江蘇省高等教育自學考試大綱12573無線傳感網技術（實踐部分）南京信息工程大學編Ⅰ課程性質和目標《無線傳感網技術》課程是江蘇省高等教育自學考試物聯網工程專業(本科段)考試計劃規定的必修課，是為培養自學應考者了解和掌握無線傳感器網絡的基本知識、理論和應用而設置的一門必考課。《無線傳感網技術》課程實踐部分，主要以實驗實訓方式進行考核，目的在于使學生掌握無線傳感器網絡的基本概念、基本原理和應用方法。在無線傳感器網絡TinyOS操作系統的基礎上，通過組合實驗使學生掌握節點的硬件結構，熟悉無線傳感器網絡的拓撲結構和組網方式，了解無線傳感器網絡的編程調試方法，驗證傳感器數據采集與顯示功能。通過本課程的系統學習，讓學生能夠獨立開發和建立傳感器網絡原型，為畢業后參與物聯網工程項目開發打下堅實的實踐基礎。Ⅱ實踐內容和要求實驗一LED基礎實驗一、實驗目的1、掌握CC2530芯片LED對應的GPIO引腳。2、熟練掌握TinyOS系統中對LED的編程。二、實驗內容節點上有紅、藍、黃3個LED燈，其中，紅燈是工作指示燈，藍燈和黃燈主要用于程序調試。現在對LED燈的操作有三種：點亮、關閉、閃爍（由亮變暗或者由暗變亮）。在CC2530芯片中藍燈對應P1.2，黃燈對應P1.3，對P1.2的操作會反映在藍燈上，將P1.2置高，藍燈就會亮，否則藍燈就會滅掉。根據實驗平臺提供的示例程序，分析nesC程序的結構，以及LED亮燈的控制，然后嘗試進行程序的修改。根據實驗平臺指導書，對節點進行示例程序的編譯和燒寫。修改示例程序，只使用一個Timer，三個LED燈作為3位的二進制數表示（亮燈為1，不亮為0），按照0-7的順序循環顯示，間隔為1秒。實驗二定時器組件實驗一、實驗目的1、了解CC2530芯片定時器的基本功能。2、掌握TinyOS系統Timer組件的基本操作。二、實驗內容TinyOS系統下，定時器組件一般為通用組件（genericcomponents），通用組件類似于C++中的類，可以通過new來實例化最多255個定時器，類似于類實例化的對象。在TinyOS1.x以上版本中，定時器通用組件為TimerMilliC,是Timer1提供的，此外，Timer1還提供了Alarm32khzC等組件。在Cygwin界面中執行cdapps/Demos/Basic/Timer，進入到定時器實驗目錄下，在定時器代碼目錄下執行makexxxinstall，進行編譯和燒錄（xxx為實驗平臺代碼），實驗現象為藍燈1秒閃一次，黃燈3秒閃一次。修改源代碼，實現通過定時器讓紅燈閃爍，并且閃爍三次后停止閃爍。實驗三串口調試組件實驗一、實驗目的1、了解CC2530芯片串口對應的GPIO口。2、掌握TinyOS系統串口組件的基本操作。3、熟悉上位機串口調試助手的使用方法。二、實驗內容串口調試的語句格式為ADBG(x,args…),其中x為調試級別。串口程序文件夾中的Makefile定義一個默認級別，在寫代碼的時候只有x不小于Makefile中定義的默認級別時，該語句才能被輸出到串口，args…為打印的內容，具體的格式和c語言中printf相同。ADBG(….)語句實際上是通過CC2530的串口Uart0輸出打印語句的。將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關，同時將基站的燒錄開關撥上去；用串口線將基站和PC機器連接起來；打開串口助手，串口號要根據自己的情況選擇；在Cygwin界面中執行cdapps/Demos/Basic/SerialDebug，進入到串口調試實驗目錄下，在串口調試代碼目錄下執行makexxxinstall，進行編譯和燒錄（xxx為實驗平臺代碼）。實驗現象為串口有內容輸出，修改源代碼中調試語句，實現整型、浮點型和字符串對象的輸出。通過級別控制，使得某些調試語句沒有被輸出到串口。實驗四串口通信組件實驗一、實驗目的1、掌握CC2530中的串口的通訊功能。2、熟悉TinyOS系統中串口調試組件的基本操作。二、實驗內容串口組件提供了三個接口：StdControl、UartStream以及HardwareUartControl（不同平臺名稱各異）。其中，StdControl用于控制串口通信模塊的開關；UartStream提供了串口收發功能；HardwareUartControl接口用于設置串口通信的波特率。對UartStream的實現，實際上是在串口層做了一個緩沖，每次將發送緩沖器的數據一個字節一個字節地往串口發送，最終達到串口的連續傳輸。將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關；用串口線將基站和PC機連接起來；打開串口助手，串口號要根據自己的情況選擇；在Cygwin界面中執行cdapps/Demos/Basic/SerialIO，進入到串口通訊實驗目錄下，執行makexxxinstall，進行編譯和燒錄（xxx為實驗平臺代碼），實驗現象為串口有內容輸出，根據串口輸出的提示進行操作，串口提示為按下鍵盤【1】，基站的藍燈會閃爍一下，按下鍵盤【2】，基站的黃燈會閃爍一下；如果是其它按鍵，串口會提示“Errorkey”。修改源代碼，實現一個串口實驗，在串口助手中實現回顯的功能。實驗五點對點通信實驗一、實驗目的1、了解節點對點通信過程。2、熟悉TinyOS系統通訊模塊（ActiveMessage）的使用。二、實驗內容在TinyOS操作系統下，所有的數據包都封裝到一個叫message_t的結構體中。message_t結構體包含四個部分：header、data、footer、metadata四個部分。其中header中包含了數據包長度、fcf、dsn、源地址、目的地址等信息；metadata包含了rssi等信息，詳見cc2420.h、Message.h、platform_message.h。其中，metadata部分不需要通過射頻發送出去，只是在發送前和接收后提取或寫入相應的域。將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關；用串口線將基站和PC機連接起來；打開串口助手，串口號要根據自己的情況選擇；在Cygwin界面中執行cd/opt/apps/Demos/RFDemos/1_P2P（根據實驗平臺會有不同名稱），點對點通訊目錄下執行makexxxinstallGRP=01NID=01，進行軟件的編譯和燒錄（xxx為實驗平臺代碼）。同上，對節點進行程序燒寫。重啟基站，在串口助手中根據提示輸入對應的操作內容，驗證字符回顯是否正確。完成一個點對點的傳輸，讓基站給單獨節點發送一個命令，節點在接收到命令后將自己的藍燈狀態改變。實驗六傳感器采集通訊實驗一、實驗目的1、了解傳感器采集的過程。2、掌握TinyOS系統中傳感器相關組件的操作。3、熟悉反向控制節點方法。二、實驗內容實驗綜合了傳感器采集、點對點通訊、串口通訊這三個實驗。這個實驗分為兩個部分，一個是基站部分，另外一個是節點部分。其中基站部分主要負責處理串口數據和發送采集命令給基本節點，節點部分主要是完成接收基站下達的采集命令和采集傳感器數據并且發送給基站。將基站同電腦用燒錄線連接好，打開基站的開關；用串口線將基站和PC機連接起來；打開串口助手，串口號要根據自己的情況選擇；在Cygwin界面中執行cdapps/Demos/sensor/CommSensor/Base（根據實驗平臺會有不同名稱），在采集通訊基站目錄下執行makexxxinstallGRP=01NID=01，進行軟件的編譯和燒錄（xxx為實驗平臺代碼）。對節點進行程序燒寫，在采集通訊節點目錄下面執行makexxxASO=LIGHTTYPE=3installGRP=01NID=02。重啟基站，根據提示輸入目的地址，在輸入目的地址后會提示是否發送采集命令，驗證傳感器數據采集完整性。在上述部分完成后，修改源代碼，使每次基站發送一個采集命令，節點采集兩次數據，并且分兩組數據發送到基站。Ⅲ考核要求本課程是一門實踐性很強的實踐考核課，要求學生了解和掌握基本理論，同時具備較強的操作能力及應用能力。（1）根據課程實驗的情況，書寫完整的實驗報告；（2）考核及成績計算方式：根據實驗情況及實驗報告綜合評定試驗部分的分數。實踐課程成績應根據學生的設計態度、設計質量情況綜合評定，著重考察學生的分析問題與解決問題的能力。綜合評定成績采用五級記分制（即優秀、良好、中等、及格、不及格），其對應分數如下：等級優秀良好中等及格不及格得分90-10080-8970-7960-6960分以下成績應呈正態分布，“優秀”等級數量一般應控制在20%左右。1、優秀（90—100分）實驗過程中，工作認真，能獨立在規定時間內完成實驗任務。思路清晰，方案正確，實驗報告規范，具有獨立分析問題、解決問題的能力。2、良好（80—89分）實驗過程中，工作認真，在規定時間內完成實驗任務。方案正確，實驗報告規范，具有一定的分析