《无线传感网络技术与应用》全面、系统地介绍了ZigBee无线传感器网络、蓝牙、Wi-Fi的基本理论及相关应用。该书采用“项目导人”方式编写,以项目为案例将CC2530的基本组件、基于BasicRF无线通信和基于Z-Stack协议栈的无线传感器网络数据通信、蓝牙通信、Wi-Fi通信的知识点和技能点融人各个任务之中。在逐个完成各个任务的过程中,以“层层递进”的方式完成项目实战,实现以实训项目为主线、项目实战为载体的教学目标。
《无线传感网络技术与应用》内容深入浅出、概念清晰、语言流畅、理论和实际应用相结合,且工程实验指导均给出了完整的实现细节。
无线传感器网络(WSN)综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象信息的实时感知、采集和处理,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端,从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。传统的无线网络关注的是在保证通信质量的情况下的数据吞吐率最大化,而无线传感器网络主要用于检测不同环境下各种缓慢变化参数,通信速率并不是其主要考虑的因素,它最关心的问题是如何在体积小、布局方便以及能量有限的情况下尽可能地延长目前网络的生命周期。
本书主要是从使用CC2530芯片和Z-Stack协议栈来实现数据通信、蓝牙通信和Wi-Fi通信,为读者解析用ZigBee技术、蓝牙、Wi-Fi开发无线传感器网络的各个要点,由浅人深地讲述如何开发具体的无线传感器网络系统。
本书共分为七章。
第一章,介绍了无线传感器网络的基本理论、发展历程、系统特点、技术特点及应用领域,使读者对无线传感器网络有一个整体上的认识。
第二章,介绍了CC2530环境搭建和程序烧写,使读者对CC2530单片机的开发与使用有一个初步了解。
第三章,以“低温加热控制系统”项目为案例,将CC2530基本组件的知识点和技能点融人任务中。基于核心芯片CC2530内部硬件模块设计若干个任务,使读者熟悉核心芯片CC2530的主要功能。
第四章,以“智慧工厂”项目为案例,将光照、红外和温湿度传感器组成Basic RF无线传感器网络通信技术融入任务中,使读者掌握基于BasicRF无线通信技术,并为进一步学习ZigBee协议栈打下基础。
第五章,以“智能灯光控制系统”项目为案例,将Z-Stack协议栈OSAL、单播、组播、广播、按键、Z-Stack串口机制以及无线传感器网络通信技术融人任务中,使读者深入掌握Z-Stack的工作机制。
第六章,以“公司办公区内实现Wi-Fi全覆盖”项目为案例,实现远程控制办公区通风系统——风扇和照明系统——照明灯,以及温湿度数据采集通过Wi-Fi传输到数据平台。
第七章,以“公司考勤打卡系统”项目为案例,实现通过蓝牙传输考勤数据以及远程控制灯光。
本书理论与实践相结合。书中以大量实例为基础,给出程序源代码,一步一步修改与讲解,详细阐述ZigBee网络的组建以及相关技术知识,突出关键技术。
本书附带讲解过程中所有程序代码,模块化的程序设计让读者更好理解。每个项目都经过精心设计,尽量做到每行代码都添加注释且风格一致。项目中的每个任务都有详细的操作步骤并附带运行效果图片,内容涵盖从编译环境配置到基础实训、组网演练、项目实战的全部内容。
由于作者水平有限及对无线传感器网络和ZigBee技术理解不深,书中难免有错误的地方,诚恳地希望读者批评指正。随着我们实训项目的不断完善,希望为读者提供更多的相关资料。
第1章 无线传感器网络概述
知识目标
1.1 无线传感器网络的概述
1.2 传感器节点的组成
1.3 无线传感器网络体系结构
1.4 无线传感器网络的支撑技术
1.5 无线传感器网络特点
1.6 无线传感器网络应用
1.7 典型的无线通信网络技术
1.8 本章总结
1.9 习题
第2章 CC2530入门知识
知识目标
技能目标
2.1 CC2530开发板硬件资源概述
2.2 任务1:搭建IAR开发环境
2.3 任务2:烧写CC2530程序
2.4 本章总结
2.5 习题
第3章 CC2530基础编程
知识目标
技能目标
3.1 CC2530单片机简介
3.2 开发项目:低温加热控制系统
3.3 本章总结
3.4 习题
第4章 基于BasicRF的无线通信应用
知识目标
技能目标
4.1 BasicRF简介
4.2 BasicRF工作原理
4.3 开发项目:智慧工厂
4.4 本章总结
4.5 习题
第5章 ZigBee无线传感器网络数据通信
知识目标
技能目标
5.1 ZigBee概述
5.2 Z-Stack简介
5.3 开发项目:智能灯光控制系统
5.4 本章总结
5.5 习题
第6章 Wi-Fi无线通信应用
知识目标
技能目标
6.1 Wi-Fi概述
6.2 硬件平台介绍
6.3 任务1:通过Wi-Fi连接NEWLab服务器
6.4 任务2:Wi-Fi控制风扇工作
6.5 任务3:Wi-Fi控制电灯工作
6.6 任务4:Wi-Fi获取温度传感器温度
6.7 本章总结
6.8 习题
第7章 蓝牙4.0无线通信应用
知识目标
技能目标
7.1 蓝牙4.0概述
7.2 任务1:基于BLE协议栈的串口通信
7.3 任务2:主从机建立连接与数据传输
7.4 任务3:基于BLE协议栈的无线点灯
7.5 本章总结
7.6 习题
附录
附录A CC2530引脚描述
附录B CC2530外设I/O引脚映射
参考文献