物联网概论教学课件作者韩毅刚第一部分《物联网概论》第7章传感器网络课件.pptVIP

7.5.1 无线传感器网络的硬件开发 《物联网概论》-韩毅刚 * 1．无线传感器网络的硬件产品分类 2．传感器节点的设计 1．WSN的硬件产品分类 硬件产品的4个等级 H1级 H2级 H3级 H4级 《物联网概论》-韩毅刚 * 2．传感器节点的设计 传感器模块 处理器模块 无线收发模块 能量供应模块 《物联网概论》-韩毅刚 * 7.5.2 无线传感器网络的软件开发 1 软件开发层次 2．nesC编程语言简介 《物联网概论》-韩毅刚 * 1 软件开发层次 传感器应用 节点应用 网络应用 《物联网概论》-韩毅刚 * 软件开发设计要求 软的实时性 能量优化 模块化 面向具体应用 可管理， 《物联网概论》-韩毅刚 * 2．nesC编程语言简介 组件的创建和使用相分离 组件使用接口进行功能描述 接口是双向的 组件按功能不同分为两种 配件 模块 nesC的并发模型基于“运行到底”的任务构建 《物联网概论》-韩毅刚 * 7.5.3 无线传感器网络操作系统 1．无线传感器网络操作系统实例 2．TinyOS操作系统 《物联网概论》-韩毅刚 * 1．无线传感网络操作系统实例 TinyOS TRON SOS MANTIS OS 《物联网概论》-韩毅刚 * 2．TinyOS操作系统 事件驱动 基于组件 开源 《物联网概论》-韩毅刚 * 7.6 基于现场总线的传感网 7.6.1 现场总线 7.6.2 几种有影响的现场总线技术 7.6.1 现场总线 《物联网概论》-韩毅刚 * 定义 特点 现场总线的定义 现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统 也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络 《物联网概论》-韩毅刚 * 现场总线的技术特点 系统的开放性 互可操作性与互用性 现场设备的智能化与功能自治性 系统结构的高度分散性 对现场环境的适应性 《物联网概论》-韩毅刚 * 现场总线的优点 节省硬件数量与投资 节省安装费用 节省维护开销 用户具有高度的系统集成主动权 提高了系统的准确性与可靠性 《物联网概论》-韩毅刚 * 7.6.2 几种有影响的现场总线技术 FF LonWorks Profibus HART CAN 《物联网概论》-韩毅刚 * CAN现场总线 控制器局域网络 Control Area Network 德国Bosch公司推出 汽车内部测量与执行部件之间的数据通信 《物联网概论》-韩毅刚 * CAN总线的特点 多主站总线 分布式实时控制 载波侦听多路访问/冲突检测 短报文 《物联网概论》-韩毅刚 * CAN总线的分层结构 数据链路层 逻辑链路控制子层LLC 媒体访问控制子层MAC 物理层 《物联网概论》-韩毅刚 * CAN协议的信息帧类型 数据帧 用于传送数据 远程帧 请求发送数据 错误帧 标识探测到发生的错误 超载帧 延迟下一个信息帧 《物联网概论》-韩毅刚 * CAN数据帧的组成字段 帧起始 仲裁 控制 数据 校验 应答 帧结束 《物联网概论》-韩毅刚 * 总结 无线传感器网络 现场总线 * * * * * * * * * ZigBee数据的封装 ZigBee各层帧结构的封装关系 《物联网概论》-韩毅刚 * 1．ZigBee物理层 1）激活和休眠射频收发器； 2）信道能量检测； 3）链路质量指示； 4）空间信道评估； 5）信道的频段选择； 6）收发数据 《物联网概论》-韩毅刚 * 物理层参考模型 《物联网概论》-韩毅刚 * 三个频段27个信道 信道的频段中心 《物联网概论》-韩毅刚 * 信道分配及调制方式 IEEE 802.15.4标准 工作频率、带宽以及调制方式等参数 《物联网概论》-韩毅刚 * 物理层（MHz） 频段（MHz） 扩频参数 数据参数 码片速率 （k chip/s） 调制方式 比特率（kbps） 符号速率 （k symbols/s） 符号 868/915 868~868.6 300 BPSK 20 20 二进制 902~928 600 BPSK 40 40 二进制 2450 2400~2483.3 2000 O-QPSK 250 62.5 十六进制 物理帧结构 PPDU组成 PHY Protocol Data Unit 同步头 物理帧头 物理帧负载 《物联网概论》-韩毅刚 * 2．ZigBee媒介访问控制层 MAC数据服务 MAC管理服务 《物联网概论》-韩毅刚 * MAC子层功能 协调器产生、发送信标帧，普通设备根据信标帧与协调器同步； 支持PAN网络的关联和取消关联 （association）（disassociation） 使用CSMA-CA机制访问物理信道； 采用时槽保障机制； Guaranteed Time Slot，GTS 提供MAC实体间的可靠连接；