三、硬件资源
平台主要包括 433 频段、ZigBee、蓝牙、WiFi、IPv6 等无线传感器网络传感与控制节点、嵌入式网关、PC 机以及其他辅助硬件设备。详见下图：
1、无线传感器网络软件：可以选择 433、ZigBee、蓝牙、WiFi、IPv6 无线通信协议，将传感器与控制设备组成一个无线传感器网络，实现信息的无线传输。
2、智能网关无线传感器网络管理软件：具有本地化工作模式与物联网工作模式。默认是本地化工作模式。
处于本地化工作的网关，主要运行 Android 或嵌入式 Linux 系统下的无线传感器网络管理软件，汇聚当前网关管理的 433、ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等传感器节点信息，控制相关的设备。Android 下的网关应用程序是采用 Eclipse或 Android Studio 结合 JAVA 语言开发的 GUI 图形化应用程序界面。Linux 下的网关应用程序是采用 QT4.7.3 函数库与 QT C++开发的 GUI 图形化应用程序界面。
可以将智能网关接入物联网云平台，用户只需注册登录到云平台，录入当前网关的信息，就可以利用智能终端，随时随地查看现场网关的信息、网关管理节点的实时数据和历史数据、历史数据曲线等。
3、上位机 PC 端的无线传感器网络管理软件：433 主机、ZigBee 协调器、蓝牙主机、IPv6 主机可以通过串口连入 PC 机，在 PC 机上采用 Visual Studio 2012&MSDN与 SQL SERVER 开发无线传感器网络管理软件，实现传感节点采集信息与控制信息的无线传输，代替嵌入式网关。
Android 下智能家居环境监测界面 Linux WSN 节点网络拓扑图
五、典型实验1、ZigBee：短距离无线传感器网络——部分典型实验
| 基本射频实验 | 实验 5 | 信息单播、广播、组播实验 | |
| 实验 1 | 点对点通信实验 | 实验 6 | 多点自组网实验 |
| 实验 2 | RSSI 测量实验 | 实验 7 | 树型网络拓扑建立实验； |
| 实验 3 | 发射功率设置实验 | 实验 8 | ★基于 Z-Stack2007 协议栈温湿度节点与协调器的无线传输； |
| 实验 4 | 无线信道设置实验 | 实验 9 | 基于 Z-Stack2007 协议栈多节点与协调器的无线传输； |
| 实验 5 | 随机序列发生器实验 | 实验 10 | ★基于 GenericApp 的 ZigBee 节点数据采集与控制综合实验。 |
| 实验 6 | AES 安全协处理器实验 | ZigBee 协议栈扩展实验 | |
| 实验 7 | 射频通信实验 I(数据包误码率测试) | 实验 1 | SampleApp 实验 |
| 实验 8 | 射频通信实验 II（Light&Switch） | 实验 2 | SimpleApp 无线串口实验 |
| 实验 9 | 射频通信实验 III(频谱分析仪) | 实验 3 | TransmitApp 网络吞吐量测试实验 |
| ZigBee 协议栈实验 | 实验 4 | SensorDemo 网络传感器实验 | |
| 实验 1 | ★Z-Stack2007 协议栈 GenericApp 原程序移植实验 | 实验 5 | ZOAD 空中升级实验 |
| 实验 2 | 基于 Z-Stack2007 协议栈的点对点数据传输实验 | 实验 6 | HomeAutomation 家庭自动化实验 |
| 实验 3 | Z-Stack2007 协议栈分析实验 | 实验 7 | Smart Energy 智能能源实验 |
| 实验 4 | Z-stack2007 协议栈绑定实验 | 实验 8 | ZigBeeRF4CE 实验 |
| 基本射频实验 | 实验 12 | 系统睡眠与唤醒 | |
| 实验 1 | OSAL 初探 | 实验 13 | 从机广播 |
| 实验 2 | 系统定时器 | 实验 14 | 主机通信实验 |
| 实验 3 | LED 点灯 | 实验 15 | BLE 蓝牙 4.0 协议栈启动分析 |
| 实验 4 | LED 闪烁 | 实验 16 | 基于 BLE 协议栈的温湿度采集实验 |
| 实验 5 | 串口输出 | 实验 17 | 基于 BLE 协议栈的振动检测 |
| 实验 6 | 串口双工收发 | 实验 18 | 基于 BLE 协议栈的光照度检测 |
| 实验 7 | 普通按键输入 | 实验 19 | 基于 BLE 协议栈的光敏检测 |
| 实验 8 | AT 命令初步 | 实验 20 | 基于 BLE 协议栈的雨滴检测 |
| 实验 9 | 看门狗实验 | 实验 21 | 基于 BLE 协议栈的火焰检测 |
| 实验 10 | 多任务处理 | 实验 22 | 基于 BLE 协议栈的霍尔开关检测 |
| 实验 11 | 数据加密 | 实验 23 | 基于 BLE 协议栈的继电器无线控制 |
| 实验 1 | 实验 1 WiFi AT 命令配置实验 | 实验 9 | WiFi AP 无线网络热点实验 |
| 实验 2 | 实验 2 WiFi AT 命令配置 STA 实验 | 实验 10 | WiFi AP 兼容 Station 实验 |
| 实验 3 | 实验 3 WiFi AT 命令配置 AP 实验 | 实验 11 | WiFi 传感器采集实验 |
| 实验 4 | 实验 4 WiFi 单片机控制实验 | 实验 12 | WiFi 继电器控制实验 |
| 实验 5 | 实验 5 WiFi 单片机串口实验 | 实验 13 | WiFi RSSI 实验 |
| 实验 6 | 实验 6 WiFi 单片机通用 IO 口实验 | 实验 14 | WiFi 连接服务器数据传输实验 |
| 实验 7 | 实验 7 WiFi 接入无线路由器实验 | 实验 15 | WiFi 作为服务器数据传输实验 |
| 实验 8 | 实验 8 WiFi SOKET 编程实验 | ...... |
| ★1.网关 Andorid 平台快速建立： | 5. LED 项目实验： |
| 实验一 烧写 uboot 到 SD 卡 |
整体架构分析；Android 源码中编写硬件驱 动；编写 HAL 层；编写 JNI 层；编写 SERVICE 层；编写 app 软件；代码编译与使用； |
| 实验二 使用 sdfuse 烧写系统： | |
| 实验三 使用 fastboot 烧写系统 | |
| 2.嵌入式 Andorid 开发环境的建立实验： | 6.ANDROID 基础实验 |
|
实验一 Android 编译环境的安装： 安装 Linux 主机环境、安装必要的软件包； 安装合适的 JDK、解压 Android 源码； |
LED 控制、ADC 采样、按键检测、PWM 蜂鸣 器测试； 串口通信实验、数据库使用实验； 播放器使用，帧动画播放； 服务器-客户端网络编程； |
| 实验二 编译 uboot | |
| 实验三 配置编译 Linux 内核 | |
| 实验四 编译 Android | ★7. Android 下 WSN 应用开发实验 |
| 3. Android 系统的测试与使用 | （1）串口通信编程实验 |
| ★4. ANDROID (WINDOWS)开发环境建立： |
（2）ZigBee 节点数据采集与控制: 温湿度、 三轴加速度、光线、光敏、数字气压、继电器、 火焰、雨滴、RFID、振动、红外对射、空气 质量等节点。 |
| 实验一 JAVA 环境建立，安装 JDK | |
| 实验二 ECLIPSE 安装 | |
| 实验三 ANDROID SDK 安装 | |
| 实验四 ADT 安装 | （3）蓝牙节点数据采集与控制实验 |
| 实验五 创建、删除和浏览 AVD（模拟器） | （4）WiFi 节点数据采集与控制实验 |
| 1. ★网关 Linux 平台快速建立 | 5. 多媒体硬件编解码测试实验 |
| 实验一 Uboot 烧写 | 实验一、配置编译运行源码实验 |
| 实验二 Linux 内核烧写 | 实验二、H264, MPEG4，H263 等硬解码实验 |
| 实验三 烧写 ubifs 根文件系统 | 实验三、图像输入输出及 H264 解码实验 |
| 2. 嵌入式 Linux 开发环境的建立 | 实验四、四窗口显示及 3D 加速测试实验 |
| 实验一 VMware ubuntu 的安装 | 6. 嵌入式 qtopia2.2.0/Qt4.7.3 应用程序 |
| 实验二 交叉编译链与 mkcramfs 的安装 | 实验一 含 Qtopia2.2.0 与 Qt4.7.3 的根文件系统制作实验 |
| 实验三 安装 nfs 服务器 | |
| 实验四 u-boot 配置与编译 | 实验二 Qtopia2.2.0 图像界面库的编译实验 |
| 实验五 Linux 内核配置与编译实验 | 实验三 Qt4.7.3 库编译实验 |
| 3. 嵌入式 Linux 接口驱动测试实验： | 实验四 Qt4.7.3 库的测试实验： |
| 实验一 LED 测试实验 | 7. Qt4.7.3 库的 WSN 应用开发 |
| 实验二 ADC 测试实验 | ★Qt-creator 环境搭建实验； |
| 实验三 按键检测实验 | ★基于 Qt4.7.3 的 hello world 实验； |
| 实验四 PWM 蜂鸣器控制实验 |
★基于 Qt4.7.3 的 ZigBee 节点数据采集与控 制实验：温湿度、光线、光敏、数字气压、继 电器、遥控按键、火焰、雨滴、结露等节点。 |
| 实验五 串口测试实验 | |
| 4. 嵌入式 Linux 基础实验 | |
| 实验一 shell 编程实验 | 基于 Qt4.7.3 的蓝牙节点数据采集与控制实验 |
| 实验二 Hello world 实验 | |
| 实验三 多线程实验 | 基于 Qt4.7.3 的 WiFi 节点数据采集与控制实验 |
| 实验四 多进程实验 | |
| 实验五 网络编程实验—服务器/客户机实验 | 基于 Qt4.7.3 的 IPv6 节点通信实验 |
| 实验六 Makefile 实验 | ...... |
| 实验七 进程间通信实验 |
|
1、基于 Qt 的 WSN 网络采集、控制实验 2、基于 Qt、Android 的 WSN 网络拓扑建立实验（Android） 3、基于 Qt、Android 的智能环境监控实验 |
