物联网技术及应用

目录基础篇 第1章物联网技术简介3 1.1物联网概述 3 1.1.1物联网基本概念3 1.1.2物联网概念的比较4 1.2物联网的发展过程5 1.2.1物联网的起源5 1.2.2物联网的现状6 1.3物联网的基本层次6 1.3.1感知层6 1.3.2传输层8 1.3.3应用层8 1.4物联网关键技术8 1.4.1感知与识别技术8 1.4.2节点软硬件设计技术9 1.4.3组网与泛在接入技术9 1.4.4大规模的感知信息处理技术10 1.5物联网架构10 习题与思考11 第2章物联网关键技术12 2.1感知层技术12 2.1.1EPC技术12 2.1.2RFID技术12 2.1.3传感器技术16 2.1.4无线传感器网络技术18 2.2传输层——汇聚网技术20 2.2.1ZigBee技术20 2.2.2蓝牙技术24 2.2.3WiFi技术26 2.2.4UWB技术28 物联网技术及应用 目录2.3传输层——网络接入技术29 2.3.1M2M接入技术29 2.3.26LoWPAN技术33 2.4传输层——承载网技术36 2.4.13G WLAN36 2.4.2TDSCDMA37 2.4.3光纤通信技术37 习题与思考38 第3章物联网用传感器39 3.1传感器工作原理39 3.1.1机械结构型传感器39 3.1.2物性型传感器40 3.2物联网中常用传感器42 3.2.1热学量传感器42 3.2.2密度和浓度传感器47 3.2.3光学量传感器48 3.2.4气体传感器53 3.2.5湿度传感器56 3.2.6生物量传感器58 3.2.7身份识别传感器和雷达65 习题与思考71 第4章物联网技术典型应用72 4.1物联网在物流行业的应用72 4.2物联网在医疗保健中的应用76 4.3物联网在智能交通中的应用80 4.4物联网在智能家居中的应用84 4.5物联网在智能电网中的应用87 4.6物联网在环保行业的应用90 4.7物联网应用新视野91 4.7.1车联网91 4.7.2人体感知网92 习题与思考92 理论篇 第5章物联网系统解决方案95 5.1CC2530内部结构95 5.1.1CPU与内存95 5.1.2外部设备97 5.1.3无线电98 5.2MCS51单片机98 5.3CPU存储器98 5.3.1存储器映射98 5.3.2CPU存储空间99 5.3.3物理存储器100 5.3.4XDATA存储空间106 5.3.5存储器仲裁106 5.4CPU寄存器107 5.4.1数据指针107 5.4.2寄存器R0～R7108 5.4.3程序状态字108 5.4.4累加器109 5.4.5寄存器B109 5.4.6堆栈指针109 5.5指令集综述110 5.6中断原理及相关设置114 5.6.1中断屏蔽115 5.6.2中断处理117 5.6.3中断优先级120 5.6.4应用示例121 习题与思考123 第6章调试接口、电源管理与闪存控制器124 6.1调试接口124 6.1.1调试模式124 6.1.2调试传输124 6.1.3锁位125 6.1.4调试配置126 6.1.5调试状态128 6.1.6硬件断点与闪存编程129 6.1.7调试接口与供电模式129 6.1.8调试寄存器130 6.2电源管理与时钟130 6.2.1电源管理130 6.2.2电源管理控制132 6.2.3电源管理寄存器132 6.2.4振荡器与时钟133 6.3复位137 6.4闪存控制器138 6.4.1闪存存储器组织138 6.4.2闪存写138 6.4.3闪存页面擦除140 6.4.4闪存DMA触发140 6.4.5闪存控制器的寄存器141 习题与思考142 第7章I/O端口143 7.1未使用的I/O引脚143 7.2低I/O电压143 7.3通用I/O143 7.4通用I/O中断144 7.5通用I/O DMA144 7.6外设I/O145 7.7调试接口148 7.8XOSC输入149 7.9无线测试输出信号149 7.10掉电信号MUX(PMUX)149 7.11I/O引脚149 7.12应用示例157 习题与思考161 第8章DMA控制器及操作162 8.1DMA操作162 8.2DMA配置参数162 8.3DMA配置、传输与中断165 8.4DMA配置数据结构与存储访问166 8.5DMA寄存器167 习题与思考169 第9章定时器170 9.1定时器1170 9.1.1计数器170 9.1.2通道模式控制171 9.1.3IR信号的产生和线性化174 9.1.4定时器1中断与DMA触发177 9.1.5定时器1寄存器177 9.1.6应用示例183 9.2定时器2184 9.2.1定时器操作184 9.2.2定时器2中断186 9.2.3事件输出（DMA触发和CSP事件）186 9.2.4定时器启动/停止同步186 9.2.5定时器2寄存器187 9.3定时器3和定时器4191 9.3.1位定时器计数器191 9.3.2定时器3/定时器4模式控制192 9.3.3通道模式控制192 9.3.4定时器3/4中断与DMA触发193 9.3.5定时器3 与定时器4 寄存器193 9.3.6应用示例198 9.4睡眠定时器199 9.4.1定时器比较199 9.4.2定时器捕获200 9.4.3睡眠定时器寄存器200 9.4.4应用示例203 9.5看门狗定时器205 9.5.1看门狗模式206 9.5.2定时器模式206 9.5.3看门狗定时器寄存器206 9.5.4应用示例207 习题与思考209 第10章模数转换器、随机数发生器与AES协处理器210 10.1ADC模数转换210 10.1.1ADC操作211 10.1.2ADC寄存器213 10.2随机数发生器215 10.2.1随机数发生器的运行216 10.2.2随机数发生器的寄存器217 10.3AES协处理器217 10.3.1AES操作217 10.3.2密钥和IV218 10.3.3协处理器与CPU通信218 10.3.4运行模式218 10.3.5AES DMA触发221 10.3.6AES寄存器221 习题与思考222 第11章UART与USB接口223 11.1UART模式223 11.1.1UART发送223 11.1.2UART接收223 11.1.3UART硬件流控制224 11.1.4UART特征格式224 11.1.5SPI模式224 11.1.6SSN从模式选择引脚225 11.1.7波特率的产生225 11.1.8清除USART226 11.1.9USART中断226 11.1.10USART DMA触发226 11.1.11USART寄存器227 11.1.12应用示例231 11.2USB235 11.2.1USB的使能与中断236 11.2.2端口0237 11.2.3端口1～5239 11.2.4DMA242 11.2.5USB复位242 11.2.6挂起与恢复243 11.2.7远程唤醒243 11.2.8USB寄存器243 习题与思考250 第12章CC2530相关无线通信技术251 12.1RF内核251 12.1.1RF收发器中断相关251 12.1.2中断寄存器251 12.2FIFO访问255 12.3RF内核的DMA触发255 12.4存储器映射255 12.4.1RXFIFO256 12.4.2TXFIFO256 12.4.3帧过滤和源匹配存储器映射256 12.5频率和通道编程257 12.6IEEE 802.15.4—2006调制格式258 12.7IEEE 802.15.4—2006帧格式259 12.8发送模式260 12.9接收模式264 12.9.1RX控制264 12.9.2RX状态时序265 12.9.3帧处理265 12.9.4同步头和帧长度域265 12.9.5帧过滤266 12.9.6源地址匹配269 12.9.7帧校验序列271 12.9.8确认传输271 12.10RXFIFO访问273 12.10.1使用FIFO和FIFOP274 12.10.2错误情况275 12.10.3RSSI275 12.10.4链路质量指示275 12.11无线电控制状态机制275 12.12随机数的产生277 12.13数据包分析器和无线电测试输出信号278 12.14命令选通/CSMACA处理器278 12.14.1指令存储器279 12.14.2数据寄存器279 12.14.3中断请求280 12.14.4随机数指令280 12.14.5运行CSP程序280 12.14.6寄存器280 12.14.7指令集综述281 12.14.8指令集定义283 12.15寄存器一览表295 12.15.1寄存器设置更新296 12.15.2寄存器访问模式296 12.15.3寄存器描述297 习题与思考316 入门篇 第13章SUSTEB2530硬件原理与结构319 13.1功能特点319 13.2管脚信息320 13.3硬件原理320 13.3.1SUSTEB2530 PACK板原理图320 13.3.2SUSTEB2530底板原理图320 13.4硬件结构322 13.4.1元件布局图322 13.4.2开发板使用说明322 第14章ZigBee开发平台的构建326 14.1实验介绍与准备工作326 14.2IAR集成开发环境介绍327 14.3IAR Embedded Workbench的安装327 14.4新建工程与工程设置331 14.4.1建立一个新的工程331 14.4.2建立一个源文件332 14.4.3添加源文件到工程332 14.4.4编写代码334 14.4.5工程的设置335 14.4.6编译工程341 14.5安装SmartRF Flash Programmer和仿真器341 14.6程序仿真与调试345 14.7安装USB转串口驱动345 14.8安装ZStackCC25302.3.01.4.0/2.5.1.a协议栈346 习题与思考347 实践篇 实验1BasicRF无线点控LED实验351 习题与思考354 实验2无线传输质量检测实验355 习题与思考357 实验3无线收发控制LED实验358 习题与思考370 实验4协议栈中串口基础实验371 习题与思考375 实验5广播组网——无线数据传输实验376 习题与思考383 实验6组播——多终端控制协调器LED实验384 习题与思考389 实验7点播通信——无线通信实验390 习题与思考397 实验8DS18B20温度传感器数据采集实验398 习题与思考406 实验9DHT11温湿度传感器数据采集实验407 习题与思考413 实验10气体浓度数据采集实验414 习题与思考418 实验11光敏和热敏传感器数据采集实验419 习题与思考422 实验12红外热释电传感器数据采集实验423 习题与思考427 实验13按键无线点控台灯实验428 习题与思考433 实验14串口透传——无线QQ实验434 习题与思考441 实验15基于GenericApp无线收发实验442 习题与思考449 实验16新建一个自己的ZStack工程实验450 习题与思考453 实验17协议捕捉与分析实验454 习题与思考457 实验18SUSTEB2530路由器编译实验458 习题与思考462 实验19协议栈读MQ2浓度模拟量实验463 习题与思考466 实验20协议栈读光敏光强模拟量实验467 习题与思考468 实验21协议栈RFID射频卡实验469 习题与思考470 实验22ZigBee管理系统实验471 附录A开发板图474 附录B硬件原理图475 附录C网络层所定义的特性常量484 附录D常用术语英汉对照表488 参考文献493